一种含油污泥热解处理工艺及装置的制作方法

本发明涉及一种含油污泥热解处理工艺及装置，特别涉及一种利用热解工艺及装置来实现油田、炼化厂和生活污水厂产生的含油污泥减量化、无害化、资源化。

背景技术：

近年来，含油污泥的处理备受关注。国内外普遍采用填埋、分施耕、堆肥、集中干燥焚烧、微生物处理修复、化学固化、化学氧化解化学溶剂清洗、混凝、固液分离、高温处理等处理含油污泥；还有，本发明人之前的发明专利也公开了一种污泥热解碳化处理工艺及装置，并不能处理含油污泥，原因是含油污泥在干燥过程中会有一些有害气体产生。这些方法成本高，易造成二次污染，仍需要技术上进一步完善。总之，含油污泥的各类处理技术都有其优缺点，迫切需要进一步完善或开发新治理技术。一方面应积极开展含油污泥性质的基础研究，寻找最佳处理含油污泥的方法；另一方面应积极寻求含油污泥多种利用途径，彻底解决其污染问题。含油污泥无害化、清洁化、资源化处理技术将成为污泥处理技术发展的必然趋势。结合我国国情，开发出经济合理的污泥无害化处理的适用技术也是今后重要的发展方向。

技术实现要素：

本发明提供了一种含油污泥热解工艺及装置，其目的在于解决含油污泥处置不当所造成的二次污染，产物状态稳定，实现了含油污泥处理的减量化、无害化、资源化；工艺装置组装简单，操作简便。

本发明采用以下技术方案：

本发明的一种含油污泥热解处理工艺装置，包括粉碎机(2)、螺旋输送机i(3)、内加热回转窑烘干机(4)、热解炉(7)、冷凝器(14)、螺旋输送机ii(10)、储料仓(11)、焦油洗涤分离器(13)、回火阻燃器(17)、尾气焙烧器(19)、储罐(25)，

所述粉碎机(2)下端安装有所述螺旋输送机i(3)；所述粉碎机(2)的出料口通过所述螺旋输送机i(3)与所述内加热回转窑烘干机(4)的进料口相连接；

所述内加热回转窑烘干机的下出料口(12)与所述储料仓(11)的进料口相连接；所述储料仓(2)下端安装有所述螺旋输送机ii(10)；

所述内加热回转窑烘干机(4)的上方设置的尾气排出口(1)与所述尾气焙烧器(19)进气口相连接，所述内加热回转窑烘干机(4)的尾部设有热风炉(15)，所述热风炉(15)的炉尾设有燃烧器一(18)；

所述储料仓(11)出料口通过所述螺旋输送机ii(10)与所述热解炉(7)的进料口相连接；

所述热解炉(7)上方设置的所述热解炉排气口(9)与所述焦油洗涤分离器(13)的进料口相连接；

所述焦油洗涤分离器(13)底部出料口与所述粉碎机(2)的进料口相连接，所述焦油洗涤分离器(13)顶部排气口与所述冷凝器(14)进气口相连接，所述冷凝器(14)出气口与所述回火阻燃器(17)进气口相连接；所述冷凝器(14)下出口与所述储罐入口相连接；

所述回火阻燃器(17)出气口与所述燃烧器一(18)的进气口相连接。

所述热解炉(7)为外加热式的旋转窑，在所述旋转窑体外部套设有加热炉(6)；

所述加热炉(6)底部设有多个燃烧器二(24)；

所述燃烧器二(24)为供所述加热炉(6)使用的组合式燃烧器；

所述燃烧器二(24)的进气口与天然气或燃油进口(20)相连接；所述天然气或燃油进口(20)设有阀门；

所述加热炉(6)上方设置的所述加热炉(6)排气出口(5)与所述热风炉(15)上方设置的热风炉进气口(16)相连接。

所述储料仓(11)出料口连通所述螺旋输送机ii(10)进料口，所述螺旋输送机ii(10)出料口与所述热解炉(7)的进料口连通，所述储料仓(11)内保持有储存烘干后的含油污泥料封所述热解炉(7)的进料口防止空气进入。

所述螺旋输送机ii(10)为封闭式传送机构。

本发明还提供一种含油污泥热解工艺方法，包括以下步骤：

(1)粉碎：将含水率小于60％的所述含油污泥(21)输送至所述粉碎机(2)中进行粉碎，粉碎至粒径为10mm以下；

(2)烘干：将步骤(1)粉碎后的所述含油污泥(21)经所述螺旋输送机一(3)输送至所述内加热回转窑烘干机(4)中进行烘干，烘干成含水率低于20％的含油污泥干料后经所述内加热回转窑烘干机的下出料口(12)输送至所述储料仓(11)中储存备用；

