高浓度石油污泥绿色清洗-热脱附集成技术处理方法与处理系统与流程

本发明涉及油泥治理技术领域，具体是一种高浓度石油污泥绿色清洗-热脱附集成技术处理方法与处理系统。

背景技术

作为一种化学能源，石油在开采、运输、储存、加工等过程中不可避免地会产生大量的废渣、废水和废气，给社会环境与人类安全带来巨大的潜在威胁。尤其是高浓度的含油污泥含有大量的苯系物、蒽、酚类、芘等有恶臭的有毒物质，含油污泥若得不到及时处理，将会对生产区域和周边环境造成不同程度的影响：含油污泥中的油气挥发，会使生产区域内空气质量总烃浓度超标；散落和堆放的含油污泥污染地表水甚至地下水，使水中cod、bod和石油类严重超标；含油污泥含有大量的原油，造成土壤中石油类超标，土壤板结，使区域内的植被遭到破坏，草原退化，生态环境受到影响。由于原油中所含的某些烃类物质具有致癌、致畸、致突变作用，油田含油污泥已被列为危险固体废弃物(hw08)进行管理。

通常将含油率大于15％以上的油泥称之为高浓度石油污泥，目前针对高浓度石油污泥有采用热化学清洗的方法进行原油回收，但仅用热化学清洗法，清洗后的油泥依然残留较高的石油含量，无法达到直接排放或利用的标准。如果用直热式热脱附对高浓度的石油污泥直接进行无害化处理，又存在较大的安全隐患，而且存在能耗高和浪费石油资源等缺点。

技术实现要素：

针对现有技术存在的缺点，本发明的目的在于提供一种高浓度石油污泥绿色清洗-热脱附集成技术处理方法与处理系统，它采用清洗技术与热脱附技术联合处理高浓度的石油污泥，既能回收资源，又能安全地对油泥进行无害化处理。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：

本发明一种高浓度石油污泥绿色清洗-热脱附集成技术处理方法，包括如下处理步骤：

(1)均质除杂预处理：将油泥进行调质、分散处理，并去除油泥浆中的垃圾杂物；

(2)化学热洗处理：将经均质除杂处理后的油泥送入内有热水和清洗剂的化学热洗罐中，通过搅拌，使原油从油泥中脱离出来，脱离出来的油从化学热洗罐的顶部刮出来，存储于回收油罐中，化学热洗后的固相从化学热洗罐的罐底排出送入高效固液分离器中；

(3)固液分离与油水分离：通过高效固液分离器进行固液分离，使分离出的油泥含油率降至3％～6％，含水率为60％～70％，然后将油泥输送至油泥暂存区暂存或直接送入污泥烘干机中，将高效固液分离器分离出的污水送入油水分离器中，将通过油水分离器分离出的油送入回收油罐中，将油水分离器分离出的污水送入污水一体化处理系统中进行处理，将处理后的水储存于储水罐中，回用于化学热洗罐中；

(4)油泥干化及冷凝回收处理：将送入污泥烘干机中的油泥烘干至含水率在20％以下，将干化过程产生的蒸汽送入冷凝回收系统进行冷凝，油和水经冷凝后将冷凝液送入油水分离器进行油水分离；

(5)油泥热脱附处理及高温燃烧氧化处理：将污泥烘干机处理后的含油污泥送入热脱附系统，热脱附系统的热脱附室温度控制在300-750℃之间，并确保热脱附室处于微负压的状态，同时使油泥的输送方向与烟气的流动方向相反，并确保油泥在缺氧的状态下完成脱附裂解；

(6)热交换处理：将步骤(5)中热脱附系统产生的烟气以及步骤(4)中冷凝回收系统产生的不可冷凝的轻质组分输送至高温燃烧氧化系统进行完全燃烧氧化，再将从高温燃烧氧化系统中出来的高温尾气送入到余热锅炉进行余热回收，产生的过热蒸汽作为化学热洗罐和污泥烘干机的热源；

(7)尾气降温除尘处理：将从余热锅炉出来的中温尾气送入急冷塔，通过急冷塔使尾气温度降至200℃以下，再经降温除尘和喷淋碱液以去除酸性气体，尾气经处理达标后通过烟囱排放到大气中。

