石油固体废弃物资源化装置的制作方法

文档序号:12752859阅读:343来源:国知局
石油固体废弃物资源化装置的制作方法

本实用新型涉及固体废弃物处理装置,特别是一种石油固体废弃物资源化装置。



背景技术:

我国固体废弃物污染控制工作起步较晚,开始于20世纪80年代初期。在20世纪90年代才得到迅速发展,于1994年制定了《固体废弃物污染环境防治法》。目前固体废弃物的污染控制已引起管理部门足够重视,将“资源化”、“无害化”、“减量化”作为控制固体废弃物污染的技术政策。

固体废弃物具有以下四个特点:

1.“资源”和“废弃物”的相对性;从固体废弃物定义可知,它是在一定时间和地点被丢弃的物质,是放错地方的资源,因此,此处的“废”,具有明显的时间和空间的特征,“资源”和“废弃物”的相对性是固体废弃物最主要的特征;

2.成分的多样性和复杂性;固体废弃物成分复杂、种类繁多、大小各异;

3.危害的潜在性、长期性和灾难性;固体废弃物对环境的污染不同于废水、废气和噪声,它呆滞性大、扩散性小,它对环境的影响主要是通过水、气和土壤进行;

4.污染“源头”和富集“终态”的双重性;固体废弃物往往是许多污染成分的终极状态。例如一些有害溶质和悬浮物,通过治理最终被分离出来成为污泥或残渣,一些含重金属的可燃固体废弃物,通过焚烧处理,有害金属浓集于灰烬中,但是,这些“终态”物质中的有害成分,在长期的自然因素作用下,又会转入大气、水体和土壤,又成为大气、水体和土壤环境污染的“源头”。

随着当今世界工业化进程高速发展,石油工业勘探开发也迅速发展,伴之而来的是石油的密集开采,在开采作业过程中大量的石油固体废弃物产生,环境保护的问题凸显,石油工业废弃物的无害化处理迫在眉睫。由于废弃物中也含有一定比例的原油,如果不做技术性回收,也是极大的能源浪费。历年来未及时处理的石油废弃物大量囤积,新废弃物又不断产生,仅堆放和掩埋此类废弃物也占用着极大的土地资源。为此国家制定和出台了法律法规来规范影响环境的废弃物垃圾的治理排放,这就要求技术性处理石油工业废弃物,做到对环境无害化的排放。

目前,国内外各大石油公司纷纷研究和开发就地处理石油废弃物新技术,迄今已经开发应用的技术有:

1.固化处理法

废弃钻井液是石油工业需要处理的固体废弃物之一,废弃钻井液固化技术是指对其钻井完井废弃物进行固化处理的技术,通过在废弃物中加入一定数量的固化剂与之发生一系列复杂的物理、化学变化,利用一些机械设备,实现将废弃物中的污染物相对稳定或固定在固化体中,降低固化体的沥滤性和迁移作用。对废弃物的固化方法可以采用直接固化法和对固液分离出的沉淀物进行固化。

例如,对废弃水基钻井液,优选相对较好的添加剂配方,并对其固化,采用无机胶凝剂和少量有机固化剂配制的复合型固化剂,固化效果较好,固化物的浸出液毒性均在GB8978-1996《污水综合排放标准》控制的指标之内,成本低廉,有一定的社会与经济效益。

但由于在油井钻探作业中,由于不同钻井工程条件的要求,使用的处理剂产品组分不同,废弃物含有的化学成分复杂使得固化后的物资仍含有一定的有害物资,不能彻底处理。

2.焚烧法

废油基钻井液及含油钻屑用焚烧法,焚烧过程中,废弃钻井液和钻屑中的油被消耗,可降低其含油量,这种方法曾在一些海上油田使用。

含油油泥经过热蒸汽或热水洗后剩余部分残油,然后拉到火电厂掺煤或其他燃料进行焚烧处理,由于本身热值低,要燃烧达标排放需要的燃烧时间较长,所以日处理量不高,且燃烧后干灰卖给粉煤灰制砖厂的收益不抵辅助燃烧购买燃料和运输的成本。另常规焚烧法需要专门焚烧设备,焚烧时会放出大量烟气而污染大气环境,且设备占地面积大,处理费用不菲,因此这项技术有局限性。

3.热处理法

热处理法(蒸馏法)是阿莫科石油公司开发了一种就地处理含油钻屑新方法——这种方法是将含油钻屑装到柱形蒸馏器中,旋转蒸馏器并在其外侧用燃料器加热,含油钻屑在圆筒中翻滚,直到大部分液体油和水蒸发后再进行冷凝收集,钻屑含油量达到排放标准后直接排海。该方法处理费用较高,据估算,处理一口井的钻屑,总费用约33万美元。

