CN101451708A - 石油泥渣无害化聚能处理产生亚临界湿蒸汽系统 - Google Patents

Abstract

一种针对石油生产和炼制过程中所产生的石油泥渣废物进行无害化处理而资源化聚能利用的工艺装置系统，其系统组成包括：石油泥渣预处理系统，热解焚烧系统，尾气处理系统，聚能利用系统，自动化监控系统。通过采取：石油泥渣预处理→热解焚烧→聚能利用→尾气除酸除尘处理→环保达标排放的工艺流程，利用石油泥渣热解焚烧后聚能处理产生亚临界超高压油田湿蒸汽，供油田油井注汽使用，高效利用过的油泥不再含有石油类及其他有害成分，符合环保要求，实现了危险废物处理的减量化、无害化、资源化的目的。

Description

石油泥渣无害化聚能处理产生亚临界湿蒸汽系统

技术领域

本发明是针对石油生产和炼制过程中所产生的石油泥渣而进行无害化聚能处理与资源化利用而产生亚临界超高压湿蒸汽的一种工艺装置系统。

背景技术

石油泥渣是指泥砂或其它物质被石油污染后形成的危险废弃物，主要来源于石油开采和炼制过程中原油所携带的泥、砂沉淀，采油污水浮渣和底泥，以及钻井、采油和集输储运过程中产生的落地原油与泥土、杂物混合等形成的污染物。石油泥渣排入环境后，对环境造成污染，在《国家危险废物名录》中列为危险废物，含油超过千分之三的石油泥渣必需进行无害化处理。关于石油泥渣的处理，世界各国都非常重视。目前所普遍采用的是分离法、固化法、焚烧法和和生物降解法，其中焚烧法是上述方法中处理石油泥渣污染较为彻底的一种方法。目前国内焚烧炉类型主要有：机械炉排炉、流化床、回转窑等炉型，技术领域各有优点，但未能有效地节能降耗减排实现循环经济。

发明内容

本发明是一种对石油泥渣无害化聚能处理与资源化利用的方法和装置，本系统由石油泥渣预处理系统，热解焚烧系统，聚能利用系统，尾气处理系统，自动化控制系统组成。

石油泥渣预处理系统：由进料系统、脱水干化系统和泥渣混合系统构成；功能是将石油泥渣通过预处理达到入炉焚烧的要求。

热解焚烧系统：由布料系统、热解焚烧炉构成；功能是将达到入炉要求的石油泥渣热解焚烧，产生高能烟气。

聚能利用系统：由预热器、对流段、聚能辐射段等构成；功能是利用高能烟气燃烧产生的强辐射热进行聚能，为生产亚临界湿蒸汽提供条件。

尾气处理系统：由急冷塔、脱酸塔、除尘器、吸附塔等构成；功能是对燃尽的烟气进行除酸除尘无害化处理，最终环保达标排放。

自动化监控系统：由数据采集系统、监控系统、调节系统等构成；功能是对整个焚烧、聚能和辅助系统进行实时监测和控制，以满足工艺设计要求。

本发明的石油泥渣废物进行无害化处理而资源化聚能利用的的工艺流程：石油泥渣预处理→热解焚烧→聚能利用→尾气除酸除尘处理→环保达标排放。

本发明是利用石油泥渣自身的热能，连续进行蓄热焚烧形成的高能烟气经充分燃烧后进行二次蓄热形成聚能强辐射段，将经过预热段和对流段产生的汽水两相流干化后最终产生亚临界超高压湿蒸汽，供油田油井注汽使用。经本发明处理过的石油泥渣不再含有石油类及其他有害成分，符合环保要求，实现了危险废物处理的无害化、资源化、减量化的目的。

具体实施方式

石油泥渣预处理系统。包含三部分：回收石油泥渣、石油泥渣脱水处理和石油泥渣的混合。石油泥渣一般分为三大类：浆液态、半固态和固态石油泥渣。浆液态的石油泥渣用隔栅粗滤，进行破乳、降粘、压滤一次脱水，与半固态石油泥渣一次混合后进行加温风干二次脱水，再与固态石油泥渣二次混合后送入焚烧系统中的备用料仓准备焚烧处理