步骤(6)中，所述高温燃烧氧化系统采用天然气明火燃烧，工作温度在850～1100℃范围内，停留时间1.5～2秒，以确保有机成分彻底无害化消除，同时防止二噁英的产生。

步骤(6)中，高温燃烧氧化系统中出来的高温尾气约1000℃，将其送至余热锅炉进行余热回收后降为500℃的中温尾气。

本发明一种高浓度石油污泥绿色清洗-热脱附集成技术处理系统，主要由油泥化学热洗系统和油泥无害化热脱附系统两部分构成，所述油泥化学热洗系统由油泥均质槽1、化学热洗罐2、高效固液分离器3、油水分离器4、污水一体化处理系统6、储水罐23经管路依次连接组成，化学热洗罐2的顶部出油口以及油水分离器4的出油口分别经管路与回收油罐5相连接，化学热洗罐2的底部经管路与高效固液分离器3相连接，高效固液分离器3的液体出口与油水分离器4相连接；所述油泥无害化热脱附系统由污泥烘干机10、冷凝回收系统11、热脱附进料系统7、热脱附系统8、高温燃烧氧化系统9、余热锅炉13、尾气降温除尘处理系统及出料系统组成，高效固液分离器3的固体出料口与污泥烘干机10的进料口相连接，污泥烘干机10的蒸汽出口与冷凝回收系统11相连接，冷凝回收系统11的不凝气出口经管路连接高温燃烧氧化系统9，冷凝回收系统11的冷凝液出口经管路连接油水分离器4；污泥烘干机10的固体出料口与热脱附进料系统7相连接，热脱附进料系统7与热脱附系统8相连接，热脱附系统8的热脱附烟气出口83与高温燃烧氧化系统9的烟气进口91相连接，热脱附系统8的出料口与出料系统相连接，高温燃烧氧化系统9的尾气出口93连接余热锅炉13，余热锅炉13的蒸汽出口经管路连接化学热洗罐2和污泥烘干机10，余热锅炉的烟气出口与尾气降温除尘处理系统相连接，尾气经尾气降温除尘处理系统处理后排放到大气中。

本发明所述油水分离器4由缓冲槽41、反应槽42、储油槽44以及出水槽43组成，缓冲槽41、反应槽42及出水槽43依次排布设置，储油槽44位于反应槽42的上部，储油槽44经管路与回收油罐5相连接，缓冲槽41经管路与高效固液分离器3的液体出口相连接。

本发明所述热脱附油泥进料系统7由进料料仓71、皮带输送机72和计量进料斗73组成，进料料仓71位于皮带输送机72的入口，计量进料斗73位于皮带输送机72的出口，计量进料斗73的出口连接热脱附系统8的入料口。

本发明所述热脱附系统8包括涂有耐火材料的热脱附室，热脱附室的顶部安装有一系列热脱附燃烧器82，热脱附燃烧器82的下方设有不锈钢履带式传送带81，热脱附室的一端设有入料口，另一端设有卸料推进器84，热脱附室的顶部设置热脱附烟气出口83。

本发明所述高温燃烧氧化系统9包括高温燃烧室，高温燃烧室的一端设置烟气进气口91以及高温燃烧器92，另一端设置尾气出口93，尾气出口93与余热锅炉13相接。

本发明所述尾气降温除尘处理系统包括急冷塔14、喷淋塔15、沉降塔16、引风机17和烟囱18，喷淋塔15与沉降塔16相贯通，急冷塔14经管路与喷淋塔15相连接，沉降塔16的出口经管路连接烟囱18，该管路上安装有引风机17。

本发明所述出料系统由出料料斗19、双轴螺旋卸料机20和出料料仓21组成，出料料斗19位于双轴螺旋卸料机20的入口，出料料仓21位于双轴螺旋卸料机20的出口，双轴螺旋卸料机20的外层裹着一层降温水层，出料料仓21顶部设有喷淋装置，以降低料仓内渣土的温度和扬尘。

