一种多级热脱附装置的制作方法

本发明涉及热脱附设备技术领域，具体涉及一种多级热脱附装置。

背景技术

目前，在石油勘探、开采、储运和炼制过程中所产生的一种富含矿物油的固液混合类废弃物--含油污染物，含油污染物无论进入土壤亦或是海洋、湖泊，都会对生态环境或者水源造成严重污染，急需得到有效和可持续的治理，并且，含油污染物对环境和人类健康造成了极大的危害，急需得到有效和可持续的治理，其中热脱附技术已经在世界范围内实施，但尚存在着以下问题：设备投资成本高、能耗大、效率低、设备适用性不强、运行费用昂贵等问题。

技术实现要素：

本发明的第一目的是为了克服上述现有技术存在的不足之处，而提供一种多级热脱附装置，它减少能源消耗，加热均匀，易于脱附，达到了经济适用的目的。

本发明的第二目的是提供上述多级热脱附装置的使用方法。

为了解决背景技术所存在的问题，本发明是采用如下技术方案：

一、多级热脱附装置，包括炉体、进料管、预热区、干馏区、燃烧区和冷却区和驱动电机，炉体一端与进料管连通，炉体内部由进料端至出料端依次设有预热区和干馏区，预热区与炉体内壁之间形成冷却区，预热区由若各个对称分布的导热管组成，每个导热管均一端均与转动盘连接并且穿过转动盘，转动盘嵌与炉体内壁上，转动盘一侧面与进料管滑动连接，且进料管与导热管连通，每个导热管另一端均通过单向密封通道与干馏区的进料口固定连接，干馏区为一个圆柱形的腔室，干馏区与输料管道一端固定连接，输料管道另一端穿过炉体与回收装置连接，输料管道与驱动电机的输出轴连接，干馏区与炉体内壁之间形成燃烧区，干馏区与燃烧区之间设有双向密封通道；转动盘与进料管之间形成的空腔上设有蒸汽出口；炉体位于预热区顶端设有烟气出口，炉体位于预热区底端设有排渣口，炉体出料端安装辅助燃烧器，与辅助燃烧器相对一侧的炉体出料端设有燃烧风进管。

二、多级热脱附装置的使用方法，步骤如下：

1）启动驱动电机，驱动电机带动预热区和干馏区在炉体内旋转，驱动电机由可变频率驱动器驱动，速度为0.5～4.0圈/分钟；

2）原料通过进料管进入预热区的导热管内进行预热，预热区的额定操作压力为-7～-3mmwc，预热时间为9～11分钟，预热温度为200～300℃；

3）原料经预热区预热后通过单向密封通道进入干馏区内进行干馏，干馏区的额定操作压力为-50～-30mmwc，原料在干馏区内与热循环固体混合，混合时间为2～4分钟，其中，热循环固体的自身温度为700～800℃，混合后的温度为400～600℃；

4）原料与热循环固体混合温度达到400～600℃后，完成干馏工作，原料中混合的焦炭沉积在热循环固体上，干馏过程产生两种产品，分别为由烃气体和液体馏分构成的烃气流和颗粒状结焦的含碳固体，所述的烃气流通过熟料管道输送至指定的回收装置内，所述的含碳固体通过双向密封通道进入燃烧区内；

5）含碳固体浸提进入燃烧区内进行燃烧，燃烧区额定操作压力为-20～-10mmwc，燃烧区内的燃烧温度为700～800℃；

6）在燃烧区内的燃烧热量不足时，燃烧空气通过燃烧风进管进入燃烧室内，再通过辅助燃烧器对燃烧区进行辅助燃烧工作，使燃烧区的燃烧温度达到700～800℃，燃烧时长为4～6分钟；

7）在燃烧区内燃烧后的固体和烟气进入冷却区内冷却，在燃烧区燃烧的温度较高的固体和烟气与预热区导热管内的原料进行热交换，即燃烧后较高温度的固体和烟气通过管壁想导热管内的原料进行加热，导热管内较低温度的原料对较高温度的固体和烟气进行冷却，冷却时长为11～13分钟；

8）固体和烟气在冷却区冷却到300～500℃时，离开冷却区，热交换产生的水蒸气通过蒸汽出口排出，所述的烟气通过烟气出口进入烟气处理系统，所述的固体通过排渣口进入灰尘回力系统；