4.离心分离法

离心分离法是将废油基钻井液或含油钻屑进行离心分离,降低废油基钻井液或含油钻屑的含油量,以便达标排海。经过离心分离处理后,废油基钻井液或含油钻屑的含油量可从15%降低到3%。按照现行排放标准依然是不能达标的。

5.常规热解法

常规热解法是以燃气或柴油为燃料形成热烟道气,或通过加热导热油,加热含油污泥。但加热温度有限,达不到石油充分热解的温度。该方法优点是可以回收部分含油,由于加热能使热解炉达到一定温度,使得油泥中的水分和原油部分热解,但蒸馏的水伴有石脑油并不能直接排放,且热解不净物料中的原油,因此技术尚待提高,目前也只是处于试验阶段。

6.溶剂萃取法

利用对钻屑油有极强溶解能力的各种溶剂,达到含油钻屑脱油的目的,使用的溶剂有二氯三氟乙烷等。

7.生物处理法

经驯化后的烃类降解菌能够有效地降解石油烃。生物法主要是利用微生物及其他生物的新陈代谢生理活动,将有毒有害的石油烃污染物通过处理装置降解成二氧化碳和水或转化成为无害物质。该技术因具有成本低、反应条件温和,对环境友好、无二次污染等显著优点而受到国内外一定程度的重视。

具体做法是:在海上开采作业时将废油基钻井液及含油钻屑与适量海水混合,再加入无机营养,在适宜的温度和PH值范围内,并在充氧条件下进行生物处理。室内及现场试验表明,生物处理技术能够有效地降解油类。。含油钻屑生物处理法具有成本低、简便易行等优点,当含油量较高时,生物处理所需时间较长,效果不佳。

目前,除了上述常见的含油石油固体废弃物的处理方法外,还有回注法、海上锤磨机技术和生物修复法。其中,海上锤磨机技术是通过锤臂高速旋转与钻屑产生摩擦,从而达到使液态水和油闪蒸所需温度;生物修复法是指生物降解和生物絮凝法。

但是石油工业企业已采用过的这些石油废弃物处理技术普遍存在以下问题:

1.处理费用高;如钻屑回注法,其对回注环形地质地层要求较高,技术操作要求高,固化法的高效固化剂都存在成本高的问题;

2.产生其他污染或存在潜在威胁;如焚烧法,焚烧时会放出有毒有害物质,产生二次污染;

3.除油率低;距“零排放标准”相差甚远;

4.处理周期较长、占地面积大,不适宜于现场处理;如生物处理法等。

为此,开发适应当今环保规范要求,简便快速,易于操作,高效的石油废弃物无害化处理甚至是资源化的技术尤为重要。

对于石油固体废弃物的处理,目前主要有以下几种方法:

一、热化学处理法

原理:高温条件下有机物化学活性会增强;

1.根据途径和工艺的不同,又分为焚烧、热解和气化水热反应处理;根据加热方法和操作环境的不同,又可分为焚烧、热解和汽化水热反应等多种工艺。

1.1气/固反应,有氧→焚烧,通式表示如下:

有机物+O2→CO2+H2O+N2+SO2+HCl+Q

燃烧模式分为:气相燃烧→挥发性固体(VS),表面燃烧→固定碳。

燃烧方式目前有悬浮式流化床,堆积式炉排炉。

1.2气/固反应,无氧→热解,通式表示如下:

热解在工业上也称为干馏,是利用有机物的热不稳定性,是利用有机物的热不稳定性,在无氧或缺氧条件下受热分解成分子量较小的气态、液态和固态物质的过程。热解是一种古老的工业化生产技术,该技术最早应用于煤的干馏,所得到的焦炭产品主要作为冶炼钢铁的燃料。随着现代化工业的发展,该技术的应用范围逐渐得到扩大,被用于重油和煤炭的气化。20世纪70年代初期,世界性石油危机对工业化国家经济的冲突,使得人们逐渐意识到开发再生能源的重要性,热解技术开始用于固体废弃物的资源化处理。固体废弃物热解过程是一个复杂的化学反应过程,包含大分子的键断裂,异构化和小分子的聚合等反应,最后生成各种较小的分子。热解过程可以用通式表示如下:

1.3气/固反应,缺氧→气化,通式表示如下:

有机物+O2/H2O→CnHm+CO2+CO+H2+HCl+N2+Q

1.4固/液反应,有氧→湿式氧化,通式表示如下:

有机物+O2→CO2+H2O+N2+SO2+HCl+Q

1.5固/液反应,无氧→液化,通式表示如下:

其中,湿式氧化与液化亦通称为水热反应处理。

热化学处理法的优点:1)在绝氧或极低氧的非氧化条件下,产生的NOx,SOx,HCl等公害物质较少,生成的气或油能在低空气比下燃烧,因此废气量较小,对大气的污染较少;2)能处理不适于焚烧的难处理物;3)热分解残渣中,腐败性有机物量少,能防止填埋场的公害;排出物密度高、致密,废弃物大大被减容,而且热解温度足够高时,灰渣被熔融,能防止重金属类溶出;4)热解能时固体废弃物中的部分组分转换成有价值的能源。