与现有技术相比，本发明具有以下优点：

(1)本发明采用的清洗药剂绿色环保，清洗效果显著，清洗后油水固三相分层效率快，油回收率高。

(2)本发明的热脱附系统采用耐高温耐腐蚀不锈钢履带传输，直接火焰方式加热油泥，脱附效率高，处理能力大，可以实现高操作温度和停留时间。

(3)本发明整个系统保持在微负压状态下，正常情况下可确保污染物和粉尘不外溢，防止二次污染。

(4)采用的高温燃烧室长度足够长，停留时间足够长，补充的空气过量，燃烧温度足够高，实现3t焚烧，确保有机气体完全燃烧，可有效防止二噁英产生。

(5)对整个系统的余热进行回收利用，节约能耗，降低能耗成本。

(6)采用化学热洗技术与热脱附技术联合运用，可同时实现石油类物质和热量等资源的回收利用、含油污泥减量化、无害化等多重功效。

附图说明

图1是本发明高浓度石油污泥绿色清洗-热脱附集成技术处理方法的工艺流程图。

图2是本发明高浓度石油污泥绿色清洗-热脱附集成技术处理系统的结构示意图。

图中：油泥均质槽1，化学热洗罐2，高效固液分离器3，油水分离器4，污水缓冲槽41，反应槽42，储油槽44，出水槽43，回收油罐5，污水一体式处理系统6，热脱附进料系统7，进料料仓71，皮带输送机72，计量进料斗73，热脱附系统8，不锈钢履带81，热脱附燃烧器82，热脱附烟气出口83，卸料推进器84，高温燃烧氧化系统9，烟气进口91，高温燃烧器92，高温尾气出口93，污泥烘干机10，冷凝回收系统11，冷凝泵12，余热锅炉13，急冷塔14，喷淋塔15，沉降塔16，引风机17，烟囱18，出料料斗19，双轴螺旋输送机20，出料料仓21，加药系统22，储水罐23，第一泥浆泵24，第二泥浆泵25，污水泵26，格栅27。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的技术方案作进一步的说明。

如图1所示，本发明高浓度石油污泥绿色清洗-热脱附集成技术处理方法，包括如下处理步骤：

(1)均质除杂预处理：将油泥进行调质、分散预处理，调质过程中可加入油泥分散剂来调节油泥的分散性，使油泥浆中的彩条布编织袋碎片、劳保用品、野草、砖头瓦块、铁丝等尺寸≥10毫米垃圾杂物被格栅拦截下来，并定期清理格栅拦截的杂物。

(2)化学热洗处理：将经均质除杂处理后的油泥送入内有热水(60～80℃)和清洗剂(如碱液、表面活性剂等)的化学热洗罐中，化学热洗罐配备有用于添加清洗剂的加药系统，通过罐内的搅拌桨把绿色环保的清洗剂和热水与油泥强制充分搅拌，使原油从油泥中脱离出来，脱离出来的油从化学热洗罐的顶部刮出来，存储于回收油罐中，化学热洗后的固相从化学热洗罐的罐底排出送入高效固液分离器中。

(3)固液分离与油水分离：通过高效固液分离器进行固液分离，使分离出的油泥含油率降至3％～6％，含水率为60％～70％，采用小型翻斗车将分离后的油泥输送至油泥暂存区暂存或直接送入污泥烘干机中，将高效固液分离器分离出的污水送入油水分离器中，将通过油水分离器分离出的油送入回收油罐中，将油水分离器分离出的污水送入污水一体化处理系统(该设备的结构可采用中国专利号zl201220225085.x公开的《重金属废水成套处理设备》，也可以采用其它实现污水处理的设备)中进行处理，将处理后的水储存于储水罐中，回用于化学热洗罐中。

(4)油泥干化及冷凝回收处理：脱水后的污泥含水率60％左右，无法直接进入热脱附系统，故需将送入污泥烘干机中的油泥烘干至含水率在20％以下，污泥烘干机的热源主要来源于电和余热锅炉回收的热量，将干化过程产生的蒸汽送入冷凝回收系统进行冷凝，油和水经冷凝后将冷凝液送入油水分离器进行油水分离，回收的油收集后外运至处理站处理，分离的水进入污水一体化处理系统中，供油泥化学热洗罐再次利用，不可冷凝的轻质组分(即不凝气体)输送至高温燃烧氧化系统进行完全燃烧氧化，确保烟气得到充分净化处理。