所述内加热回转窑烘干机(4)烘干温度为110℃～140℃，烘干时间为40～60分钟；

(3)热解：将步骤(2)中所述储料仓(11)内的含油污泥干料通过所述螺旋输送机ii(10)封闭输送至所述热解炉(7)中进行热解，所述热解炉(7)的炉体外部套设有所述加热炉(6)，所述加热炉(6)维持所述热解炉(7)的炉内温度为500℃～900℃；所述储料仓(11)内保持有储存烘干后的含油污泥干料料封所述热解炉(7)的进料口，所述螺旋输送机ii(10)为封闭式传送机构，所述含油污泥干料在所述热解炉(7)内的高温无氧状态下发生热解，主要产物为气态混合物和固态碳的混合物(23)，所述固态碳的混合物(23)从所述热解炉(7)下部的热解炉出料口(8)排出装置外，所述气态混合物从所述热解炉(7)上方的所述热解炉(7)排气口(9)排出进入所述焦油洗涤分离器(13)中；

(4)分离：将步骤(3)中所述热解炉(6)内产生的所述气态混合物在所述焦油洗涤分离器(13)中进行洗涤分离，所述焦油洗涤分离器(13)分离出的气态轻组分经过所述冷凝器(14)冷凝后一部分转变成液体进入所述储罐(25)中，所述冷凝器(14)中冷凝后的一部分气体经所述回火阻燃器(17)作为燃料通入所述热风炉(15)的所述燃烧器一(18)中，作为燃料燃烧为所述内加热回转窑烘干机(4)加热，所述焦油洗涤分离器(13)分离出的固态重组分输送至步骤(1)的所述粉碎机(2)中与所述含油污泥进行粉碎继续在本系统内循环处理。

所述步骤(3)中所述热解炉(7)产出的气态混合物主要含有水蒸气、含有烃类热解气、焦油和粉尘；所述热解炉(7)产出的固态碳的混合物(23)主要含有被固化的重金属；所述步骤(4)中所述焦油洗涤分离器(13)分离出的所述气态轻组分包括水蒸气、热解气；所述焦油洗涤分离器(13)分离出的所述固态重组分包括焦油、残渣；所述冷凝器(14)冷凝后液体为c6～c22的初级石脑油做为汽柴油的主要原料备用进入所述储罐(10)中储存；所述冷凝器(14)排出的气体含有大量烃类热解气作为燃料燃烧为所述热解炉(7)加热。

步骤(3)中，所述加热炉(6)加热过程中产生的烟气导入热风炉(15)中，通过所述燃烧器一(18)在所述热风炉(15)内燃烧，有害气体在高温作用下被净化，所产生的热风为内加热回转窑烘干机(4)加热；所述内加热回转窑烘干机(4)产生的尾气由内加热回转窑烘干机(1)的所述尾气排出口(1)排入到所述尾气焙烧器(19)中高温烧蚀后再经除尘、脱硫处理后排放。

本发明的优点如下：

具有生产工艺简单，产出物状态稳定，无二次污染；本发明将所述粉碎机下端安装所述螺旋输送机i，结构简单、成本降低、安装操作简化。本发明整个系统构成封闭的循环处理系统，对含油污泥无氧热解处理的同时，形成含油污泥热解处理尾气的封闭循环处理系统，经过对该尾气分离提纯、冷凝、闭路燃烧、回收几个步骤，实现了对含油污泥的彻底无害化处理，并节省了内加热回转窑烘干机、热解炉的燃烧成本。在本发明中增加了焦油洗涤分离器、冷凝器、尾气焙烧器，防止了含油污泥在干燥过程中的一些有害气体产生。对内加热回转窑烘干机排出的尾气经尾气焙烧器处理，实现了污泥处理的减量化、无害化、资源化。

附图说明：

图1为本发明含油污泥热解处理工艺装置示意图；

其中，1-尾气排出口，2-粉碎机，3-螺旋输送机i，4-内加热回转窑烘干机，5-加热炉排气出口6-加热炉，7-热解炉，8-热解炉出料口，9-热解炉排气口，10-螺旋输送机ii,11-储料仓，12-内加热回转窑烘干机的下出料口，13-焦油洗涤分离器，14-冷凝器，15-热风炉，16-热风炉进气口，17-回火阻燃器，18-燃烧器一，19-尾气焙烧器，20-天然气或燃油进口，21-含油污泥，22-为排放的达标的尾气，23-固态碳的混合物，24-燃烧器二，25-储罐。

