RU2709648C1

RU2709648C1 - Induction thermal desorption unit for thermal decontamination of industrial oil-containing wastes

Info

Publication number: RU2709648C1
Application number: RU2019112067A
Authority: RU
Inventors: Павел Владимирович Щукин
Original assignee: Общество с ограниченной ответственностью "Пи Эм Ай Системс"
Priority date: 2019-04-22
Filing date: 2019-04-22
Publication date: 2019-12-19

Abstract

FIELD: waste processing and disposal.

SUBSTANCE: invention relates to devices for processing and recycling oil sludge and soil contaminated with oil or oil products. Induction thermal desorption unit for thermal decontamination of industrial oil-containing wastes comprises working platform with ladder, unit for supply of initial material, output of which is connected to input of heat treatment module, output of which by solid product is connected to unit for unloading of dried material, and by gaseous product – to unit for purification of gases. Heat treatment module is made with contactless annular induction heating system and comprises jacket filled with liquid metal heat carrier. Outlets of the gas cleaning unit are connected to the condensation and separation unit, as well as to the uncondensed gases cleaning unit. Outputs of condensation and separation unit are connected via cooling system unit to accumulation tanks. Initial material supply unit contains a hopper, in which there are at least two mixers, a feeding conveyor. On the upper part of the initial material supply unit hopper there is an additional level sensor of the processed material. Unloading unit comprises unloading hopper, unloading auger, solid phase control bin, on upper part of which level sensor of processed material is installed, and rotary valve.

EFFECT: obtaining a mobile, easily mounted, universal plant for processing solid materials of any degree of moisture contaminated with organic materials.

8 cl

Description

Изобретение относится к устройствам по переработке и утилизации нефтешлама и загрязненного нефтью или нефтепродуктами грунта.The invention relates to a device for the processing and disposal of oil sludge and contaminated with oil or oil products soil.

Известна (RU, патент 2250123, опубл. 20.04.2005) установка для обезвреживания ила и земли, загрязненных стойкими органическими веществами, в том числе и нефтематериалами, содержащая вращающуюся барабанную печь с косвенным обогревом, соединенную с камерами загрузки и выгрузки, узел экстракции, топку дожигания, имеющую систему газоходов, и скруббер.Known (RU, patent 2250123, publ. 04/20/2005) installation for the disposal of sludge and land contaminated with persistent organic substances, including petroleum materials, containing a rotary drum furnace with indirect heating, connected to the loading and unloading chambers, extraction unit, firebox afterburning, having a system of flues, and a scrubber.

Однако указанная известная установка является довольно сложной в конструктивном исполнении, что является неоправданным при утилизации, например, нефтезагрязненных грунтов и твердых бытовых отходов.However, this known installation is rather complicated in design, which is unjustified in the disposal, for example, of oil-contaminated soils and solid household waste.

Известна (SU, авторское свидетельство 397729, опубл. 1.11.1973) установка для термического разложения углеродсодержащих материалов, содержащая топку, вращающуюся печь термообработки и разгрузочное и загрузочное устройство, при этом указанная печь состоит из вращающегося барабана и из соосно установленной внутри него реторты с образованием кольцевого зазора между ними. В указанной известной установке нагрев исходного подготовленного к обезвреживанию материала, находящегося в реторте, осуществляется подачей в кольцевой зазор дымовых газов, образующихся от сжигания топлива и от сжигания пиролизных газов.Known (SU, copyright certificate 397729, publ. 11/11/1973) installation for the thermal decomposition of carbon-containing materials, containing a furnace, a rotary heat treatment furnace and a discharge and loading device, while this oven consists of a rotary drum and a retort coaxially installed inside it with the formation annular gap between them. In the specified known installation, the heating of the initial material prepared for neutralization, located in the retort, is carried out by feeding into the annular gap flue gases generated from burning fuel and from burning pyrolysis gases.

Однако указанная известная установка не обеспечивает высокой степени обезвреживания промышленных и бытовых отходов, ввиду неравномерности температуры поверхности реторты, контактирующей с исходным материалом, т.к. этот материал по реторте идет прямотоком с дымовыми газами, идущими в кольцевом зазоре, и вследствие охлаждения при движении не обеспечивают поддержание высокой температуры на всем протяжении пути. Это делает процесс обезвреживания неэффективным.However, this known installation does not provide a high degree of neutralization of industrial and household waste, due to the uneven temperature of the surface of the retort in contact with the starting material, because this material is retracted through the direct flow with flue gases flowing in the annular gap, and due to cooling during movement they do not provide high temperature throughout the entire path. This makes the decontamination process ineffective.