影响热解的因素有:1)温度;较低温度下,有机废弃物大分子裂解成较多的中小分子,油类含量相对较多,温度升高,除大分子裂解外,许多中间产物也发生裂解,C5一下及H2成分增多,气体产量成正比增长;2)加热速度;3)反应时间;反应时间是指处理在炉内反应而停留的时间。

2.根据热解工艺分类:

2.1按供热方式分

2.1.1直接(内部)供热:供给适量空气使有机物部分燃烧,提供热解所需热量。

2.1.2间接(外部)供热:从外界供给热解所需热量。

3.按热解温度分

3.1高温热解:t>1000℃,供热方式几乎都是直接加热。

3.2中温热解:t介于600~700℃之间,主要用在比较单一的废弃物的热解,如废轮胎、废塑料热解油化。

3.3低温热解:T<600℃。农业、林业和农业产品加工后的废弃物用来生产低硫低灰的炭,生产出的炭视其原料和加工的深度不同,可作不同等级的活性炭和水煤气原料。

4.热处理技术分析:

4.1热解法与焚烧比较

4.1.1焚烧是放热的,热解是吸热的;

4.1.2焚烧的产物主要是二氧化碳和水,而热解的产物主要是可燃的低分子化合物:气态的有氢、甲烷、一氧化碳,液态的有甲醇、丙酮、醋酸、乙醛等有机物及焦油、溶剂油等;固态的主要是焦炭或碳黑。

4.1.3焚烧产生的热能量大的可用于发电,量小的只可供加热水或产生蒸汽,就近利用。而热解产物是燃料油及燃料气,便于贮藏及远距离输送。

4.2热解法的优点

1)在绝氧或极低的氧的还原条件中,发生的NOx,SOx,HCl等公害物质较少,生成的气或油能在低空气比下燃烧,因此废气量较小,对大气的污染较少。

2)能处理不适于焚烧的难处理物。

3)热分解残渣中,腐败性有机物量少,能防止填埋场的公害。排出物密度高、致密,废弃物大大被减容,而且灰渣被熔融,能防止重金属类溶出。

4)能转换成有价值的能源。

4.3影响热解的因素:

4.3.1温度

较低温度下,有机废弃物大分子裂解成较多的中小分子,油类含量相对较多,温度升高,除大分子裂解外,许多中间产物也发生裂解,C5以下及H2成分增多,气体产量成正比增长。

4.3.2加热速度

4.3.3反应时间

反应时间是指反应物燃料完成反应在炉内停留的时间。

4.4固体废弃物热解技术的工程应用

4.4.1城市生活垃圾的焚烧

城市垃圾热解后可作为商业利用的产品主要是热值较低的燃气。

4.4.2废塑料的热解

废塑料的热解产物主要是附加值更高的燃料油或者化工原料。废塑料的热解油化不仅对环境无污染,又能将原先用石油制成的塑料还原成石油制品,能最有效的回收能源。

二、2450MHZ微波蒸馏处理法,就是在微波炉中以含油废弃物中的水为吸波介质,通过加热废弃油泥,将岩屑中的油蒸馏出来;该法的缺点一微波穿透距离短,二是由于加热温度低(约200℃),对于重质油不能完全处理,对于聚合物添加剂也没有给予无害化处理,处理后灰渣中含油量仍高于2.2%;三是能源利用效率低,没有将油泥中的自身能量利用起来,造成资源浪费。

三、固化法,废弃钻井液固化处理的基本原则是向钻井废液或沉积物中加入一定量的固化剂,使其与废弃钻井液发生一系列的物理和化学变化,使废弃钻井液转化为固态,并使钻井液中的有害成分发生转变、封闭和固定,防止再次发生污染,又可保证废液池在完井后很快便可施工处理,覆土返耕,不必长期等待钻井液凝固或拉运转移。一般而言,国内常用固化剂分为无机和有机两大类。无机固化剂包括单组份固化剂和多组分固化剂,单组份固化剂包括水泥、石膏、石灰、纤维石棉、水泥窑飞尘、镁盐、水玻璃等。由于单一产品固化效果差,国内开发了很多复合型产品。国内化工市场现有固化剂品种20余种,其中有专门为固化废弃钻井完井液而开发的固化剂,这类固化剂针对性强,使用效果好,己用于各油田,取得了明显效果,缓解了钻井清洁生产的废液排放问题。