具体实施方式：

下面结合附图对本发明的具体实施方式做进一步说明，但本发明并不限于以下描述内容：

参见图1，本发明的一种含油污泥热解处理工艺装置，包括粉碎机2、螺旋输送机i3、内加热回转窑烘干机4、热解炉7、冷凝器14、螺旋输送机ii10、储料仓11、焦油洗涤分离器13、回火阻燃器17、尾气焙烧器19、储罐25；

所述粉碎机2下端安装有所述螺旋输送机i3；所述粉碎机2的出料口通过所述螺旋输送机i3与所述内加热回转窑烘干机4的进料口相连接；

所述内加热回转窑烘干机的下出料口12与所述储料仓11的进料口相连接；所述储料仓2下端安装有所述螺旋输送机ii10；

所述内加热回转窑烘干机4的上方设置的尾气排出口1与所述尾气焙烧器19进气口相连接，所述内加热回转窑烘干机4的尾部设有热风炉15，所述热风炉15的炉尾设有燃烧器一18；

所述储料仓11出料口通过所述螺旋输送机ii10与所述热解炉7的进料口相连接；

所述热解炉7上方设置的所述热解炉排气口9与所述焦油洗涤分离器13的进料口相连接；

所述焦油洗涤分离器13底部出料口与所述粉碎机2的进料口相连接，所述焦油洗涤分离器13顶部排气口与所述冷凝器14进气口相连接，所述冷凝器14出气口与所述回火阻燃器17进气口相连接；所述冷凝器14下出口与所述储罐入口相连接；

所述回火阻燃器17出气口与所述燃烧器一18的进气口相连接。

所述热解炉7为外加热式的旋转窑，在所述旋转窑体外部套设有加热炉6；

所述加热炉6底部设有多个燃烧器二24；

所述燃烧器二24为供所述加热炉6使用的组合式燃烧器；

所述燃烧器二24的进气口与天然气或燃油进口20相连接；所述天然气或燃油进口20设有阀门；

所述加热炉6上方设置的所述加热炉6排气出口5与所述热风炉15上方设置的热风炉进气口16相连接。

所述储料仓11出料口连通所述螺旋输送机ii10进料口，所述螺旋输送机ii10出料口与所述热解炉7的进料口连通，所述储料仓11内保持有储存烘干后的含油污泥料封所述热解炉7的进料口防止空气进入。

所述螺旋输送机ii10为封闭式传送机构。

上述技术方案中，所述的螺旋给料机ii，它是用来输送含油污泥，同时起到密封的作用；以防止空气进入炉窑，影响热解反应。

上述技术方案中，所述的内加热回转窑烘干机，它是用来对含油污泥进行前期烘干，使污泥水分降至20％以下，便于热解；整个过程是在密闭环境下进行，排放口温度在100℃～140℃之间，其成分为水蒸气、粉尘和少量的有害气体，有害气体经焙烧器高温烧蚀后，再经除尘、脱硫处理后达标排放，对环境不产生污染。

上述技术方案中，所述的焙烧器，它是用来焙烧有害气体的。有害气体在高温烧蚀下彻底分解，不再污染环境。

上述技术方案中，所述的储料仓，它是用来储存干燥后的污泥，对污泥进入外加热式热解炉之前起到一个缓冲和料封的作用。

上述技术方案中，所述的热解炉，为外加热式热解炉，它是由外加热炉和旋转窑构成,其作用是将干燥后的含油污泥进行热解碳化。外加热炉的燃料为天然气或燃油，通过燃烧器对旋转窑加温,产生的尾气送入热风炉进行二次烧蚀。当热解炉内温度达到500℃以上时，将储料仓的干燥含油污泥通过下方的螺旋输送机送入旋转窑内进行热解。油泥中的有机成分在高温隔氧状态下，一部分生成气体，经过提纯，作为燃料供热风炉使用。另一部分生成稳定的碳的混合物，含油污泥中的重金属被烧结在其中，不宜被析出。该产物可作为建筑材料使用，消除二次污染，实现减量化、无害化、资源化。

