处理污泥的方法和装置的制造方法
【技术领域】
[0001] 公开了用于从污泥中除去水分的装置和方法。特别但不是排它性的，该装置和方 法应用于钻井泥浆的处理。
【背景技术】
[0002] 由固体和液体组成的污泥是在广泛的工业(例如采矿、食品加工、制造、污水处理 等）中使用的许多方法形成的副产品。
[0003] 污泥可在其产生的同一位置进行处理，或者可传输到可选择的位置用于处理或处 置。环境因素和/或专业的污泥处理需求往往决定了在何处以及如何处理和处置污泥。
[0004] 需要处理的污泥的一个实例是在钻井行业中，其中钻井泥浆是在钻井过程中和钻 井过程之后产生的副产品。通常认为钻井泥浆是被污染的废物，在与环境重新整合之前必 须进行处理。特别的，该处理可包括除去在钻井泥浆中的水。
[0005] 普通的分离方法，例如旋流分离、过滤、膜或筛网，一般不适合于处理钻井泥浆以 除去水。这通常是由于容纳在钻井泥浆中的添加剂或在除去的土中的细颗粒大小的沉积物 与水一起阻碍了过滤并抵制分离。因此，当前用于钻井泥浆的除水方法主要涉及沉降法，由 此泥浆储存在浅水池中，并允许水自然蒸发到大气中。
[0006] 这种方法需要专业环境遏制坝结构和用于任何非蒸发分离的专业处理设施，或用 于自然沉降的大面积土地。由于建造水池、在其使用寿命过程中维护它、然后在水池的使用 年限后使土地恢复到原状的成本，这些方法可能是昂贵的。水池，尤其面临另一问题，由此 液体从水池蒸发可增加水池中化学物质的浓度。因此，例如，水池(和其中含有的污泥)可被 认为是最初在可接受的化学浓度水平，但随着时间的推移，由于蒸发，这些水平可增加到可 接受的水平以上。这样的化学浓度水平可对周围环境具有不利影响。
[0007] 对【背景技术】的上述参考不是承认该技术形成本领域普通技术人员的公知常识的 一部分。上述参考也并不是为了限制如本文所公开的装置和方法的应用。
【发明内容】
[0008] 本文所公开的是用于从污泥中除去水分的装置和方法。特别的但不是排它性的， 该装置和方法用于处理钻井泥浆，该钻井泥浆是在钻井作业中产生的。然而，该装置和方法 也可适用于许多其它应用;例如污水、垃圾食品、工业废物、污染的水、海水等的处理。
[0009] 在第一方面，公开了用于从污泥中除去水分的方法。该方法包括下列步骤:通过壳 体在斜面上输送污泥，并且在输送时加热污泥以蒸发污泥中的水分。
[0010] 在一个实施方式中，污泥可以离散堆积物的形式来输送。该离散堆积物例如可以 是污泥的堆、块、聚集、团等形式。只要在堆积物之间存在一些间隙或存在污泥堆积物的至 少一些部分分离（即，使得各个堆积物可彼此区分），就不要求一个堆积物与另一个完全(即 100%)分离。
[0011] 以堆积物输送污泥可促进污泥的加热和蒸发，例如通过增加污泥的表面积。例如， 通过使用具有刮板的输送器，可形成堆积物。在这样的布置中，壳体的斜面可使得污泥在每 个刮板和壳体之间堆积（即，该刮板充当凹槽）。以这种方式，在任何给定的时间，在每个污 泥堆积物和随后的刮板之间的壳体下表面的一部分可暴露出来（即，由此污泥不覆盖该部 分）。当壳体和输送器是水平时，将不会趋向于这种情况（即，由于重力，污泥将完全覆盖最 下面的表面）。因为它们不被污泥覆盖，壳体这些暴露出来的部分迅速加热（即，当相比于那 些被覆盖的部分时）。当在斜面上并且刮板移动时，污泥堆积物被不断推到（即由刮板)壳体 的较热暴露部分上。这迅速增加的温度（即，由于与暴露表面接触）导致在污泥中的水分迅 速蒸发。
[0012] 此外，每个污泥槽的前缘可连续接触暴露的壳体。因为该前缘是污泥堆积物的最 浅部分，它需要较少的能量来蒸发。这也有利于污泥中的水分迅速蒸发。
