一种利用高温烟气余热的含油污泥干化装置的制作方法

本发明涉及环保技术领域，具体为一种利用高温烟气余热的含油污泥干化装置。

背景技术：

含油污泥来源于原油开采过程中，因钻井、作业、修井、采油、集输、储存等原因和设备管道的事故性泄漏产生油泥，以及处理含油污水时，斜板隔油产生的大量油性废渣，还有采油储罐沉降的大量罐底污泥等等。以某油田为例，每天油泥量约100吨，日积月累的总量已达40万吨以上。目前已有的对含油污泥的处理技术，比较成熟的有三相分离法、化学热洗法、热解法、焚烧法、生物法等等。其中，热解法对油泥处理比较彻底，能够回收油资源，无论经济性还是技术性都比较高，目前是国外应用最广泛的成熟技术。现有的热解技术，大多采用天然气或丙烷等燃料，对含油污泥进行间接加热以保证缺氧环境下的油气安全，但是间接加热的热效率一般在60％以下，加热后的高温烟气温度高达600℃～800℃，目前尚无高性价比的余热利用手段。

对含油污泥热解吸热量进行分析，可知热量的很大部分用于含油污泥中水分的蒸发和升温，尤其对于高含液量的物料更是如此。因此，通常建议在含油污泥热解之前对其进行浆叶干化、三相分离或过滤等处理。但是，由于我国含油污泥成分极为复杂，大量的国内实际表明三相分离或过滤之后，含水量仍然居高不下。而如果采用干化手段，势必耗费大量热能，而且浆叶干化机直接用于含油污泥会有油气爆炸安全隐患、堵塞等问题。

可见目前的技术困境：(1)大量的热解高温烟气余热无法有效利用；(2)含油污泥中的高水分又急需处理；(3)对含油污泥间接加热的热效率不高。

针对以上现状，本发明提出了一种利用高温烟气余热的含油污泥干化装置。

技术实现要素：

本发明的目的在于克服上述不足之处，从而提供一种利用高温烟气余热的含油污泥干化装置，干化机主体采用特别的气流组织模式，将传统的轴向进烟气改为径向进烟气，利用环形隔板将加热烟气通道任意等分，在保持原来烟气流量不变的条件下，使得流通面积缩小，烟气流速增加，烟气从原来的层流状态变为紊流状态，最终体现为气壁换热系数的大幅增加，换热效率提高。另外，烟气与物料逆流布置，可以使烟气余热得到梯级利用。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种利用高温烟气余热的含油污泥干化装置，主要由含油污泥进料系统、出料系统、干化机主体、余热烟气进口、余热烟气出口、齿轮传动装置、底座与支撑构成，其特征是：所述干化机主体包括回转滚筒、隔热层、内挡圈和隔板，所述干化机主体的一端设置有含油污泥进料系统，干化机主体的另一端设置有出料系统，在所述干化机主体的进料端和出料端分别设置有余热烟气出口和余热烟气进口，所述隔板将回转滚筒的内腔分隔形成使热烟气流沿径向来回曲折通过的通道。

进一步的，所述隔板包括横隔板、第一环形隔板和第二环形隔板，横隔板沿干化机主体的长轴方向布置，并将回转滚筒的内腔分隔成两部分，第一环形隔板和第二环形隔板分别沿径向设置在回转滚筒分隔形成的两个空腔中，第一环形隔板、第二环形隔板与横隔板之间均存在让热烟气流通过的通道，在横隔板上也设置让热烟气流通过的通道，使热烟气流在第一环形隔板和第二环形隔板之间来回曲折行走。

进一步的，所述干化机主体安装在主体外壳中，干化机主体固定在底座与支撑上。

进一步的，所述含油污泥进料系统包括含油污泥料斗、振动筛、双翻板阀和螺杆泵，含油污泥料斗的下部连接振动筛，振动筛的出料口通过双翻板阀连接螺杆泵的进料口，螺杆泵的出料口连接干化机主体的进料端。

进一步的，所述出料系统包括设置在干化机主机上的出料端，出料端上设置有出渣口和油气出口，所述出料端与余热烟气进口连接。

进一步的，所述回转滚筒由齿轮传动装置驱动实现转动。

本发明的有益效果是：

(1)本发明在保持原有烟气流量的条件下，烟气的雷诺数从不足2000提高到8000，从层流变为紊流，气壁换热系数提高数倍以上。

(2)本发明可以利用各种形式的高温烟气余热，节省燃料费用。

(3)本发明结构简单，设备投资少。

附图说明

图1为本发明的结构示意图。

图2为本发明中隔板通道内烟气走向示意图。

附图标记说明：1-含油污泥料斗、2-振动筛、3-双翻板阀、4-螺杆泵、5-余热烟气出口、6-回转滚筒、7-隔热层、8-隔板、9-内挡圈、10-主体外壳、11-余热烟气进口、12-油气出口、13-出料端、14-出渣口、15-底座与支撑、16-齿轮传动装置、17-含油污泥进料系统、18-出料系统、19-干化机主体、20-进料端、81-横隔板、82-第一环形隔板、83-第二环形隔板。

