一种连续回转式间壁热解装置及系统的制作方法

1.本实用新型涉及含油的固态危险废弃物的处理和土壤修复领域，具体是指一种连续回转式间壁热解装置及系统。


背景技术：

2.含油危废主要来源于石油开采、储存、输送、炼化过程和钢铁冶炼等行业用油，此外上述过程以及农药的使用和化工行业生产过程也会导致土壤污染，此类危险废弃物如果不加处置，长久存放过程中其中的有毒物质会散逸到空气、土壤及地下水中，在经过动植物进入食物链，给人类的生存和健康带来严重影响。但是含油危废通常含油比例可观的油品，不加回收的话会对资源造成浪费，也会对环境造成二次污染，因此当前的研究热点在于对该类危废的安全处置和资源化利用。
3.含油污泥的来源主要有以下几个方面：
4.1)原油开采过程产生的含油污泥：主要来源于地面处理系统，采油污水处理过程中产生的含油污泥，污水净化处理中投加的净水剂形成的絮体、设备及管道腐蚀产物和垢物、细菌(尸体)等组成了含油污泥。此种含油污泥一般具有含油量高、黏度大、颗粒细、脱水难等特点，它不仅影响外输原油质量，还导致注水水质和外排污水难以达标。
5.2)油田集输过程产生含油污泥：主要来源于接转站、联合站的油罐、沉降罐、污水罐、隔油池底泥、炼厂含油水处理设施、轻烃加工厂、天然气净化装置清除出来的油沙、油泥，钻井、油田作业、管线穿孔而产生的落地原油及含油污泥。油品储罐在储存油品时，油品中的少量机械杂质、沙粒、泥土、重金属盐类以及石蜡和沥青质等重油性组分沉积在油罐底部，形成罐底油泥。这些含油污泥本身成分复杂，含有大量的老化原油、蜡质、沥青质、胶体和固体悬浮物、细菌、盐类、酸性气体、腐蚀产物等，在污水处理过程中还加入了大量的凝聚剂、缓蚀剂、阻垢剂、杀菌剂等水处理药剂，也混于含油污泥中。在3至6年的油罐定期清洗中，罐底含油污泥量约占罐容的1％左右。罐底含油污泥的特点是碳氢化合物(油)含量极高，典型的油罐底泥分析结果，其中大约25％为水，5％的无机沉淀物如泥沙，70％左右为碳氢化合物，其中沥青质占7.8％，石蜡占6％，污泥灰分含量4.8％。
6.3)炼油厂污水处理厂产生的含油污泥：主要来源于隔油池底泥、浮选池浮渣、原油罐底泥等，俗称“三泥”，这些含油污泥组成各异，通常含油率在10％～50％之间，含水率在40％～90％之间，同时伴有一定量的固体。
7.4)钢铁冶炼等行业用油所导致的污染的泥土。
8.5)海上油田开采，造船修船使用重油烃所污染的海岸线、河流边际，海底含油污泥，石油油罐车船事故导致的油品泄漏造成的水体、地表含油污泥等。
9.《国家危险废物名录(2021年版)》hw08大类明确将上述石油天然气开采、炼化、集输过程以及以石油烃为原料的相关行业应用过程产生的油泥归为危险废物。
10.目前国内处理该类危险废物的工艺大致可分为三类：
11.第一类：调制分离(热洗)工艺。该工艺为比较早期的处理工艺，主要以回收矿物油
为目的，其工艺核心是利用油水固的密度差进行物理机械分离，辅助以加热提高分离速度，辅助以药剂降低分离难度。此种工艺能够较大程度地回收矿物油，但是剩余的固相物质仍然含有较多的污染物，对环境仍然有较大危害。目前此种工艺主要应用于油泥处置的前处理减量工艺。
12.第二类：直燃热解工艺。顾名思义，此种工艺类似于早期的烟气干化工艺，通过高温烟气直接与油泥对象接触，将油泥中的油水相变成气态，随烟气一同排出，最终对烟气进行复杂的处理从而实现达标排放的处理工艺。此种工艺的优势在于处理固相相对容易达标。劣势在于排放烟气的处理量和处理难度较大，难以实现达标排放，难以实现石油烃的回收，处理效率低。此种工艺未来可以作为间接热脱附处理的后处理工艺，目前行业内也在进行该方向的有益尝试。