(5)油泥热脱附处理及高温燃烧氧化处理：将污泥烘干机处理后的含油污泥通过进料系统送入热脱附系统，油泥的连续进料使进料口形成了一个“土塞”，可减少进入热脱附系统的空气量，并将热脱附系统与大气有效阻隔，确保热脱附室处于微负压的状态。油泥在热脱附室内通过不锈钢履带传送，油泥的流动方向与烟气流动方向相反，在传送的过程中，由热脱附系统顶部的一系列热脱附燃烧器实现对油泥的加热，整个过程严格控制空气的进入量，确保油泥在缺氧的状态下脱附裂解。根据油泥的类型以及含水率的不同，热脱附室的温度可以设置在300至750℃之间，以确保油泥中的各种烃馏分完全脱附出来。热脱附系统出来的热脱附烟气进入到高温燃烧氧化系统中，高温燃烧氧化系统采用天然气明火燃烧，工作温度在850～1100℃范围内，停留时间1.5～2秒，以确保从不凝气中的石油烃等有机成分彻底无害化消除，同时防止二噁英的产生。

(6)热交换处理：将步骤(5)中热脱附系统产生的烟气以及步骤(4)中冷凝回收系统产生的不可冷凝的轻质组分输送至高温燃烧氧化系统进行完全燃烧氧化，再将从高温燃烧氧化系统中出来的约1000℃高温尾气送入到余热锅炉进行余热回收，经余热锅炉回收后降为500℃的中温尾气，同时将产生的过热蒸汽作为化学热洗罐和污泥烘干机的热源。

(7)尾气降温除尘处理：将从余热锅炉出来的中温尾气送入急冷塔，通过急冷塔使尾气温度从500℃在1s内降至200℃以下，避免二噁英的再次生成，然后再经降温除尘和喷淋碱液以去除酸性气体，尾气经处理达标后通过烟囱排放到大气中。

实施上述方法采用的处理系统结构如图2所示：

本发明处理系统包括油泥化学热洗系统与油泥无害化热脱附系统两部分。

所述油泥化学热洗系统是由油泥均质槽1、化学热洗罐2、高效固液分离器3、油水分离器4、污水一体化处理系统6、储水罐23经管路依次连接组成，所述油泥均质槽1内设格栅27，油泥均质槽1出料口通过第一污泥泵24与化学热洗罐2的进口相连接，化学热洗罐2配套有用于添加清洗剂的加药系统22，化学热洗罐2内设有搅拌浆，化学热洗罐2的顶部出油口经管路与回收油罐5相连接，化学热洗罐2的底部出料口通过第二污泥泵25与高效固液分离器3的进口相连接，高效固液分离器3的固体出料口与油泥烘干机10的进料口相连接，高效固液分离器3的液体出口则通过污水泵26与油水分离器4的进口相连接，油水分离器4的出水口与污水一体化处理系统6的进水口相连接，污水一体化处理系统6的出水口与储水罐23的进口相连接，储水罐23的水最终又回到化学热洗罐2中回用。

所述油泥无害化热脱附系统由污泥烘干机10、冷凝回收系统11、热脱附进料系统7、热脱附系统8、高温燃烧氧化系统9、余热锅炉13、尾气降温除尘处理系统及出料系统组成，污泥烘干机10的蒸汽出口与冷凝回收系统11相连接，冷凝回收系统11的不凝气体出口经管路连接高温燃烧氧化系统9，以进行回收利用，冷凝回收系统11的冷凝液出口经管路连接油水分离器4，该管路上安装有冷凝泵12；所述污泥烘干机10的固体出料口与热脱附进料系统7相连接，热脱附进料系统7包括进料料仓71、皮带输送机72和计量进料斗73，进料料仓71位于皮带输送机72的入口端，计量进料斗73位于皮带输送机72的出口端，进料料仓71与污泥烘干机10的固体出料口相连接，热脱附进料系统7的计量进料斗73安装在热脱附系统8的入料口，热脱附系统8包括涂有耐火材料的热脱附室，热脱附室的顶部安装有均匀错落在中心线两侧的一系列热脱附燃烧器82，热脱附燃烧器82的下方设有不锈钢履带式传送带81，热脱附室的一端设有入料口，另一端设有卸料推进器84，热脱附室的顶部设置热脱附烟气出口83，卸料推进器84与出料系统相连接，所述出料系统由出料料斗19、双轴螺旋卸料机20和出料料仓21组成，出料料斗19位于双轴螺旋卸料机20的入口，出料料仓21位于双轴螺旋卸料机20的出口，双轴螺旋卸料机20的外层裹着一层降温水层，出料料仓21顶部设有喷淋装置，以降低料仓内渣土的温度和扬尘；热脱附烟气出口83与高温燃烧氧化系统9的烟气进气口91相连接，高温燃烧氧化系统9包括高温燃烧室，高温燃烧室水平安装并且在室内周围涂有耐火材料，高温燃烧室的一端设置烟气进气口91以及高温燃烧器92，另一端设置尾气出口93，尾气出口93与余热锅炉13相接，余热锅炉13的热源出口经管路连接化学热洗罐2和污泥烘干机10，余热锅炉的烟气出口与尾气降温除尘处理系统相连接，尾气经尾气降温除尘处理系统处理后排放到大气中。