具体实施方式

下面结合具体附图对本发明作进一步说明。

如图1、图2所示：本发明是一种利用高温烟气余热的含油污泥干化装置，主要由含油污泥进料系统17、出料系统18、干化机主体19、余热烟气进口11、余热烟气出口5、齿轮传动装置16、底座与支撑15构成，所述干化机主体19包括回转滚筒6、隔热层7、内挡圈9、隔板8(横隔板81、第一环形隔板82、第二环形隔板83)等，干化机主体19安装在主体外壳10中，干化机主体19固定在底座与支撑15上。所述干化机主体19的一端设置含油污泥进料系统17，干化机主体19的另一端设置出料系统18；所述含油污泥进料系统17包括含油污泥料斗1、振动筛2、双翻板阀3和螺杆泵4，含油污泥料斗1的下部连接振动筛2，振动筛2的出料端通过双翻板阀3连接螺杆泵4的进料口，螺杆泵4的出料口连接干化机主体19的进料端20；所述出料系统18包括设置在干化机主机19上的出料端13，出料端13上设置有出渣口14和油气出口12；在所述干化机主体的进料端20和出料端13分别设置有余热烟气出口5和余热烟气进口11，余热烟气进口11与出料端13连接。所述回转滚筒6由齿轮传动装置16驱动实现转动。

所述隔板8包括横隔板81、第一环形隔板82和第二环形隔板83，横隔板8沿干化机主体19的长轴方向布置，并将回转滚筒6的内腔分隔成两部分，第一环形隔板82和第二环形隔板83分别沿径向设置在回转滚筒6分隔形成的两个空腔中，第一环形隔板82、第二环形隔板83与横隔板81之间均存在让热烟气流通过的通道，在横隔板81上也设置让热烟气流通过的通道，使热烟气流在第一环形隔板82和第二环形隔板83之间来回曲折行走。

本发明在工作时，高温余热烟气从干化机主体19的一端径向进入，进入由第一环形隔板82和横隔板81按一定规则组成的烟气通道，烟气的流通面积减少，烟气流速增加，从而提高气壁换热系数。余热烟气进口11为含油污泥的高温出口端一侧，逆流布置有利于热量的梯级利用。

本发明的含油污泥干化装置，借鉴了传统的间接加热式回转滚筒热解装置原理，但在其基础上，将轴向进烟气改为径向进烟气，将圆环型的烟气通道用隔板任意等分，达到烟气通道截面积减少、流速和换热系数增加的目的。从含油污泥热解总工艺的燃料炉出来的加热烟气，首先从装载较高温度含油污泥的滚筒一端径向进入，热烟气通过滚筒壁面间接与滚筒内含油污泥的主体进行传热，等气流到达滚筒另一端后，通过滚筒另一端烟气出口外排。烟气通道由环形隔板和横向隔板按一定规则组成，烟气从第一个环形隔板环绕滚筒圆周流向横向隔板，在此改变成相反方向，进入第二个环形隔板通道，以此类推。

环形隔板和横向隔板的材料都为耐高温(600℃～800℃)不锈钢合金，表面涂上5～8mm耐高温隔热保温涂料。环形隔板一侧安装于烟气通道的耐火隔热层上，另一侧与回转转筒筒体保持1～5mm狭小间距，以保持各个通道的气密性。烟气通道腔室的横截面根据转筒规模的大小、加热烟气量进行调整，从而确定隔板或通道的数量。含油污泥干化后的最终温度设计在200℃左右，可以完全利用高温烟气的余热，每年节省的热解燃料费用巨大。

本发明的工作原理：含油污泥物料从含油污泥料斗1依次经过振动筛2、双翻板阀3、螺杆泵4进入回转滚筒6内部，在其中加热，大部分水分和部分油气进行蒸发，最后经过出料端13、出渣口14排放或进入下一步环节。回转滚筒6为间壁加热形式，是整个系统的核心，设有底座与支撑15和齿轮传动装置16，含油污泥走内筒，用于加热的余热烟气走外筒，余热烟气进口11位于物料的高温端，余热烟气出口5位于物料的低温端。回转滚筒6内设有内挡圈9增加物料中水分的停留时间，烟气通道由横隔板81和第一环形隔板82、第二环形隔板83按一定规则组成，烟气从第一个环形隔板环绕滚筒圆周流向横向隔板，在此改变成相反方向，进入第二个环形隔板通道，以此类推。在传统的间接加热式回转滚筒的基础上，将轴向进烟气改为径向进烟气，将圆环型的烟气通道用隔板任意等分，达到烟气通道截面积减少、流速和换热系数增加的目的。

实施例1

以处理200kg/h炼化三泥为例，物料的含水率85％、含油率5％、含固率10％，年运行7000小时。如果采用传统的间壁加热式回转滚筒，则回转滚筒的设计有效长度3.712m,外径0.464m，原始烟道高0.1m。

现在，将原烟道分隔成0.3m宽的环形烟道，按本发明所述的结构方式布置。原始条件下，测算得出烟气流速2.05m/s，雷诺数2193(为层流)，烟气与转筒外壁的换热系数9.41w/(m2﹒k)。采用本发明的结构以后，测算得出烟气流速12.12m/s，雷诺数12950(为紊流)，烟气与转筒外壁的换热系数31.95w/(m2﹒k)，增加幅度超过3倍以上。

采用本发明的干化机，将含油污泥物料预热到200℃，使其中水分极大部分蒸发，则所需的总热量约为134.74kw。由于此部分热量全部为余热资源，因此每年节约天然气费约31万元，折合含油污泥吨处理费用约221元/吨，经济效益十分显著。

本发明的创新之处：

(1)本发明可以充分利用大量的高温烟气余热，对含油污泥进行干化预处理，使得含油污泥的物料复杂性、高含液特性得到消解，便于后续热解处理，也减少了后续热解处理装置的规模。

(2)本发明的干化机主体采用特别的气流组织模式，将传统的轴向进烟气改为径向进烟气，利用环形隔板将加热烟气通道任意等分，在保持原来烟气流量不变的条件下，使得流通面积缩小，烟气流速增加，烟气从原来的层流状态变为紊流状态，最终体现为气壁换热系数的大幅增加，换热效率提高。另外，烟气与物料逆流布置，可以使烟气余热得到梯级利用。