13.直燃热解工艺从设备表现上当前有两种形式，一种是回转式焚烧窑(直燃热解)+二燃室的工艺路线。由于高温烟气直接与油泥接触，区别于传统的焚烧系统，该工艺严格控制辅助烟气燃烧时的空气过量系数，避免过量空气在热解过程造成石油烃的氧化，热解后产生的混合油水蒸气进入二燃室进行彻底的焚烧。另一种设备形式类似于垃圾焚烧的多段炉，顶部进料，固相物料在处理过程逐步下移，连续工作过程物料分层从上至下分别为气化层、热解层、燃烧层、燃尽层。气化层为最顶层，其作用是将顶部进入的原料中的油水尽可能的气化，其反应过程不但有物理的气化过程，还伴随以复杂的裂解缩合反应，最终产生可燃气通入二燃室富氧燃烧。热解层为气化后剩余的难以挥发的部分固相，在该层发生的反应是，底部的固相燃烧层产生的高温二氧化碳与物料中气化后剩余的富碳固相发生还原反应，产生的高温可燃气仍然继续上升。燃烧层发生的反应是还原后剩余的富碳固相与炉底通入的助燃空气发生富氧燃烧，燃烧过程产生的二氧化碳向上流动从而推动上述的热解及气化反应。
14.在实际应用过程中，此种工艺与直接富氧燃烧很难界定，工程应用上操作的空间很大。尤其是第二种立式多段炉的热解工艺，如果从物料平衡角度来分析，实际上就是焚烧，只是通过工艺设备将焚烧的各个反应阶段人为的拉长了而已。《gb18484-2020危险废物焚烧污染控制标准》中明确将危险废物热解的污染物排放限值纳入管理，实际上指的就是此种工艺。而非我们当前采用的热脱附工艺。
15.第三类：间接热脱附工艺，此种工艺上世纪九十年代在北美出现，2010年后由国内企业引进并改进发展至今。其工艺原理类似煤化工中的干馏工艺，采用通过间接加热的方式将油泥中的油水蒸发再冷凝回收的工艺思路。热脱附过程同样发生物理蒸发和复杂的裂解缩合反应，其与直燃热解最根本的区别在于热源与油泥之间只有传热过程而无传质过程。通过这种工艺过程处理油泥可实现烟气的排放不受污染物的影响，更容易达标。同时可回收石油烃创造一部分经济价值。其劣势在于整体工艺的热效率要低于直燃热解工艺。
16.目前间接热脱附工艺在国内的接受度越来越高。
17.此种工艺在设备表现形式上也有多种，从早期的单螺旋处理设备，发展到目前回转窑式和双螺旋式处理设备。早期的单螺旋处理设备由于其结构缺陷，容易发生变形、断轴等机械故障，同时由于其传热机理也存在整体热效率低，热脱附反应的温度难以提高等固有缺陷。并且由于其单螺旋结构难以破除热脱附过程产生的结焦，所以目前处于面临淘汰的地位。对于结焦较轻的钻屑一类的含油污泥，目前匹配性比较好的设备是回转窑式的间
接热脱附设备，其处理规模大，处理效率高，但是相对双螺旋结构的处理设备，其处理温度和整体热效率稍有不及。双螺旋处理设备目前主要应用于热脱附温度较高、易结焦的处理场合。其劣势在于设备的结构较为复杂，设备投资较高。
18.该种工艺的喷淋系统采用冷水直喷，其劣势有二：第一，喷淋后的不凝气温度仍然高于60摄氏度，混杂大量的可燃气，对后续的掺烧造成过重负担。第二，由于残留大量的油水蒸汽，所以系统极易堵塞造成运行不畅，或附带安全风险。
19.传统的间歇式热解装置处置效率低下，排放不容易达标，且回收油少，直燃热解工艺则处理效率低，且难以回收油，烟气排放也不容易达标，为此本实用新型提出一种连续回转式间壁热解装置及系统。


技术实现要素：

20.针对上述情况，为克服现有技术的缺陷，本实用新型提供一种连续回转式间壁热解装置及系统。