[0013] 在一个实施方式中，可在壳体中维持局部真空，同时借此输送污泥。这可降低包含 在污泥中的水分的沸点，从而降低为了蒸发水分必须将污泥加热到的温度。这可降低加热 能量需求并提高该过程的效率。该部分真空可通过真空装置来维持，其也可从壳体抽取蒸 发的水分(例如蒸汽形式）。在一些布置中，该真空也可协助污泥运动通过或进入壳体中。
[0014] 在一个实施方式中，该输送可以是污泥间歇运动的形式。该间歇运动可包括多个 暂停阶段，其中所述污泥是不动的，以及多个运动阶段，其中所述污泥是移动的。每次暂停 阶段可以是15-45秒。在其它实施方式中，每次暂停阶段可以是10秒-1分钟。每次运动阶段 可以是3-10秒。在其它实施方式中，每次运动阶段可以是2-30秒。运动阶段或暂停阶段可伴 随一个反向阶段(其中运动的方向相反）。反向阶段可以是2-10秒。堆积输送时，污泥的间歇 运动可便于加热壳体的暴露部分（即，未被污泥覆盖的壳体部分）。当污泥不移动（即在暂停 阶段)时，暴露部分的温度急剧上升。在此之后，将污泥堆积物输送到加热的暴露部分上，并 且热量迅速转移到污泥以导致污泥中的水分蒸发。
[0015] 在一个实施方式中，当污泥通过壳体输送时，它可由通过壳体壁的间接热交换来 加热，该间接热交换来自蒸汽，其经过围绕该壳体的蒸汽夹套。
[0016] 在一个实施方式中，该方法可进一步包括使污泥经过喷嘴的步骤，以在输送它通 过壳体之前来雾化该污泥。随着它进入所述壳体，这可增加污泥的表面积并促进污泥中的 水分快速蒸发。
[0017] 在一个实施方式中，该方法可进一步包括收集所蒸发水分的步骤。该方法可进一 步包括冷凝收集的蒸发水分的步骤。水分的冷凝可通过冷却水来促进，该冷却水是使用该 方法从污泥中收集的。收集的蒸发水分也可经过热交换器来与未处理的污泥交换热量(即， 进入过程）。这可加热污泥并冷却蒸发的水分，以促进蒸发水分的冷凝。
[0018] 在一个实施方式中，所收集水分的一部分可返回到锅炉中，以产生用于加热壳体 的蒸汽。换句话说，锅炉和蒸汽夹套装置可由所收集的冷凝液补充（即，用水），其可减少可 能需要添加到使用中的锅炉里的外部水量，并且可进一步提高过程的效率。如上所述，相比 于污泥，所收集的冷凝液可具有降低水平的盐或其它物质（即，低浓度）。因此，所收集的冷 凝液可选择地或附加地用作例如灌溉水、冷却水、工业用水、灰水或甚至是饮用水。
[0019] 在一个实施方式中，该方法可进一步包括在输送污泥通过壳体之前预热该污泥。 该预热可利用来自锅炉的蒸汽或废气进行。在某些情况下，污泥可预热到沸点温度(或接近 沸点温度），使得在进入所述壳体时，水分开始从污泥蒸发。这可通过壳体内的部分真空来 促进(即，其降低了污泥的沸点）。
[0020] 在一个实施方式中，该预热可执行为大致等容过程，使得通过预热来增加污泥的 压力。
[0021] 在一个实施方式中，在预热之后，污泥可由污泥和壳体内部之间的压差驱动进入 到所述壳体中。
[0022] 在一个实施方式中，可将污泥间歇引入壳体中。污泥间歇释放到壳体中可对应于 污泥的间歇运动（由输送器），其可维持壳体内污泥的恒定体积。
[0023] 在一个实施方式中，斜面的角度可以是15度-30度。例如，该角度可以是22度。如果 斜面角度过大，则污泥不会到达输送器的端部（即，它可沿输送器滚动/回落）。如果斜面角 度过小，则污泥可到达输送器和/或壳体的端部，而不用从污泥蒸发所有的水分（即，它可沿 壳体流动，不管输送器是否移动）。
[0024]在一个实施方式中，污泥可包括钻井泥浆。在其它形式中，污泥可以是污水、制造 废物、盐水、采矿残留物等等。本领域技术人员应当理解，用于处理污泥的方法可用于各种 不同的应用中，以从混合物中除去水分。