上述技术方案中，所述的加热炉，它是用来为热解炉的外部加热而设置的。由于含油污泥热解是在无氧状态下实现的，所以对热解炉进行外部加热。

上述技术方案中，所述的焦油洗涤分离器，它是将外加热式热解碳化炉中含油污泥产生的气体、粉尘和焦油进行洗涤分离，洗涤后的气体作为燃料供热风炉使用；分离出的重组分送到粉碎机与新鲜含油污泥共同粉碎，进行二次热解。

上述技术方案中，所述的燃烧器二，它是一种供加热炉使用的组合式燃烧器；它可以单独使用天然气或柴油，也可以同时使用天然气和柴油；

上述技术方案中所述的热风炉，它是用来烧蚀装置中发生的有害气体，同时将产生的热量直接供给滚筒式内加热干燥窑使用，消除污染，节省能源。

本发明所述的粉碎机，螺旋给料机，内加热回转窑烘干机，加热炉，外加热式热解炉，螺旋输送机，螺旋输送机i，储料仓，热风炉，焦油洗涤分离器，燃烧器，螺旋输送机ii均为普通市售产品。

本发明的一种含油污泥热解处理的工艺方法，流程参见如图1所示，包括以下步骤：

一种含油污泥热解工艺方法，包括以下步骤：

(1)粉碎：将含水率小于60％的所述含油污泥21输送至所述粉碎机2中进行粉碎，粉碎至粒径为10mm以下；

(2)烘干：将步骤(1)粉碎后的所述含油污泥21经所述螺旋输送机一3输送至所述内加热回转窑烘干机4中进行烘干，烘干成含水率低于20％的含油污泥干料后经所述内加热回转窑烘干机的下出料口12输送至所述储料仓11中储存备用；

所述内加热回转窑烘干机4烘干温度为110℃～140℃，烘干时间为40～60分钟；

(3)热解：将步骤(2)中所述储料仓11内的含油污泥干料通过所述螺旋输送机ii10封闭输送至所述热解炉7中进行热解，所述热解炉7的炉体外部套设有所述加热炉6，所述加热炉6维持所述热解炉7的炉内温度为500℃～900℃；所述储料仓11内保持有储存烘干后的含油污泥干料料封所述热解炉7的进料口，所述螺旋输送机ii10为封闭式传送机构，所述含油污泥干料在所述热解炉7内的高温无氧状态下发生热解，主要产物为气态混合物和固态碳的混合物23，所述固态碳的混合物23从所述热解炉7下部的热解炉出料口8排出装置外，所述气态混合物从所述热解炉7上方的所述热解炉7排气口9排出进入所述焦油洗涤分离器13中；

(4)分离：将步骤(3)中所述热解炉7内产生的所述气态混合物在所述焦油洗涤分离器13中进行洗涤分离，所述焦油洗涤分离器13分离出的气态轻组分经过所述冷凝器14冷凝后一部分转变成液体进入所述储罐25中，所述冷凝器14中冷凝后的一部分气体经所述回火阻燃器17作为燃料通入所述热风炉15的所述燃烧器一18中，作为燃料燃烧为所述内加热回转窑烘干机4加热，所述焦油洗涤分离器13分离出的固态重组分输送至步骤(1)的所述粉碎机2中与所述含油污泥进行粉碎继续在本系统内循环处理。

所述步骤(3)中所述热解炉7产出的气态混合物主要含有水蒸气、含有烃类热解气、焦油和粉尘；所述热解炉7产出的固态碳的混合物23主要含有被固化的重金属；所述步骤(4)中所述焦油洗涤分离器13分离出的所述气态轻组分包括水蒸气、热解气；所述焦油洗涤分离器13分离出的所述固态重组分包括焦油、残渣；所述冷凝器14冷凝后液体为c6～c22的初级石脑油做为汽柴油的主要原料备用进入所述储罐10中储存；所述冷凝器14排出的气体含有大量烃类热解气作为燃料燃烧为所述热解炉7加热。

步骤(3)中，所述加热炉6加热过程中产生的烟气导入热风炉15中，通过所述燃烧器一18在所述热风炉15内燃烧，有害气体在高温作用下被净化，所产生的热风为内加热回转窑烘干机4加热；所述内加热回转窑烘干机4产生的尾气由内加热回转窑烘干机1的所述尾气排出口1排入到所述尾气焙烧器19中高温烧蚀后再经除尘、脱硫处理后排放。

下面结合具体的实施例对本发明方法和装置进行具体的描述：

实施例1：

该实施例中所用的粉碎机型号为sdf300—2，螺旋输送机i型号为sl280—2，螺旋输送机ii型号sl250—3，螺旋输送机型号为sl200/3—3，加热炉型号为srl6，内加热回转窑烘干机型号为sg1200—11,外加热式热解炉型号为sr800/1200—8，储料仓型号为sc12，热风炉型号为srl12000,焦油洗涤分离器型号为sx10-2,燃烧器型号为star—500。