该方法的缺点是,一是基本没有消除有机物的存在,只是起到掩蔽作用,存在潜在污染风险;二是随着污染物的逐渐降解,其转化为小分子气体会逐渐释放出来,进一步污染环境,三是该方法属于增量法,不但没有减少废弃物,反而增加了废弃的量。

由上述可知,热解在处理石油固体废弃物时,拥有着不可比拟的优势。然而,传统热解方法由于受制于加热方式而无法得到有效得改善,微波加热作为一种全新的加热方式,近年来也开始应用于热解。与传统热解相比,微波热解具有独特的传热传质规律和更好的加热均匀性,而且温度调控、热解过程及预期最终产物的控制变得容易,节省大量时间和能源,并且设备热惯性小。然而,目前的微波热解装置,将石油固体废弃物进行微波加热及热解后所形成的渣料中仍存在有部分残碳,并没有达到排放的标准,仍需进一步进行处理,才能实现达标排放,不仅仅处理过程繁琐,而且在将所述渣料从微波热解装置运送到所述渣料的处理装置期间,也会产生新的污染。



技术实现要素:

针对现有的微波热解装置在热解石油固体废弃物后所形成的渣料达不到排放标准以及在运送所述渣料期间会产生新污染的问题,本实用新型的目的是提出一种石油固体废弃物资源化装置,不仅能够对石油固体废弃物进行微波热解,而且能够处理热解过程中形成的渣料,使所述渣料最终成为符合排放标准的灰渣,避免了所述渣料在运送期间会产生新污染的问题。

本实用新型提出了一种石油固体废弃物资源化装置,其包括微波热解机构和渣料处理机构,所述渣料处理机构设于所述微波热解机构的下端并与所述微波热解机构的卸料口相连通,所述渣料处理机构包括中空的渣料处理室,所述渣料处理室上端开设有能与所述卸料口相连通或者断开的进渣口,所述渣料处理室下端开设有卸渣口,在所述渣料处理室的上部开设有油气出口,在所述渣料处理室上还开设有至少一个进气口。

如上所述的石油固体废弃物资源化装置,其中,所述卸料口和所述进渣口之间设置有能开闭的渣料通道,通过所述渣料通道的开闭所述卸料口与所述进渣口相连通或者断开。

如上所述的石油固体废弃物资源化装置,其中,所述渣料处理室上开设有两个所述进气口,其中一个所述进气口为氮气进气口,另一个所述进气口为空气进气口。

如上所述的石油固体废弃物资源化装置,其中,所述微波热解机构包括微波热解室,所述微波热解室为中空壳体且所述微波热解室的上部开设有进料口和排气口,所述卸料口开设于所述微波热解室的底部。

如上所述的石油固体废弃物资源化装置,其中,所述微波热解室的中部设置有能翻转的隔板,所述隔板将所述微波热解室分为上下设置的反应室和卸料室,通过所述隔板的翻转所述反应室和所述卸料室能够相连通,所述进料口开设于所述反应室的上部,所述排气口开设于所述反应室的顶部,所述卸料口开设于所述卸料室的底部。

如上所述的石油固体废弃物资源化装置,其中,所述隔板包括隔板框和多块能拼合在一起的翻转块,各所述翻转块底面连接有翻转驱动机构,所述翻转驱动机构包括活塞、能伸缩的旋转杆和支撑架,所述支撑架与所述翻转块连接,所述旋转杆的伸缩端连接于所述活塞的活塞杆上,所述旋转杆的另一端通过枢轴枢接于所述隔板框底部并与所述支撑架相接,所述旋转杆在所述活塞杆的驱动下,绕所述枢轴旋转,并驱动所述翻转块翻转。

如上所述的石油固体废弃物资源化装置,其中,所述反应室的底部设置有搅拌机构,所述搅拌机构包括驱动机构和至少一根搅拌轴,所述驱动机构设置于所述反应室外,且所述驱动机构与所述搅拌轴连接,所述驱动机构能够驱动所述搅拌轴转动,在所述搅拌轴上沿轴向并围绕所述搅拌轴设置有螺旋状的搅拌叶片。

如上所述的石油固体废弃物资源化装置,其中,所述反应室的底部还设置有至少一根吹气管,所述吹气管为氮气吹气管且所述吹气管上设置有阀门。

如上所述的石油固体废弃物资源化装置,其中,所述石油固体废弃物资源化装置还包括贯通的预热料斗,所述预热料斗的底部开口与所述进料口连通,所述预热料斗与所述进料口的连接通道内设置有液压密封插板。

如上所述的石油固体废弃物资源化装置,其中,所述排气口依次连通有冷凝装置、油气管罐和燃烧装置,所述排气口与所述冷凝装置能够连通或者断开,所述油气出口连通有油气排气管,所述预热料斗外设置有加热管,所述加热管与所述燃烧装置和所述油气排气管均连通。

