一种干燥油砂熟化细尾矿的工艺方法与流程

本发明属于污泥处理技术领域，具体涉及一种干燥油砂熟化细尾矿的工艺方法。

背景技术：

一直以来，油砂工业主要关注点在油砂中沥青质的提取。随着人们对环境问题的关注，油砂工业产生的尾矿、废水、废气等污染逐渐成为制约油砂工业发展的关键问题。因此，进入21世纪，各种油砂污染物治理技术进入研发阶段。

根据工艺原理进行分类，现有油砂尾矿处理技术主要可划分为以下五大类：1)物理/机械处理技术；2)自然处理技术；3)化学/生物修复技术；4)混合物/联合处理技术；5)永久存储技术；以上五大类技术方法中，物理/机械处理技术尚处于研究和应用验证阶段，未实现商业规模化应用。其他四类技术有一定的商业规模化应用实例，但应用过程中，均存在一定的问题。现有商业化尾矿处理技术中存在的问题如下表：

综上所述，有必要克服传统商业化尾矿处理技术的弊端，获得一种新的污泥处理工艺，达到有效利用能源，以更加经济的工艺条件获得干燥油砂尾矿、油泥、污泥的目的。

技术实现要素：

针对上述背景技术的问题，本发明公开一种干燥油砂熟化细尾矿的工艺方法，涉及处理炼油厂油泥、油砂熟化细尾矿及污水处理厂污泥领域。回收余热，实现安全且稳定运行的直接接触式干燥技术。采用过热蒸汽直接加热方式干燥油砂尾矿、油泥、污泥。所述方法具体主要包括多层回旋干燥机结构单元如下：

一.多层回旋干燥机

所述多层回旋干燥机为封闭结构，于其内部中心位置纵向设置有旋转轴，垂直固连于旋转轴的均匀层叠平行排布的栅盘，所述栅盘一端与多层回旋干燥机的内壁贴近，另一端为自由端，所述相邻两层栅盘的自由端位于旋转轴相对的两侧；在所述自由端的端部于垂直方向上设置有截留堰，且截留堰与多层回旋干燥机的内壁之间的空隙为溢流口，栅盘上以旋转轴为中心对称且均匀的分布有带搅拌翼的孔洞，所述搅拌翼向旋转轴方向的倾斜角为锐角。

对于上文所述的技术方案中，在所述多层回旋干燥机顶部的侧壁上设置有污泥原料入口，所述的污泥原料入口通过管路与污泥下料斗相连。

对于上文所述的技术方案中，在多层回旋干燥机上与所述污泥原料入口相对的侧壁上，还设置有高温蒸汽入口；所述的高温蒸汽入口通过管路与换热器相连。

对于上文所述的技术方案中，在所述多层回旋干燥机底部设置有干燥污泥导出口；所述的干燥污泥导出口通过管路与干燥污泥储槽连通。

对于上文所述的技术方案中，在所述多层回旋干燥机底部的侧壁上设置有蒸汽排出口；所述的蒸汽排出口通过管路，依次与旋风分离器及换热器的底部连接。

对于上文所述的技术方案中，所述换热器顶部设置有高温蒸汽入口，底部设置有低温蒸汽出口。

二.工艺过程：

待处理污泥原料通过污泥下料斗和污泥原料入口进入多层回旋干燥机，并通过旋转的搅拌翼，与高温蒸汽入口通入的过热蒸汽进行充分混合后，在持续的搅拌过程中向下输送，具体的，待处理污泥原料与循环的过热蒸汽直接接触进行干燥，从上层搅拌翼一边干燥一边输送至下层搅拌翼，最终从最下层干燥污泥导出口排出至干燥污泥储槽中，获得干燥后污泥，通过引风机引出干燥污泥。所述的污泥原料在水平方向上的传输方式是，随着旋转轴的转动在第一层栅盘上向设置截留堰的一端水平传输。所述的污泥原料在垂直方向的传输方式是，先在第一层栅盘上通过垂直设置溢流口向下一个栅盘输送；截流堰能够防止栅盘上的污泥原料在旋转过程中因离心力抛向多层回旋干燥机的机壁，因为旋转产生的离心力和截流堰、搅拌翼的阻挡，污泥原料不会由孔洞垂直向下运动，而是沿着溢流口下行到下一层栅盘。

另一方面，所述旋风分离器的设置目的是捕集排出蒸汽中夹带的油泥或油砂，旋风分离器底部捕集下来的油泥或油砂排入干燥污泥储槽；换热器的设置目的是与高温蒸汽换热，使高温蒸汽达到多层回旋干燥机用蒸汽工作温度，同时排出的低温蒸汽经换热后温度得到提升，充分利用蒸汽热能。

3、本工艺的特点

1)过热蒸汽的直接加热方式优点：工艺稳定，并且含水率在10％以下的干燥是容易实现的；与过热蒸汽的直接接触的安全，可防止含油泥砂燃烧；比热大，效率高；用于干燥的过热蒸汽，在干燥机与蒸汽加热器之间循环，其工艺简单并易于运行，不需要锅炉，易于维修保养。

2)多层构造优点：内部的栅盘为特殊结构，使得通过其上的搅拌翼能够回旋输送污泥，因此油泥、污泥在栅盘上分布和受热均较均匀，不会出现污泥在传热面的粘着，及烧焦故障，可以稳定的进行干燥。