处理的含油污泥为1t/h,为胜利油田形成的含油污泥，其中含油污泥含有的有毒重金属铜、锌、铅、镉、镍、铬、砷、汞的含量分别为60.27mg/kg、3176mg/kg、40.86mg/kg、未检出、223.2mg/kg、103.7mg/kg、46.42mg/kg、未检出。(如表1所示)经本发明下述方法进行处理：

(1)粉碎：将含水率小于60％的所述含油污泥21输送至所述粉碎机2中进行粉碎，粉碎至粒径为10mm以下；

(2)烘干：将步骤(1)粉碎后的所述含油污泥21经所述螺旋输送机一3输送至所述内加热回转窑烘干机4中进行烘干，烘干成含水率低于20％的含油污泥干料后经所述内加热回转窑烘干机的下出料口12输送至所述储料仓11中储存备用；

所述内加热回转窑烘干机4烘干温度为110℃～140℃，烘干时间为40～60分钟；

(3)热解：将步骤(2)中所述储料仓11内的含油污泥干料通过所述螺旋输送机ii10型号为sl3250—3封闭输送至所述热解炉7中进行热解，所述热解炉7的炉体外部套设有所述加热炉6，所述加热炉6维持所述热解炉7的炉内温度为500℃～900℃；所述含油污泥干料在所述热解炉7内的高温无氧状态下发生热解，主要产物为气态混合物和固态碳的混合物23，所述固态碳的混合物23从所述热解炉7下部的热解炭化炉出料口8经螺旋输送机型号为sl200/3—3排出装置外，所述气态混合物从所述热解炉7上方的所述热解炉7排气口9排出进入所述焦油洗涤分离器13中；

(4)分离：将步骤(3)中所述热解炉7内产生的所述气态混合物在所述焦油洗涤分离器13中进行洗涤分离，所述焦油洗涤分离器13分离出的气态轻组分经过所述冷凝器14冷凝后一部分转变成液体进入所述储罐25中，所述冷凝器14中冷凝后的一部分气体经所述回火阻燃器17作为燃料通入所述热风炉15的所述燃烧器一18中，作为燃料燃烧为所述内加热回转窑烘干机4加热，所述焦油洗涤分离器13分离出的固态重组分输送至步骤(1)的所述粉碎机2中与所述含油污泥进行粉碎继续在本系统内循环处理。

所述步骤(3)中所述热解炉7产出的气态混合物主要含有水蒸气20％、含有烃类的热解气45％、焦油2％和粉尘0.7％；所述热解炉7产出的固态碳的混合物约32.3％，重金属被固化其中；

所述步骤(4)中所述焦油洗涤分离器13分离出的所述气态轻组分包括水蒸气和热解气约占88.6％；所述焦油洗涤分离器13分离出的所述固态重组分包括焦油和残渣约11.4％；所述冷凝器14冷凝后液体为c6～c22的初级石脑油为烃类热解气中的31.5％，做为汽柴油的主要原料备用进入所述储罐中储存；所述冷凝器14排出的13.5％气体，含有大量烃类热解气作为燃料燃烧为所述热解碳化炉7加热。

整个装置产生的尾气由内加热回转窑烘干机4的所述尾气排出口1排入所述尾气焙烧器19中高温分解净化后，再经除尘、脱硫处理后排放。

尾气按《危险废物焚烧大气污染物排放标准》db11/503—2007检测；固态碳的混合物按《危险废物鉴别标准浸出毒性鉴别》gb5085.3—2007和《固体废物总汞的测定冷原子吸收分光光度法》gb/t15555.1—1995检测，其值如表1所示：

表1：本发明方法处理重金属的效果对比

由表1可知，用本发明方法及装置处理含油污泥，含油污泥中的重金属被固化在固态碳的混合物中，状态稳定、不会被水析出、不产生污染。另外，大部分转化为c6～c22的初级石脑油做为汽柴油的主要原料备用，少部分作为燃料燃烧为所述热解炉加热，焦油、残渣进一步在系统内循环处理，做到了对含油污泥的彻底无害化处理。

上述实施例只是为说明本发明的技术构思以及技术特点，并不能以此限制本发明的保护范围。凡根据本发明的实质所做的等效变换或修饰，都应该涵盖在本发明的保护范围之内。