本实用新型的石油固体废弃物资源化装置,通过所述微波热解机构来实现石油固体废弃物的微波热解,以石油固体废弃物为主要成分的物料,依次通过所述卸料口和所述进渣口进入所述渣料处理机构,使所述物料经过微波热解后形成的渣料能够在所述渣料处理机构进行进一步地处理,形成符合排放标准的灰渣。本实用新型的石油固体废弃物资源化装置不仅实现了石油固体废弃物的微波热解,而且能够使热解过程中形成的渣料最终成为符合排放标准的灰渣,避免了所述渣料在运送期间会产生新污染的问题。

附图说明

图1是本实用新型的微波热解机构和渣料处理机构的连接结构示意图;

图2是本实用新型的渣料处理机构的结构示意图;

图3是本实用新型的微波热解机构的结构示意图;

图4是本实用新型的搅拌轴和吹气管的俯视示意图;

图5是本实用新型的搅拌轴和吹气管的侧视示意图;

图6是本实用新型的微波热解机构的俯视示意图;

图7是本实用新型的石油固体废弃物资源化装置的结构示意图。

附图标记说明:

1、预热料斗,2、微波热解室,201、反应室,202、卸料室,21、进料口,22、卸料口,23、排气口,3、微波机构,41、液压密封插板,42、液压密封阀门,5、隔板,51、翻转块,52、枢轴,53、旋转杆6、渣料处理室,61、进渣口,62、卸渣口,63、油气出口,7、液压密封阀门,8、运渣车,9、搅拌轴,91、搅拌叶片,10、吹气管,11、渣料通道,12、进气口,13、灰渣通道。

具体实施方式

为了对本实用新型的技术特征、目的和效果有更加清楚的理解,现对照附图说明本实用新型的具体实施方式。

如图1所示,本实用新型提供了一种石油固体废弃物资源化装置,其包括微波热解机构和渣料处理机构,所述渣料处理机构设于所述微波热解机构的下端并与所述微波热解机构的卸料口22相连通,所述渣料处理机构包括中空的渣料处理室6,所述渣料处理室6的上端开设有能与所述卸料口22相连通的进渣口61,所述渣料处理室6的下端开设有卸渣口62,在所述渣料处理室6的上部开设有油气出口63,在所述渣料处理室6上还开设有至少一个进气口12。

本实用新型的石油固体废弃物资源化装置,通过所述微波热解机构来实现石油固体废弃物的微波热解,以石油固体废弃物为主要成分的物料,在所述微波热解机构中微波热解后形成渣料,所述渣料依次通过所述卸料口22和所述进渣口61进入所述渣料处理机构的所述渣料处理室6,并在所述渣料处理室6中经过进一步地处理,例如焚烧或冷却,使所述渣料中可能留存的部分残碳通过焚烧而清除或者催化活化而转化为活性炭物质,从而形成符合排放标准的灰渣。本实用新型的石油固体废弃物资源化装置不仅实现了石油固体废弃物的微波热解,而且能够使热解过程中形成的渣料最终成为符合排放标准的灰渣,避免了所述渣料在运送期间会产生新污染的问题。

在如图1和图2所示的一个可行的实施方式中,所述卸料口22和所述进渣口61之间设置有能开闭的渣料通道11,通过所述渣料通道11的开闭所述卸料口22与所述进渣口61相连通或者断开,以便于在微波热解或者渣料处理的过程中,将所述微波热解机构和所述渣料处理机构分隔开。例如可以在所述渣料通道11内设置液压密封阀门42,当液压密封阀门42打开时,所述渣料通道11连通所述微波热解机构和所述渣料处理机构,当液压密封阀门42关闭时,所述渣料通道11密封合拢,所述微波热解机构和所述渣料处理机构密封分隔。

在如图1所示的一个具体实施方式中,所述卸料口22的形状和结构与所述卸渣口61的形状和结构相匹配,且所述卸料口22位于所述进渣口61的正上方,渣料通道11竖直设置,以便于所述渣料在重力的作用下,向下坠落并依次通过所述卸料口22和所述进渣口61进入所述渣料处理室6内。

物料的属性不同时,所产生的渣料所需要的进一步的处理方式也不相同,例如所述渣料在所述渣料处理室6内直接进行冷却或者焚烧后再进行冷却。不同的处理方式所需要的气体不同,为了便于对所述渣料进行上述处理,如图2所示,在所述渣料处理室6上开设有两个所述进气口12,其中一个所述进气口12为空气进气口,另一个所述进气口12为氮气进气口。如果所述渣料冷却后形成的灰渣能够达到环保排放要求,可以使用所述氮气进气口向所述渣料处理室6内通入氮气或者其他既不助燃也不燃烧的气体,帮助所述渣料尽快冷却形成灰渣。如果所述渣料需要在焚烧后再进行冷却,那么可以使用所述空气进气口向所述渣料处理室6内通入空气进行补充燃烧,使所述渣料焚烧形成烟道气,然后再使用所述氮气进气口通入氮气或者其他既不助燃也不燃烧的气体进行冷却,使所述渣料经过处理后最终形成的灰渣能够达到环保排放要求的指标。