Известна (RU, патент 2341547, опубл. 20.12.2008) установка по переработке нефтешлама, включающая термодесорбер, содержащий с регулируемым углом наклона вращающийся барабан с горелкой, блок очистки газа с дымососом и узлом переключения потока газа, испаритель, содержащий с регулируемым углом наклона вращающийся барабан и фракционный блок с секционным кондесатосборником и фракционными тарелками, причем на корпусе фракционного блока имеются ребра воздушного охлаждения и эжекторная насадка для более интенсивного охлаждения и более полной конденсации нефтепродуктов, извлекаемых из нефтешлама.Known (RU, patent 2341547, publ. 12/20/2008) an oil sludge processing plant including a thermal desorber comprising a rotatable drum with a burner with an adjustable angle, a gas purification unit with a smoke exhauster and a gas flow switching unit, an evaporator containing a rotatable angle with a gas a drum and a fractional block with a sectional condensate collector and fractional plates, moreover, on the case of the fractional block there are air-cooling fins and an ejector nozzle for more intensive cooling and more complete condensation AI oil, extracted from the sludge.

Недостатком известной установки следует признать ее конструктивную сложность.A disadvantage of the known installation should recognize its structural complexity.

Наиболее близким аналогом разработанного устройства можно признать (RU, патент 2643872, опубл. 06.02.2018), характеризующий термическую десорбционную установку для термического обезвреживания промышленных нефтесодержащих отходов. Известная установка содержит блок подачи исходного материала, выход которого соединен с входом модуля процесса, выход которого по твердому продукту подключен к блоку выгрузки осушенного материала, а по газообразному продукту - к блоку очистки газов, выходы которого подключены к блоку конденсации и сепарации, а также к блоку очистки неконденсированных газов, выходы блока конденсации и сепарации подключены через блок системы охлаждения к накопительным емкостям, при этом блок подачи исходного материала содержит бункер, по меньшей мере, две мешалки, питающий конвейер и рабочую площадку с лестницей, причем на верхней части бункера блока подачи исходного материала дополнительно установлен датчик уровня обрабатываемого материала, блок выгрузки содержит разгрузочный бункер, разгрузочный шнек, бункер контроля твердой фазы, на верхней части которого установлен датчик уровня обработанного материала, и поворотный клапан.The closest analogue of the developed device can be recognized (RU, patent 2643872, publ. 02/06/2018), which characterizes the thermal desorption unit for the thermal neutralization of industrial oily waste. The known installation comprises a source material supply unit, the output of which is connected to the input of the process module, the output of which is connected via a solid product to the discharge unit of the dried material, and by a gaseous product to a gas purification unit, the outputs of which are connected to a condensation and separation unit, as well as the unit for cleaning non-condensed gases, the outputs of the unit for condensation and separation are connected through the cooling system unit to the storage tanks, while the source material supply unit contains a hopper of at least two a mixer, a feed conveyor and a working platform with a ladder, and on the upper part of the hopper of the source material supply unit an additional level sensor of the processed material is installed, the unloading unit contains an unloading hopper, an unloading screw, a solid phase control hopper, on the top of which a level sensor of the processed material is installed and rotary valve.

Недостатком известной установки следует признать не эффективную систему нагрева обрабатываемых нефтесодержащих отходов, что ограничивает по влажности номенклатуру перерабатываемых материалов.A disadvantage of the known installation should be recognized as an inefficient heating system for processed oily waste, which limits the range of processed materials in terms of humidity.

Техническая проблема, решаемая посредством разработанного устройства, состоит в разработке конструкции установки, способной перерабатывать твердые материалы, любой степени влажности, загрязненные органическими материалами.The technical problem solved by the developed device consists in developing a plant design capable of processing solid materials, of any degree of humidity, contaminated with organic materials.

Технический результат, достигаемый при реализации разработанной установки, состоит в получении мобильной, легко монтируемой, универсальной установки переработки твердых материалов любой степени влажности, загрязненных органическими материалами.The technical result achieved by the implementation of the developed installation is to obtain a mobile, easily mounted, universal installation for processing solid materials of any degree of moisture contaminated with organic materials.