21.本实用新型采取的技术方案如下：本实用新型是一种连续回转式间壁热解装置及系统，包括上料装置、料斗、卸料器、回转式间壁热解装置、喷淋系统、换热器、捕雾器一、捕雾器二、捕雾器三、活性炭吸附箱和油水分离罐，所述料斗位于上料装置上方，所述卸料器与料斗连通，所述回转式间壁热解装置与卸料器连通，喷淋系统连通设于回转式间壁热解装置上，所述喷淋系统上连通设有散热器，所述换热器连通设于喷淋系统上，所述换热器上连通设有冷水机组，所述换热器上设有引风机，所述捕雾器一、捕雾器二、捕雾器三依次连通设于引风机上，所述活性炭吸附箱连通设于捕雾器三上，所述油水分离罐连通设于喷淋系统和换热器底部，物料热脱附过程中产生的气体排出后，首先进入喷淋系统，来自散热器的冷却水通过喷淋系统实现对气体的喷淋降温，将气体温度初步降低，使得水蒸气、固体颗粒以及分子量较大的气体凝结沉降至油水分离罐中；经初步冷却降温的气体然后进入换热器，与来自冷水机组的冷却水换热冷却，实现进一步降温，使得较小分子量的气体冷凝为液体，沉降至油水分离罐中；最后少量不凝汽流经捕雾器一、捕雾器二、捕雾器三和活性炭吸附箱进行最终过滤吸附后供给燃烧器作为系统加热燃料；气体在系统内的流转通过引风机驱动。
22.进一步地，所述油水分离罐上连通设有缓存油箱，所述油水分离罐上连通设有底泥缓存箱，油水分离罐中含有沉降的油、水和固体颗粒，根据密度不同实现分层，上层的油收集到缓存油箱中，底层的固体底泥底泥缓存箱，中间层的水循环至系统内作为冷却用水。
23.进一步地，所述回转式间壁热解装置包括窑头、窑筒、燃烧腔室和窑尾，窑头连通设于卸料器上，窑筒设于窑头上，所述窑头上设有进料口，所述燃烧腔室连通设于窑筒上，所述燃烧腔室内设有燃烧器，所述窑尾连通设于窑筒上，所述燃烧腔室上设有排气口，所述窑尾上设有排烟口，所述窑尾上设有出料口，窑头、窑筒和窑尾的中心线与水平面成1
°
～3
°
的倾角，从窑头至窑尾高度依次降低，确保窑筒绕中心线旋转时筒体内物料具有向窑尾移动的速度；回转式间壁热解装置运行时，燃烧器燃烧提供高温烟气和热量，对窑筒进行加热至作业温度，待处理物料经卸料器加入至窑筒内，待处理物料随窑筒的转动，沿着筒体的倾斜方向，向窑尾移动。
24.进一步地，所述窑筒内均匀设有多组刮料装置，刮料装置在自身重力作用下紧贴
窑筒内壁，随窑筒转动而沿内壁滑动，实现处理物料翻动，确保处理物料受热均匀且不会粘粘。
25.进一步地，所述出料口下方设有出料输送器，完成处理的物料从出料口落出，进入出料输送器，出料输送器外层有夹套，通入循环水对出料进行冷却。
26.进一步地，所述活性炭吸附箱与燃烧器连通。
27.进一步地，所述油水分离罐与散热器连通。
28.采用上述结构本实用新型取得的有益效果如下：改良了此前的工艺和方法，增加了安全性，并且提高了工作效率，提高了排放的清洁度，提高油品回收率实现最大程度资源化，满足烟气排放要求。
附图说明
29.图1为本实用新型提出的一种连续回转式间壁热解装置及系统的整体结构示意图；
30.图2为本实用新型提出的一种连续回转式间壁热解装置回转式间壁热解装置的结构示意图；
31.图3为本实用新型提出的一种连续回转式间壁热解装置及系统窑筒的结构示意图。
32.其中，1、上料装置，2、料斗，3、卸料器，4、回转式间壁热解装置，5、喷淋系统，6、换热器，7、捕雾器一，8、捕雾器二，9、捕雾器三，10、活性炭吸附箱，11、油水分离罐，12、散热器，13、冷水机组，14、引风机，15、缓存油箱，16、底泥缓存箱，17、出料输送器，18、窑筒，19、窑头，20、燃烧腔室，21、窑尾，22、进料口，23、燃烧器，24、排气口，25、排烟口，26、出料口，27、刮料装置。
具体实施方式
33.下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例；基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
34.在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。