在一个具体的实施例中,如图1所示,所述渣料处理室6的卸渣口62还连通有灰渣通道13,灰渣通道13内设置有液压密封阀门7,灰渣通道13的下方能放置带轨的运渣车8,以便于运送所述灰渣。

如图3所示,所述微波热解机构包括微波热解室2,所述微波热解室2为中空壳体且所述微波热解室2的上部开设有进料口21和排气口23,所述卸料口22开设于所述微波热解室2的底部。所述物料通过所述进料口21进入微波热解室2进行微波热解并产生所述渣料和不凝气,所述渣料通过所述卸料口22从所述微波热解室2中排出并进入所述渣料处理室6,所述不凝气通过所述排气口23排出回收。

在如图3所示的一个可行的实施方式中,所述微波热解室2的中部设置有能翻转的隔板5,所述隔板5将所述微波热解室2分为上下设置的反应室201和卸料室202,通过所述隔板5的翻转所述反应室201和所述卸料室202能够相连通,所述进料口21开设于所述反应室201的上部,所述排气口23开设于所述反应室201的顶部,所述卸料口22开设于所述卸料室202的底部。在所述物料进入所述反应室201前,关闭所述翻板5,使所述反应室201和所述卸料室202隔开,所述物料通过所述进料口21进入所述反应室201,并在所述微波机构3的作用下进行微波热解,形成所述不凝气和所述渣料。在微波热解过程结束后,翻转所述翻板5,使所述反应室201和所述卸料室202连通,在重力作用下所述渣料所述反应室201掉入所述卸料室202,同时使所述卸料口22与所述进渣口61连通,所述渣料依次通过所述卸料口22与所述进渣口61,进入所述渣料处理室6。

为了便于控制所述反应室201和所述卸料室202相互连通或者相互隔开,如图1和图3所示,所述隔板5包括隔板框和多块能拼合在一起的翻转块51,各所述翻转块51底面连接有翻转驱动机构,所述翻转驱动机构包括活塞、能伸缩的旋转杆53和支撑架,所述支撑架与所述翻转块51连接,所述旋转杆53的伸缩端连接于所述活塞的活塞杆上,所述旋转杆53的另一端通过枢轴52枢接于所述隔板框底部并与所述支撑架相接,所述旋转杆53在所述活塞杆的驱动下,绕所述枢轴52旋转,并驱动所述翻转块51翻转。优选采用所述旋转杆53的轴线垂直于所述枢轴52的轴线,随着所述活塞杆的往复运动,所述旋转杆53能在垂直于所述枢轴52的平面内绕着所述枢轴52旋转,从而带动所述翻转块51随着所述旋转杆53在所述卸料室202内绕着所述枢轴52旋转,实现所述翻转块51的翻转。

为了使所述反应室201内的所述物料均匀分布,以便于在微波机构3的作用下进行充分的热解,如图1和图4所示,在所述反应室201的底部设置有搅拌机构,所述搅拌机构包括驱动机构和至少一根搅拌轴9,所述驱动机构设置于所述反应室201外,且所述驱动机构与所述搅拌轴9连接,所述驱动机构能够驱动所述搅拌轴9转动,在所述搅拌轴9上沿轴向并围绕所述搅拌轴9设置有螺旋状的搅拌叶片91。所述搅拌轴9的一端设置于所述反应室201外并与所述搅拌机构连接,通过所述搅拌机构控制所述搅拌轴9转动,以使螺旋状的所述搅拌叶片91将所述反应室201内的所述物料搅拌均匀。

所述反应室201的底部还设置有至少一根吹气管10,所述吹气管10为氮气吹气管且所述吹气管10上设置有阀门。所述吹气管10用于向所述反应室201内吹入氮气或者其他既不助燃也不易燃的气体,在这个过程中排气口23还可以用来排出所述反应室201内的空气(特别是氧气),利用吹入所述反应室201内这些气体的隔氧功能,使所述反应室201内的氧含量保持在燃爆安全值内,同时还能够确保所述反应室201内的气压为微正压。当然,在进行微波热解之前,需要关闭所述吹气管10,然后才能打开所述微波机构3,在这个过程中排气口23用来排出在所述微波机构3微波热解所述物料时形成的不凝气。