Для достижения указанного технического результата предложено использовать разработанную термическую десорбционную установку для термического обезвреживания промышленных нефтесодержащих отходов. Разработанная установка содержит блок подачи исходного материала, выход которого соединен с входом модуля термической обработки, выход которого по твердому продукту подключен к блоку выгрузки осушенного материала, а по газообразному продукту - к блоку очистки газов, выходы которого подключены к блоку конденсации и сепарации, а также к блоку очистки несконденсированных газов, выходы блока конденсации и сепарации подключены через блок системы охлаждения к накопительным емкостям, при этом блок подачи исходного материала содержит бункер, в котором размещены, по меньшей мере, две мешалки, питающий конвейер, и рабочую площадку с лестницей, причем на верхней части бункера блока подачи исходного материала дополнительно установлен датчик уровня обрабатываемого материала, блок выгрузки содержит разгрузочный бункер, разгрузочный шнек, бункер контроля твердой фазы, на верхней части которого установлен датчик уровня обработанного материала, и поворотный клапан, причем модуль термической обработки выполнен с бесконтактной кольцевой индукционной системой нагрева и содержит рубашку, наполненную жидкометаллическим теплоносителем.To achieve the specified technical result, it is proposed to use the developed thermal desorption unit for the thermal neutralization of industrial oily waste. The developed installation contains a source material supply unit, the output of which is connected to the input of the heat treatment module, the output of which is connected via a solid product to the discharge unit of the dried material, and by the gaseous product to a gas purification unit, the outputs of which are connected to the condensation and separation unit, and to the non-condensed gas purification unit, the outputs of the condensation and separation unit are connected through the cooling system unit to storage tanks, while the source material supply unit contains a hopper, in which at least two stirrers are placed, a feed conveyor, and a working platform with a ladder, moreover, a level sensor of the processed material is additionally mounted on the upper part of the hopper of the source material supply unit, the unloading unit contains an unloading hopper, an unloading screw, a solid phase control hopper, on the upper part of which a level sensor of the processed material is installed, and a rotary valve, the heat treatment module is made with a contactless ring induction heating system and contains rub shku filled with liquid metal coolant.

Выполнение блока термической обработки с бесконтактной кольцевой индукционной системой нагрева и с рубашкой, наполненной жидкометаллическим теплоносителем (олово или свинец) позволяет более равномерно и с меньшими тепловыми потерями прогревать твердые материалы любой степени влажности, загрязненные органическими материалами, для выделения из них органических примесей.The implementation of the heat treatment unit with a non-contact ring induction heating system and with a jacket filled with liquid metal coolant (tin or lead) allows more uniformly and with less heat loss to heat solid materials of any degree of moisture contaminated with organic materials to separate organic impurities from them.

В предпочтительном варианте реализации разработанной установки все указанные блоки установлены в контейнере. Это облегчает монтаж и эксплуатацию установки.In a preferred embodiment of the developed installation, all of these blocks are installed in the container. This facilitates installation and operation of the installation.

Преимущественно модуль термической обработки состоит из каскада камер.Advantageously, the heat treatment module consists of a cascade of chambers.

Установка может дополнительно содержать операторскую, в которую подведены контролирующая и управляющая линии установки.The installation may additionally contain a camera room, which summed up the control and control lines of the installation.

В предпочтительном варианте реализации блок подачи исходного материала содержит бункер, по меньшей мере, две мешалки, питающий конвейер и рабочую площадку с лестницей. Бункер корытообразной формы предназначен для сухих, сыпучих, жидких и вязких шламов. Материал, находящийся в бункере, препятствует поступлению атмосферного воздуха, в состав которого входит кислород, внутрь камеры термообработки, что позволяет изолировать процесс сушки от попадания кислорода и воспламенения газа. Две встроенные мешалки предназначены для перемешивания материала с любой нужной скоростью и различными интервалами времени. На верхней части бункера может быть установлен датчик уровня материала. По сигналу этого датчика включают питающий контейнер или насос, если уровень материала в бункере становится критическим. Питающий конвейер выполнен с возможностью подачи исходного материала в значительном диапазоне скоростей подачи. Скорость подачи исходного материала контролирует система управления, что позволяет контролировать и регулировать количество материала в камере термообработки с целью поддержания заданной рабочей температуры и стабильного режима технологического процесса переработки. Рабочая площадка с лестницей предназначены для удобства оператора контролировать процесс визуально, а также проведения ремонтных работ.In a preferred embodiment, the source material supply unit comprises a hopper, at least two mixers, a feed conveyor and a work platform with a ladder. The trough-shaped hopper is designed for dry, loose, liquid and viscous sludge. The material located in the hopper prevents the entry of atmospheric air, which includes oxygen, into the heat treatment chamber, which makes it possible to isolate the drying process from oxygen ingress and gas ignition. Two built-in mixers are designed to mix the material at any desired speed and at various time intervals. A material level sensor can be installed on top of the hopper. At the signal of this sensor, a supply container or pump is turned on if the material level in the hopper becomes critical. The feed conveyor is configured to feed source material over a significant range of feed rates. The feed rate is controlled by a control system that allows you to control and adjust the amount of material in the heat treatment chamber in order to maintain a given operating temperature and a stable mode of the processing process. A working platform with a ladder is intended for the convenience of the operator to control the process visually, as well as for repair work.