本发明所述油水分离器4由缓冲槽41、反应槽42、储油槽44以及出水槽43组成，缓冲槽41、反应槽42及出水槽43依次排布设置，储油槽44位于反应槽42的上部，储油槽44经管路与回收油罐5相连接，缓冲槽41经管路与高效固液分离器3的液体出口相连接。

本发明所述尾气降温除尘处理系统包括急冷塔14、喷淋塔15、沉降塔16、引风机17和烟囱18，喷淋塔15与沉降塔16顺序贯通，急冷塔14经管路与喷淋塔15相连接，沉降塔16的出口经管路连接烟囱18，该管路上安装有引风机17，尾气最终经处理达标在引风机17作用下通过烟囱18排放到大气中。

本发明所述热脱附油泥进料系统7的计量进料斗73采用双轴螺旋进料方式，通过底部变径设计形成土塞，减少外界空气进入到热脱附系统8中。

本发明处理系统的工作过程如下：

将污泥送入油泥均质槽1，油泥均质槽1的出水口处装有格栅27，调质过程中可加入油泥分散剂来调节油泥的分散性，使油泥浆中的彩条布编织袋碎片、劳保用品、野草、砖头瓦块、铁丝等尺寸≥10毫米垃圾杂物被格栅21拦截下来，并定期清理格栅27拦截的杂物。

将调质后的油泥经过第一泥浆泵24的作用泵入化学热洗罐2，化学热洗罐2配备了加药系统22，罐内的搅拌桨把绿色环保的清洗剂和热水与油泥强制充分搅拌，使原油从油泥中脱离出来，脱离出来的油从化学热洗罐2的顶部刮出来，存储于回收油罐5中；化学热洗后的固相则从化学热洗罐2的罐底通过第二泥浆泵25的作用下进入到高效固液分离器3中。

通过高效固液分离器3分离出的污泥含油率降至3％～6％，含水率60％～70％左右，采用小型翻斗车将分离后的油泥输送至油泥暂存区暂存或直接送入污泥烘干机10中，分离出的污水则经过污水泵26进入到油水分离器4中，污水先进入缓冲槽41，再流入到反应槽中42进行曝气使油水分离，分离出的油流入储油槽44中，分离出的水从出水槽43进入到污水一体化处理系统6中进行处理，经处理后的水储存于储水罐23中，并回用于化学热洗罐2中。

脱水后的污泥含水率太高，无法直接进入热脱附系统，故需置于污泥烘干机10中干化处理，使其含水率降至20％以下。污泥烘干机10的干化热源主要来源于工业用电和余热锅炉13回收的热量，干化过程产生的蒸汽进入冷凝回收系统11进行冷凝，油和水被冷凝下来，冷凝液进入油水分离器4，将回收的油进入回收油罐5后外运至处理站处理，经油水分离器4分离出的水进入污水一体化处理系统6中，供化学热洗罐2再次利用，不可冷凝的轻质组分(即不凝气体)输送至高温燃烧氧化系统9的高温燃烧器92进行完全燃烧氧化，确保烟气得到充分净化处理。