在一个具体的实施方式中,所述吹气管10和所述搅拌轴9的布局如图4和图5所示,所述反应室201的底部一一间隔地均匀设置有四根所述吹气管10和三根所述搅拌轴9,所述吹气管10的轴心平行于所述搅拌轴9的轴心,四根所述吹气管10的轴心位于同一水平面且相互平行,三根所述搅拌轴9的轴心位于同一水平面且相互平行,在竖直方向上,所述搅拌轴9的轴心高于所述吹气管10的轴心;四根所述吹气管10的进气端与三根所述旋转轴91的主动端相对设置,且三根所述旋转轴91的主动端连接于同一个驱动装置,即通过所述一个驱动装置,可以驱动三根所述搅拌轴9同时转动进行搅拌。

微波热解的过程在所述反应室201中进行,在所述反应室201外可以设置能对所述反应室201内的物料进行微波热解的微波机构3。在一个可行的实施方式中,微波机构3包括微波电源、磁控管和波导管,所述波导管包括微波进入端和微波发出端,所述微波电源与所述磁控管电连接,且所述磁控管产生的微波能够通过所述微波进入端进入所述波导管并能够通过所述微波发出端进入所述反应室201内。如图6所示,可以将微波机构3的主要部件,也就是所述磁控管设置于所述微波热解室2的顶部,也就是所述反应室201的顶部,使所述磁控管产生的微波从所述反应室201的顶部进入所述反应室201。由于微波机构3为现有技术,在此不再详细描述,且图内也并未详细记载。

如图7所示,所述石油固体废弃物资源化装置还包括贯通的预热料斗1,所述预热料斗1的底部与所述进料口21连通,所述预热料斗1与所述进料口21的连接通道内设置有能启闭的液压密封插板41,通过所述液压密封插板41的启闭所述预热料斗1与所述反应室201相连通或断开。

所述排气口23排出的所述不凝气,燃烧之后可以释放出大量的热量,为了回收所述不凝气并利用所述不凝气燃烧后产生的热量,所述排气口23依次连通有冷凝装置、油气管罐和燃烧装置(图中未示),所述排气口23与所述冷凝装置能够连通或者断开,所述不凝气通过所述排气口23进入所述冷凝装置冷凝,并被收集在所述油气管罐中,并且所述不凝气能够在所述燃烧装置中燃烧并释放热量。另外,当所述渣料处理室6焚烧所述渣料时,能够形成具有大量热量的烟道气以及热灰渣,所述油气出口63连通有油气排气管,使携带大量热量的烟道气能够进入所述油气排气管进而被回收利用。为了利用所述不凝气燃烧产生的热量以及所述渣料在所述渣料处理室6中焚烧所形成的烟道气携带的热量,在所述预热料斗1外设置加热管,所述加热管与所述燃烧装置和所述油气排气管均连通。石油固体废弃物在预热料斗1中,可以掺入一定比例的所述热灰渣并搅拌均匀,同时在燃烧所述不凝气产生的热量及焚烧所述渣料产生的热量的作用下,预热干燥,以形成符合微波热解的技术指标的所述物料。为了便于气体的采集,所述排气口23设置于所述反应室201的顶部,油气出口63设置于所述渣料处理室6的上部。

其中,所述反应室201和所述卸料室202的形状可以根据具体热解过程的需要进行设计。参看图3至图5,所述反应室201可以为棱柱形腔体,所述卸料室202可以为棱锥形腔体,所述棱柱形腔体的底面与所述棱锥形腔体的顶面相匹配,且所述棱锥形腔体呈上大下小的缩颈状;所述反应室201设置有两个所述排气口23,且两个所述排气口23均设置于所述棱柱形腔体的顶面,所述进料口21设置于所述棱柱形腔体的侧面,所述卸料口22设置于所述棱锥形腔体的底面,且所述卸料口22的形状和大小与所述进渣口61的形状和大小相匹配。

由此可知,本实用新型的石油固体废弃物资源化装置采用的是双子结构,即所述石油固体废弃物资源化装置为双子微波热解资源化装置,分为上下两个工作室,上段是微波热解工作室(包括微波热解室2和微波机构3),下段为渣料处理工作室(包括渣料处理室3)。

下面以图1至图7为例,说明本实用新型的石油固体废弃物资源化装置的使用过程。

物料准备:将需处理的石油固体废弃物运送到预热料斗1中,并掺入一定比例的运渣车8中的灰渣,掺了灰渣的石油固体废弃物在预热料斗1中搅拌,并通过燃烧所述排气口23排出的不凝气或利用渣料处理室6焚烧渣料时产生的高温烟道气,对掺了灰渣的石油固体废弃物预热干燥形成达到微波热解技术指标的物料,打开液压密封插板41将所述物料卸入微波热解室2,关闭液压密封插板41。然后再将需处理的石油固体废弃物运送到预热料斗1中,重复以上过程。