35.如图1～图3所示，本实用新型是一种连续回转式间壁热解装置及系统，包括上料装置1、料斗2、卸料器3、回转式间壁热解装置4、喷淋系统5、换热器6、捕雾器一7、捕雾器二8、捕雾器三9、活性炭吸附箱10和油水分离罐11，料斗2位于上料装置1上方，卸料器3与料斗2连通，回转式间壁热解装置4与卸料器3连通，喷淋系统5连通设于回转式间壁热解装置4上，喷淋系统5上连通设有散热器12，换热器6连通设于喷淋系统5上，换热器6上连通设有冷水机组13，换热器6上设有引风机14，捕雾器一7、捕雾器二8、捕雾器三9依次连通设于引风机14上，活性炭吸附箱10连通设于捕雾器三9上，油水分离罐11连通设于喷淋系统5和换热
器6底部。
36.油水分离罐11上连通设有缓存油箱15，油水分离罐11上连通设有底泥缓存箱16。
37.回转式间壁热解装置4包括窑头19、窑筒18、燃烧腔室20和窑尾21，窑头19连通设于卸料器3上，窑筒18设于窑头19上，窑头19上设有进料口22，燃烧腔室20连通设于窑筒18上，燃烧腔室20内设有燃烧器23，窑尾21连通设于窑筒18上，燃烧腔室20上设有排气口24，窑尾21上设有排烟口25，窑尾21上设有出料口26；窑筒18内均匀设有多组刮料装置27；出料口26下方设有出料输送器17；活性炭吸附箱10与燃烧器23连通；油水分离罐11与散热器12连通。
38.具体使用时：窑头19、窑筒18和窑尾21的中心线与水平面成1
°
～3
°
的倾角，从窑头19至窑尾21高度依次降低，确保窑筒18绕中心线旋转时筒体内物料具有向窑尾21移动的速度；回转式间壁热解装置4运行时，燃烧器23燃烧提供高温烟气和热量，对窑筒18进行加热至作业温度，待处理物料经卸料器3加入至窑筒18内，待处理物料随窑筒18的转动，沿着筒体的倾斜方向，向窑尾21移动；刮料装置27在自身重力作用下紧贴窑筒18内壁，随窑筒18转动而沿内壁滑动，实现处理物料翻动，确保处理物料受热均匀且不会粘粘；完成处理的物料从出料口26落出，进入出料输送器17，出料输送器17外层有夹套，通入循环水对出料进行冷却；物料热脱附过程中产生的气体排出后，首先进入喷淋系统5，来自散热器12的冷却水通过喷淋系统5实现对气体的喷淋降温，将气体温度初步降低，使得水蒸气、固体颗粒以及分子量较大的气体凝结沉降至油水分离罐11中；经初步冷却降温的气体然后进入换热器6，与来自冷水机组13的冷却水换热冷却，实现进一步降温，使得较小分子量的气体冷凝为液体，沉降至油水分离罐11中；最后少量不凝汽流经捕雾器一7、捕雾器二8、捕雾器三9和活性炭吸附箱10进行最终过滤吸附后供给燃烧器23作为系统加热燃料；气体在系统内的流转通过引风机14驱动。
39.需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。
40.以上显示和描述了本实用新型的基本原理和主要特征和本实用新型的优点，对于本领域技术人员而言，显然本实用新型不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本实用新型的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本实用新型。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本实用新型的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本实用新型内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。
41.此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。