9）多级热脱附工作完成。

所述的预热区和干馏区处于无氧环境下。

本发明的有益效果是结构简单，绿色环保，通过预热区、干馏区和燃烧区进行逐级脱附，将烃气流优质的分离出来，可得到纯净的烃气流；通过燃烧区和冷却区，实现了加热和冷却的循环利用的工作，进而达到了节约能源和节约成本的目的，适合大规模推广和使用。

附图说明：

图1是本发明结构示意图。

具体实施方式：

参照图1，本发明具体采用如下实施方式：多级热脱附装置，包括炉体1、进料管2、预热区6、干馏区7、燃烧区8和冷却区4和驱动电机，炉体1一端与进料管2连通，炉体1内部由进料端至出料端依次设有预热区6和干馏区7，预热区6与炉体1内壁之间形成冷却区4，预热区6由若各个对称分布的导热管组成，每个导热管均一端均与转动盘连接并且穿过转动盘，转动盘嵌与炉体1内壁上，转动盘一侧面与进料管2滑动连接，且进料管2与导热管连通，每个导热管另一端均通过单向密封通道与干馏区7的进料口固定连接，干馏区7为一个圆柱形的腔室，干馏区7与输料管道10一端固定连接，输料管道10另一端穿过炉体1与回收装置连接，输料管道10与驱动电机的输出轴连接，干馏区7与炉体1内壁之间形成燃烧区8，干馏区7与燃烧区8之间设有双向密封通道；炉体1位于预热区6顶端从进料端至出料端依次设有蒸汽出口3和烟气出口5，炉体1位于预热区6底端设有排渣口12，炉体1出料端安装辅助燃烧器9，与辅助燃烧器9相对一侧的炉体1出料端设有燃烧风进管11。

多级热脱附装置的使用方法，步骤如下：

1）启动驱动电机，驱动电机带动预热区6和干馏区7在炉体1内旋转，驱动电机由可变频率驱动器驱动，速度为0.5～4.0圈/分钟；

2）原料通过进料管2进入预热区6的导热管内进行预热，预热区的额定操作压力为-7～-3mmwc，预热时间为9～11分钟，预热温度为200～300℃；

3）原料经预热区6预热后通过单向密封通道进入干馏区7内进行干馏，干馏区7的额定操作压力为-50～-30mmwc，原料在干馏区7内与热循环固体混合，混合时间为2～4分钟，其中，热循环固体的自身温度为700～800℃，混合后的温度为400～600℃；

4）原料与热循环固体混合温度达到400～600℃后，完成干馏工作，原料中混合的焦炭沉积在热循环固体上，干馏过程产生两种产品，分别为由烃气体和液体馏分构成的烃气流和颗粒状结焦的含碳固体，所述的烃气流通过熟料管道10输送至指定的回收装置内，所述的含碳固体通过双向密封通道进入燃烧区8内；

5）含碳固体浸提进入燃烧区8内进行燃烧，燃烧区8额定操作压力为-20～-10mmwc，燃烧区8内的燃烧温度为700～800℃；

6）在燃烧区8内的燃烧热量不足时，燃烧空气通过燃烧风进管11进入燃烧室8内，再通过辅助燃烧器9对燃烧区8进行辅助燃烧工作，使燃烧区8的燃烧温度达到700～800℃，燃烧时长为4～6分钟；

7）在燃烧区8内燃烧后的固体和烟气进入冷却区4内冷却，在燃烧区8燃烧的温度较高的固体和烟气与预热区6导热管内的原料进行热交换，即燃烧后较高温度的固体和烟气通过管壁想导热管内的原料进行加热，导热管内较低温度的原料对较高温度的固体和烟气进行冷却，冷却时长为11～13分钟；

8）固体和烟气在冷却区4冷却到300～500℃时，离开冷却区4，热交换产生的水蒸气通过蒸汽出口3排出，所述的烟气通过烟气出口5进入烟气处理系统，所述的固体通过排渣口12进入灰尘回力系统；