微波热解:开启搅拌轴9,使微波热解室2内的所述物料分布均匀,同时打开吹气管10,在本例子中通入适量氮气,同时,打开排气口23,使微波热解室2内的氧含量保持在燃爆安全值内,同时确保微波热解室2内的气压为微正压。关闭吹气管10,开启微波机构3,对所述物料进行微波热解,当物料达到热解温度时,不凝气析出,控制排气口23的排气量,保持微波热解室2的压力持续保持稳定的微正压,同时排气口23的排出的所述不凝气经过所述冷凝装置排入收集所述不凝气的所述油气管罐。当所述物料热解结束,打开微波热解室2的卸料口22,同时打开微波热解室2下的液压密封阀门42,使得热解后的渣料进入渣料处理室6。然后,关闭微波热解室2的卸料口22和液压密封阀门42。打开液压密封插板41,将预热料斗1中的所述物料卸入微波热解室2,重复以上过程。

渣料处理:所述渣料进入渣料处理室6后,根据物料属性的需要,选择打开通入氮气的进气管12还是通入空气的进气管12,焚烧后冷却或者直接冷却所述渣料形成符合排放标准的灰渣。待物料温度冷却至安全温度,打开液压密封阀门7,将冷却后的灰渣卸入运渣车8。

实施例1。

石油工业储油罐含油污泥废弃物中含水27%、油21%和固相含量52%。用掘土机取多于3.6吨的物料置于预热料斗1中,添加8%的热解催化添加剂并搅拌均匀形成固体混合物;引烟道气进入预热料斗1中,温度升至100℃有大量水蒸气逸出,继续升温至200℃左右,固体混合物中的水分大部分被蒸发出,然后将干燥预热后形成的物料输送至微波热解室2中,打开吹气管10,到微波热解室2的氧含量至燃爆安全值下,关闭吹气管10。开启微波机构3,用915+25MHz的微波加热泥浆固体混合物,升温至300℃以后,泥浆固体废弃物中的有机物开始分解成小分子的油气及沥青,热解过程一直持续到450℃,其中的有机物全部分解。打开液压密封阀门42,将微波热解室2热解后形成的渣料卸到渣料处理室6中,关闭液压密封阀门42。开启进气管12通入空气。将渣料处理室6产生的烟道气通入预热料斗1中并经除尘过滤后排入碱水槽。渣料处理室6里冷却下来的灰渣不含有害的有机物,打开液压密封阀门7,将灰渣卸入运渣车8,灰渣可做为建筑铺路材料加以利用。

实施例2。

石油开采过程中产生的的含油废弃泥浆固体废弃物中含水65%、油12%和钻屑23%。通过物理法脱水后(将含水降到40%以下),取大于3.6吨的物料输送到预热料斗1中,添加15%热解催化添加剂搅拌均匀形成泥浆固体混合物;将渣料处理室6产生中的烟道气通过进入预热料斗1中,温度升至100℃后有含油水蒸气逸出,收集预热料斗1析出的含油水蒸汽,冷却后进行油水分离,净化水质循环利用。同时继续对预热料斗1的物料进行预热直至200℃左右,固体废弃物中的水分大部分蒸发。开启预热料斗1下的液压密封插板41,并把物料送入微波热解室2中,关闭液压密封插板41,打开吹气管10,到微波热解室2的氧含量至燃爆安全值下,关闭吹气管10。开启微波机构3,用915+25MHz的微波加热物料,持续升温至350℃并保持一定时间,物料中的有机物开始分解成小分子的油气及沥青,其中的有机物全部分解为止。打开液压密封阀门42,将微波热解室2热解后的物料卸到渣料处理室6中,关闭液压密封阀门42,打开进气管12通入氮气,冷却物料至安全温度,打开液压密封阀门7,将灰渣卸入运渣车8,冷却下来的灰渣不含有害的有机物,做建筑材料循环使用。

实施例3,某陆上油田环保集中囤积的含油污泥污泥,含油26%,含水21%,含泥53%。在预热料斗1预热干燥后,将干燥脱出水分的物料输送至微波热解室2中,打开吹气管10,到微波热解室2的氧含量至燃爆安全值下,关闭吹气管10。热解过程产生的裂解气进入冷凝器冷凝回收利用,升温至450℃,并保持温度30分钟,热解反应直至无裂解气产出,卸料进入渣料处理室6,开启进气管12通入空气,直到灰渣冷却后打开液压密封阀门7,将灰渣卸入运渣车8。

以上所述仅为本实用新型示意性的具体实施方式,并非用以限定本实用新型的范围。任何本领域的技术人员,在不脱离本实用新型的构思和原则的前提下所作的等同变化与修改,均应属于本实用新型保护的范围。而且需要说明的是,本实用新型的各组成部分并不仅限于上述整体应用,本实用新型的说明书中描述的各技术特征可以根据实际需要选择一项单独采用或选择多项组合起来使用,因此,本实用新型理所应当地涵盖了与本案创新点有关的其他组合及具体应用。

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