热解焚烧。热解焚烧系统是采用倒“U”型焚烧炉，石油泥渣通过多辊疏散进料装置和旋转的布料系统连续加入炉体内，布料系统可以使物料均匀地洒开，保证物料在焚烧炉内充分燃烧。焚烧炉采用先进的热解气化原理，利用石油泥渣自身的热量进行气化蓄热分层焚烧，从底部到顶层依次为冷灰层、热灰层、燃烧层、热解层、干燥层和燃烧空层。焚烧炉是通过底部供氧，利用燃尽的灰渣将一次风进行预热，同时渣层为后续燃烧提供可靠的保温条件，预热后的一次风与经热解的石油泥渣进行充分燃烧储蓄热能，燃烧层温度控制在1100～1300℃，为热解层提供可靠的热源保障。同时阻隔了大量的一次氧进入热解层，从而为热解提供条件。热解层是在缺氧的条件下将石油泥渣中可燃分高温分解，产生高能烟气对刚入炉的石油泥渣进行干燥，形成干燥层，在微负压状态下高能烟气经过燃烧空层进入聚能辐射段进行二次燃烧，一次风冷却的灰渣经炉排的机械挤压、破碎成100mm以下的块状物排出至炉底的水封槽内，经湿式出渣系统排出。因此，石油泥渣中可燃成分在热解焚烧炉内经热解后实现了能量的两级分配：热解、燃烧产生的高能烟气向上进入聚能辐射段进一步焚烧蓄能，热解后残留物留在热解焚烧炉内分解、气化、燃烧形成了沿向下运动方向的动态平衡。在投料和排渣系统连续稳定运行时，炉内各反应段的物理化学过程也持续进行，从而保证了焚烧炉的持续正常运转。

聚能利用系统：本系统由多个部件组合而成，由预热器、对流段、聚能辐射段等构成。预热器安装在聚能利用系统最后端，利用尾气的余热，将锅炉软化水经柱塞泵加压后通过预热器加温预热，预热后进入对流段产生汽水两相流，两相流在聚能辐射段进一步加温产生约21MPa亚临界湿蒸汽。聚能辐射段采用了“3T+E原则”，烟气采用切向进入，增加气体在聚能辐射段的湍动程度；入口处采用二次补风，使高能烟气在聚能辐射段的富氧、高温条件下充分燃烧。烟气在热解焚烧炉的停留时间超过2秒，燃烧温度控制在1000℃左右，聚能辐射段蓄热炉墙为连续稳定高温燃烧提供可靠的保障，同时产生强辐射热为生产亚临界湿蒸汽提供了有利条件。烟气在聚能辐射段中的运动状况同时起到了旋风除尘的作用，烟气中夹带的粉尘很大一部分在底部收集起来，由排灰装置排出。使得石油泥渣中有机组份彻底焚化的同时，在焚烧机理、还原性气氛、烟尘产生量和燃烧温度等重要技术特征上避免和破坏了污染物的生成条件，采取了针对二恶英等污染物生成机理的控制措施，极大地减少了二恶英、NOx、SOx、HCL等污染物的生成量，实现了石油泥渣的清洁燃烧和合理利用。为提高石油泥渣焚烧热利用效率，采取了多项针对性的设计措施，如增大炉膛容积、合理布置传热面，使用耐腐蚀材料和涂层等，以提高效率，避免各受热面的高低温腐蚀。亚临界湿蒸汽主要用于油田油井的地下深层注汽，在生产亚临界蒸汽同时而产生的蒸汽副产品可用于厂区生产、生活采暖、洗浴，节省燃煤，降低污染。

尾气除酸除尘处理：石油泥渣经焚烧后产生烟尘、有害气体(如HCl、SO₂、NO_X)等污染物必须安装烟气净化装置使得烟气环保排放。系统采用急冷控温——半干法除酸除尘——袋式除尘——活性炭吸附——环保达标排放的烟气净化工艺。整个系统主要设备包括有碱液制备设备、除酸塔、布袋除尘器、活性炭过滤塔、空气压缩机等。把烧碱在碱液制备设备配制成一定浓度溶液，经雾化后的碱液喷入反应塔内，形成一个碱性雾滴悬浮的高密度区域，烟气中的酸性物质穿过此区域时发生中和反应。除酸后的烟气夹带干燥粉末尘进入布袋除尘器。粉尘随气流吸附在滤袋的表面，过滤后的干净气体汇集进入活性炭过滤塔。净化后的烟气由引风机抽出经烟囱排入大气。除尘系统排出的飞灰采用水泥固化处理，填埋。