3)分解油气、臭气成分：干燥过程中的含有油气、臭气的水蒸汽，通过后续热源炉可以焚烧分解。此外，因为是负压下的运行，所以臭气不会泄漏。

4)干燥后油泥、污泥的燃料价值高：由于采用使过热蒸汽(常压)和污泥直接接触的方式，因此能够在保留油泥、污泥中燃料成分的情况下稳定得到含水率在10％以下的干燥污泥。

5)可利用低温废热：多层回旋干燥系统是一个边搅拌污泥边进行长时间干燥的系统，因此能够作为干燥热源有效利用工厂废热等低温热源。

6)降低环境负荷：干燥处理中产生的排出蒸汽属于污泥中的蒸发水分和部分漏进系统内的空气，因此能够降低含有臭气成分的排出蒸汽的处理负荷。

本发明的创新特征是：

1)确保生物质燃料稳定供应：通过连续不断地接收污水污泥，可以确保具有较高燃料价值的生物质燃料稳定供应。

2)有效利用能源：利用工厂废热(250～350℃)时，可以有效利用未利用能源，创造出具有新的能源价值的生物质燃料。进而通过利用生物质燃料，为防止全球变暖做出贡献。

3)确保收益：通过油泥、污泥交易费，替代传统的化石燃料所削减费产生收益。

4)通过本技术，可将脱水油泥(含水率80％)制成干燥污泥(含水率10％)。获得的固体物质中的有机成分比例(能源价值)较高。

附图说明

图1：污水处理污泥燃料化应用示意图，其中：1、多层回旋干燥机；2、污泥下料斗；3、干燥污泥储槽；4、旋风分离器；5、换热器。

图2：多层回旋干燥设备内部结构简图，其中：101、旋转轴；102、搅拌翼；103、栅盘；104、截留堰；105、溢流口。

具体实施方式

下述非限制性实施例可以使本领域的普通技术人员更全面地理解本发明，但不以任何方式限制本发明。任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明披露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思进行等同替换或改变均属于本发明保护范畴。

实施例1

干燥油砂熟化细尾矿的工艺，是以多层回旋干燥机为主要结构单元的多套装置构成，其具体结构如下：

包括多层回旋干燥机1，其为封闭结构，于其内部中心位置纵向设置有旋转轴101，穿过垂直于旋转轴101的均匀层叠平行排布的栅盘103，所述栅盘103一端与多层回旋干燥机1的内壁贴近，另一端为自由端，在所述自由端的端部于垂直方向上设置有截留堰104，且截留堰104与多层回旋干燥机1的内壁之间的空隙为溢流口105，栅盘103上以旋转轴101为中心对称且均匀的分布有带搅拌翼102的孔洞，所述搅拌翼102向旋转轴101方向的倾斜角为锐角。在所述多层回旋干燥机1顶部的侧壁上设置有污泥原料入口，所述的污泥原料入口通过管路与污泥下料斗2相连；在多层回旋干燥机1上与所述污泥原料入口相对的侧壁上，还设置有高温蒸汽入口；所述的高温蒸汽入口通过管路与换热器5相连；在所述多层回旋干燥机1底部设置有干燥污泥导出口；所述的干燥污泥导出口通过管路与干燥污泥储槽3连通；在所述多层回旋干燥机1底部的侧壁上设置有蒸汽排出口；所述的蒸汽排出口通过管路，依次与旋风分离器4及换热器5的底部连接；所述换热器5顶部设置有高温蒸汽入口，底部设置有低温蒸汽出口。

实施例2

干燥油砂熟化细尾矿的工艺过程：

待处理污泥原料通过污泥下料斗2和污泥原料入口进入多层回旋干燥机1，并通过旋转的搅拌翼102，与高温蒸汽入口通入的过热蒸汽进行充分混合后，在持续的搅拌过程中向下输送，具体的，待处理污泥原料与循环的过热蒸汽直接接触进行干燥，从上层搅拌翼102一边干燥一边输送至下层搅拌翼102，最终从最下层干燥污泥导出口排出至干燥污泥储槽3中，获得干燥后污泥，通过引风机引出干燥污泥。所述的污泥原料在水平方向上的传输方式是，随着旋转轴101的转动在第一层栅盘103上向设置截留堰104的一端水平传输。所述的污泥原料在垂直方向的传输方式是，先在第一层栅盘103上通过垂直设置溢流口105向下一个栅盘103输送；截流堰能够防止栅盘103上的污泥原料在旋转过程中因离心力抛向多层回旋干燥机1的机壁，因为旋转产生的离心力和截流堰、搅拌翼102的阻挡，污泥原料不会由孔洞垂直向下运动，而是沿着溢流口105下行到下一层栅盘103。

另一方面，所述旋风分离器4的设置目的是捕集排出蒸汽中夹带的油泥或油砂，旋风分离器4底部捕集下来的油泥或油砂排入干燥污泥储槽3；换热器5的设置目的是与高温蒸汽换热，使高温蒸汽达到多层回旋干燥机1用蒸汽工作温度，同时排出的低温蒸汽经换热后温度得到提升，充分利用蒸汽热能。

根据城市污水处理厂污泥检验方法CJ/T 221-2005，对含水率进行测定。通过本发明所述技术，可将含水率80％的待处理脱水油泥制成含水率10％的干燥污泥。由此获得的固体物质中的有机成分比例(能源价值)较高。