9）多级热脱附工作完成。

所述的预热区6和干馏区7处于无氧环境下。

本多级热脱附装置，预热区6和干馏区7是在无氧环境下运行的，是一种旋转结构，驱动电机由一个可变频率驱动器驱动，速度可以在每分钟0.5到4.0圈之间变动。

原料首先进入到炉体1的预热区6，预热区6的额定操作压力是-5mmwc，预热区6由对称分布的若干个相同的管子构成。原料在预热区6内，原料被加热蒸发出所有的游离水；在预热区6产生的蒸汽和任何与原料一起混入的空气被从预热区提取出来。预热区6的功能是在含油污泥进入干馏区前把它们干燥预热至大约250℃，热量通过外围冷却区的导热管管壁进行热传导。预热后的含油污泥进入干馏区7。

原料在干馏区7内，原料直接与来自燃烧区8的的热循环固体混合，热循环固体提供进一步将原料加热到干馏温度的热量。干馏后生成两种产品，由烃气体和液体馏分构成的烃气流和颗粒的含碳固体。烃气流从干馏区7被提取并通过输料管道10输送至指定的回收装置内。结焦的含碳固体从干馏区7进入燃烧区8。含油污泥中的水含量是多级热解脱附装置处理能力的主要决定因素。原因是原料中的水很大程度影响着预热区间热量需求，这是因为水中大量的蒸发潜热。

干馏区7是一个圆柱形的室，随着多级热解脱附装置内部的旋转，来自预热区6预热后的含油污泥（温度约为250℃）通过一个内部的单向密封通道流入干馏区7。从预热区6到干馏区7的单向密封通道只允许固体通过，同时阻止预热区6和干馏区7之间蒸气的流动。在干馏区7的干馏过程中，会有一部分焦碳沉积在热循环固体上。这部分焦碳作为工艺热的来源，在燃烧区被燃烧。多余的热需求由燃烧区封头侧的辅助燃烧器9提供。辅助燃烧器9可点燃燃料油以补充工艺热。内筒的旋转也促使一定质量的热循环固体（温度约为740℃）从双向密封通道离开燃烧区8，进入干馏区7。这些热循环固体与来自预热区6的原料混合，混合后的混度大约是505℃。含油污泥的干馏产生烃蒸气、含碳固体。其中干馏区的额定操作压力是-40mmwc。

燃烧区8通过燃烧来自干馏区7的含碳固体提供多级热解脱附装置所需要的部分热量。当来自可用含碳固体的热量不足时，可由在辅助燃烧,9提供热量。燃烧空气被预热后通过燃烧风进管11进入燃烧区8内，一般情况下，燃烧区8在温度约为740℃，额定操作压力为-15mmwc的条件下运转。燃烧的剩余固体和所有的燃烧烟气一起进入冷却区4。

冷却区4是预热区6周围的环形体积。热烟气和燃烧后的含碳固体从燃烧区8进入。随着内筒的转动，烟气通过烟气出口5进入烟气处理系统，经处理合格后外排。废渣通过排渣口12进入灰尘处理系统，做进一步处理。它们通过预热区6导热管的管壁被预热区6内原料的传热冷却。运转（条件）下，烟气和固体在温度约为400℃时离开冷却区4。多级热解脱附装置的冷却区4和预热区6起到逆流热交换器的作用。热废弃固体和燃烧烟气把热量传递给原料。热交换是间接的，由热量从冷却区固体/烟气传递到预热区导热管上，然后到原料。这使热废弃固体与原料完全隔离。

本装置还可以配备控制系统，控制系统可以包括多级热解脱附装置控制单元和辅助燃烧器控制单元和炉体系统组成。辅助燃烧器控制单元和炉体系统控制着多级热解脱附装置燃烧区8内的燃烧量。用燃烧炉设备、燃烧空气率和/或处置器进料率的改变来控制燃烧区8内的温度。燃烧器需要的燃烧量取决于进料含油污泥的属性，因为这决定了干馏以后固体上的可用焦的数量。助燃风机为多级热解脱附装置内部含碳固体的燃烧提供燃烧空气。燃烧炉燃烧和焦碳燃烧空气加入速率由中央控制室控制，操作者可以将多级热解脱附装置控制单元从完全焦碳燃烧模式切换至混合燃烧模式以保持操作需求和保持燃料平衡。

综上所述，本多级热脱附装置结构简单，绿色环保，通过预热区6、干馏区7和燃烧区8进行逐级脱附，将烃气流优质的分离出来，可得到纯净的烃气流；通过燃烧区8和冷却区4，实现了加热和冷却的循环利用的工作，进而达到了节约能源和节约成本的目的，适合大规模推广和使用。