[0025] 在一个实施方式中，从污泥除去的水分可具有比污泥更低的盐浓度。污泥中的水 分蒸发可允许水分与盐分离。
[0026] 在一个实施方式中，污泥的输送速度可沿着壳体而变化。例如，相比于所述壳体的 出口，污泥例如可在壳体的入口更快地输送。这可通过改变输送器刮板的间隔来促进。
[0027] 在第二方面，公开了用于从污泥中除去水分的装置。该装置包括壳体，其具有用于 各自接收和排放污泥的入口和出口。该装置进一步包括输送器，位于所述壳体中并且配置 为在入口和出口之间在一个斜面上输送污泥。该装置进一步包括用于加热污泥的加热器， 以在由输送器输送污泥的同时从中除去水分。
[0028] 在一个实施方式中。该装置还可包括真空装置，设置为从装置中抽取空气，并同时 使从污泥除去的水分由此与所抽取的空气一起流动。
[0029] 倾斜角（例如壳体或在其中输送器的细长轴的倾斜角）可为10°-30°，或例如可为 20°_25°。
[0030] 污泥的加热导致污泥中的水分蒸发，由此相比于污泥，蒸发的水分可具有减少的 盐水平（即，低浓度）。在一些实施方式中，蒸发的水分可能不包含任何盐。可选择地或附加 地，污泥包括其它物质，例如重金属、有机废物等等，其可能不存在于蒸发的水分中（即，当 水分被蒸发时该物质可保留在污泥中）。换言之，一定范围的元素和/或有机物可能存在于 污泥中，而可能不存在于蒸发的水分中（或可以降低的浓度存在）。例如，如果收集了该水分 (例如具有减少水平的盐和/或其它物质），它可适合于用作例如灌溉、清洗(例如钻井泥浆 运载工具）、冷却、抑尘、建造、原料掺水、饮用水、在所公开的方法中重新使用等。换句话说， 蒸发和收集的水分可能与饮用水或工业过程中使用的水没任何不同，并且因此可适用于在 其中使用水的任何应用。可选择地或附加地，所收集的水分可与其它钻井泥浆混合（即由将 这样的泥浆浇回到可用的水平），这可允许重新使用其它的钻井泥浆。换句话说，从污泥蒸 发(和收集)的水分可以各种方式重新使用，这对于处理污泥的一些其它方法可能不是可行 的。
[0031 ]在一些布置中，转移到污泥的热量可使得在污泥中的添加剂分解。在这方面，污泥 例如可适合用于垃圾填埋场、道路等等。添加剂的分解可由污泥加热时经历的高温而导致。
[0032] 在一个实施方式中，还可设置真空装置以将真空应用到装置的内部，以降低其中 的内部压力。如上所述，该装置的较低内部压力可降低污泥的沸点；由此进一步促进水分从 污泥的蒸发。可设置该装置，使得壳体内的多个内部部分具有不同的压力水平。这些变化的 压力水平可与整个装置中的温差是一致的。这样的布置可增加水分蒸发的速率。真空装置 可以是与壳体流体连接的真空栗。可使用多个真空栗。
[0033] 在一个实施方式中，至少壳体内部的上表面可以是倾斜的，并且出口可位于或邻 近于所述壳体的最上部。倾斜表面可促进来自壳体的蒸发的水分的流动。如上所述，由于加 热空气的上升趋势，它会自然的流向出口（即，使得蒸发的水分基本上由斜面"引导"到壳体 中的单个点）。相比较而言，在壳体是水平的配置中，加热的空气将简单上升到壳体的上部 水平表面(即，假设没有其它栗或风扇提供空气流，后者在设置中引入额外的复杂性）。
[0034] 在一个实施方式中，加热器可包括蒸汽夹套，其定位成至少部分地包围所述壳体， 以便当它借此穿过时加热污泥。
[0035] 蒸汽夹套可完全或部分地包围壳体。配置所述蒸汽夹套完全包围该壳体可有助于 确保热量在整个污泥中均匀传递，这可有助于防止污泥在壳体中的局部硬化。所述加热器 可选地包括电气元件，用于通过辐射将热量传递给污泥。本领域的普通技术人员将理解，可 使用加热污泥的其它合适的装置(