自动化监控系统：从石油泥渣的干燥、焚烧、聚能利用、尾气处理到环保达标排放进行集中监测和控制。从进料监视、焚烧控制监测、烟气控制监测以及聚能利用等各个环节都进行实时监控，它的具体功能可视为多元信息传输，对焚烧和聚能利用系统的全面监控及管理，实现一体化集成等，从而达到信息、资源和任务的共享。自动化监控系统主要由以下几个子系统构成：

1、数据采集系统。采集的数据主要有地磅的计量数据；燃烧室温度；燃烧室压力；给氧压力；聚能辐射段进口温度；聚能辐射段出口温度；对流段进出口温度；对流段进出口压差；压力、温度、流量；给水温度、流量；布袋除尘器进出口压差；布袋除尘进口温度；烟气流量；排烟CO、SO₂、NO_X、HCL含量(在线检测)；烟尘含量；引风机、鼓风机等电机的转速、电流等。将这些数据从集成了传感器的智能模块上采集，通过应用程序实时传送到监控机，为控制系统和其他调节系统提供数据。

2、监控系统。该系统主要进行的控制有石油泥渣卸料安全，防撞；提升机控制；布料控制；焚烧炉温度控制；亚临界蒸汽发生器安全和吹灰控制；除酸塔碱液供给控制；布袋除尘器吹灰操作控制等。通过该系统，可以对焚烧炉、注汽锅炉等实时信息进行监控。

3、调节系统。包括和尾气净化调节，其中焚烧调节系统根据亚临界蒸汽发生器的蒸汽温度和蒸汽压力参数，自动调节进料系统的进料量和旋转炉排的排渣速度及燃烧空气量，控制焚烧炉的热负荷，保持主蒸汽的稳定。为了防止因石油泥渣热值的变化造成焚烧炉过载，设置了超限自动保护和报警功能；同时根据尾气中CO和O₂的含量控制热解焚烧炉的二次风量，使尾气排放中的CO含量达标。控制这些参数，保证整个系统的安全运行；尾气净化调节系统所进行的主要控制有根据布袋除尘器进出口的压差检测值和设定值来控制脉冲吹灰器动作；根据半干式调温塔出口烟气的温度和尾气中SO_X、HCL等酸性有害物质的含量调节NaOH添加量，以保证布袋除尘器的正常运作和尾气排放达标，当排放有害物质超标时，系统将自动记录、打印和报警，并将这些数据传送至数据库进行保存，为将来尾气处理提供数据。

Claims (2)

1、一种对石油泥渣无害化聚能处理与资源化利用的方法和装置系统，其特征是，本系统由石油泥渣预处理系统，热解焚烧系统，聚能利用系统，尾气处理系统，自动化控制系统组成；

石油泥渣预处理系统：由进料系统、脱水干化系统和泥渣混合系统构成；功能是将石油泥渣通过预处理达到入炉焚烧的要求；

热解焚烧系统：由布料系统、热解焚烧炉构成；功能是将达到入炉要求的石油泥渣热解焚烧，产生高能烟气；

聚能利用系统：由预热器、对流段、聚能辐射段等构成；功能是利用高能烟气燃烧产生的强辐射热进行聚能，为生产亚临界湿蒸汽提供条件；

尾气处理系统：由急冷塔、脱酸塔、除尘器、吸附塔等构成；功能是对燃尽的烟气进行除酸除尘无害化处理，最终环保达标排放；

自动化监控系统：由数据采集系统、监控系统、调节系统等构成；功能是对整个焚烧、聚能和辅助系统进行实时监测和控制，以满足工艺设计要求。

2、根据权利要求1所述的石油泥渣无害化聚能处理与资源化利用的方法和装置系统，其特征是，流程工艺为：石油泥渣预处理→热解焚烧→聚能利用→尾气除酸除尘处理→环保达标排放，本工艺是利用石油泥渣自身的热能进行蓄热焚烧形成的高能烟气，经二次蓄热燃烧形成聚能强辐射段，对经过预热段和对流段产生的汽水两相流进行干化产生亚临界超高压湿蒸汽，供油田生产使用。