将经污泥烘干机10干化处理后的含油污泥通过进料输送机7送入热脱附系统8顶部的计量进料斗73，油泥在计量进料斗73内形成了一个“土塞”，可减少进入热脱附系统8的空气量，并将热脱附系统8的热脱附室与大气有效阻隔，确保热脱附室处于微负压的状态。油泥在热脱附室内通过不锈钢履带81传送，油泥的流动方向与烟气流动方向相反，在传送的过程中，热脱附室顶部的一系列热脱附燃烧器82实现对油泥的加热，整个过程严格控制空气的进入量，确保油泥在缺氧的状态下脱附裂解。将从高温燃烧氧化系统9中出来的1000℃高温尾气送入到余热锅炉13进行余热回收，产生的过热蒸汽供化学清洗罐2和污泥烘干机10使用。将经过余热锅炉13回收的尾气温度降至500℃以下，既充分回收利用热量，既充分回收利用热量，又避免二噁英重新生成。将从余热锅炉出来的中温尾气送入急冷塔14使尾气温度从500℃在1s内降至200℃以下，避免二噁英的再次生成，降温后的尾气进入喷淋塔15和沉降塔16再次降温除尘和喷淋碱液除去酸性气体，尾气经处理达标后通过烟囱排放到大气中。

经热脱附系统8处理后的渣土在卸料推进器84的作用下，落到出料料斗19上，再由双轴螺旋卸料机20输送到出料料仓21储存，双轴螺旋卸料机外层裹着一层降温水层，防止出料温度过高过高影响设备运行寿命，出料料仓21采用密闭设置，仓库顶部设有喷淋装置，降低料仓内渣土的温度和扬尘，防止扬尘外逸。

以下是本发明的应用实例：

实例一：

以某油田的罐底油泥为处理对象，其含水率为50％，含油率为18％，平均颗粒粒径小于5mm，经调质后进入化学热洗罐清洗，清洗后原油回收率为66.7％，经高效固液分离器处理后污泥含水率为65％，污泥含油率降至6％；经烘干后污泥含水率降至20％，烘干后的污泥由进料系统送至计量进料斗，并落入热脱附系统中的不锈钢履带上，控制油泥在热脱附室的温度范围为500～700℃，停留时间20min，高温燃烧室的温度控制在1100℃，停留2s。热脱附后的渣土含油量为220mg/kg，去除率达99.69％，热脱附尾气经高温燃烧净化烟气中二噁英含量小于0.1teqng/nm³，经尾气处理系统处理后各指标达到《大气污染物综合排放标准》的排放标准。

实例二：

以某油田的落地油泥为处理对象，其含水率为40％，含油率为15％，平均颗粒粒径小于10mm，经调质后进入化学热洗罐清洗，清洗后原油回收率为80％，经高效固液分离器处理后污泥含水率60％～65％，污泥含油率降至3％；经烘干后污泥含水率降至19％，烘干后的污泥由进料系统送至计量进料斗，并落入热脱附系统中的不锈钢履带上，控制油泥在热脱附室的温度范围为300～500℃，停留时间18min，高温燃烧室的温度控制在850℃，停留1.5s。热脱附后的渣土含油量为200mg/kg，去除率达99.62％，热脱附尾气经高温燃烧净化烟气中二噁英含量小于0.1teqng/nm³，经尾气处理系统处理后各指标达到《大气污染物综合排放标准》的排放标准。

实例三：

以某油田的油泥砂为处理对象，其含水率为55％，含油率为25％，平均颗粒粒径小于10mm，经调质后进入化学热洗罐清洗，清洗后原油回收率为80％，经高效固液分离器处理后污泥含水率60％～65％，污泥含油率降至5％；经烘干后污泥含水率降至18％，烘干后的污泥由进料系统送至计量进料斗，并落入热脱附系统中的不锈钢履带上，控制油泥在热脱附室的温度范围为400～550℃，停留时间20min，高温燃烧室的温度控制在950℃，停留1.8s。热脱附后的渣土含油量为180mg/kg，去除率达99.71％，热脱附尾气经高温燃烧净化烟气中二噁英含量小于0.1teqng/nm³，经尾气处理系统处理后各指标达到《大气污染物综合排放标准》的排放标准。