В предпочтительном варианте реализации модуль процесса содержит, 3-х каскадную камеру термообработки, выполненную из износостойкой стали с наличием емкостной рубашки, наполненной жидкометаллическим теплоносителем, что позволяет производить равномерную тепловую обработку материала в сочетании с качественным его перемешиванием и бесконтактную кольцевую индукционную систему нагрева. Фактически модуль термообработки представляет десорбционную камеру. Камера оснащена шнеком-смесителем, который обеспечивает движение материала к месту выгрузки прокаленного шлама. Скорость вращения шнека-смесителя можно регулировать в зависимости от природных данных перерабатываемого материала. Ножи и скребки установлены таким образом, чтобы размазывать материал по стенкам камеры, который так лучше сохнет, а скребок счищает высохший материал, который медленно двигается к разгрузочному бункеру, постоянно перемешиваясь, что способствует удалению остатков влаги и углеводородов. В процессе чего жидкая фаза переходит в газообразную фазу. Система нагрева представляет собой нагрев жидкометаллического теплоносителя с использованием кольцевых индукторов и поддержание температурного режима, заданного оператором.In a preferred embodiment, the process module comprises a 3-stage heat treatment chamber made of wear-resistant steel with a capacitive jacket filled with a liquid metal coolant, which allows uniform heat treatment of the material in combination with high-quality mixing and a non-contact ring induction heating system. In fact, the heat treatment module represents a desorption chamber. The chamber is equipped with a screw mixer, which ensures the movement of the material to the place of discharge of calcined sludge. The rotation speed of the screw mixer can be adjusted depending on the natural data of the processed material. Knives and scrapers are installed in such a way as to spread the material along the walls of the chamber, which dries better, and the scraper cleans the dried material, which slowly moves to the discharge hopper, constantly mixing, which helps to remove residual moisture and hydrocarbons. In the process of which the liquid phase passes into the gaseous phase. The heating system is the heating of a liquid metal coolant using ring inductors and maintaining the temperature set by the operator.

В предпочтительном варианте реализации блок выгрузки содержит разгрузочный бункер с контролем твердой фазы, ворошитель, поворотный клапан, разгрузочный шнек, увлажнитель и гранулятор. Осушенный материал через боковое отверстие в камере термообработки поступает в разгрузочный бункер, который постоянно перемешивается ворошителем до поворотного клапана, при одновременном поддержании уровня термообработанного материала как затвора от попадания воздуха внутрь десорбционной камеры. Для контроля уровня твердой фазы может быть использован датчик уровня. После материал поступает в разгрузочный шнек и переносится в увлажнитель твердой фазы, в котором материал увлажняется до допустимой консистенции. Увлажненный материал перемещается в шнековый экструдер, который придает определенную форму.In a preferred embodiment, the discharge unit comprises a solid phase discharge hopper, agitator, rotary valve, discharge screw, humidifier and granulator. The dried material through a side hole in the heat treatment chamber enters the discharge hopper, which is constantly mixed with a tedder to a rotary valve, while maintaining the level of heat-treated material as a shutter from air entering the desorption chamber. A level sensor can be used to monitor the level of the solid phase. After that, the material enters the discharge screw and is transferred to a solid phase humidifier, in which the material is moistened to an acceptable consistency. The wetted material is transferred to a screw extruder, which gives a certain shape.

В предпочтительном варианте реализации блок системы очистки газов содержит газовую трубу с встроенным шнеком, предназначенным для очистки газовой трубы и двух ступенчатый газовый скруббер. Блок содержит две линии очистки газа. Первая линия представляет собой газовую трубу, снабженную шнеком. При прохождении через нее паров, образовавшихся в десорбционной камере, мелкие твердые частицы ударяются о лопасти шнека и оседают на них. По мере накопления твердых частиц в газовой трубе включают шнек и перемещают осевшие частицы в камеру десорбции. Вторая линия очистки представляет собой двух ступенчатый газовый скруббер, при прохождении которого твердые частицы соприкасаются с масляным потоком, сорбируют на своей поверхности масло, тяжелеют и оседают вниз. В скруббере конденсируется небольшое количество паров, чтобы скруббер мог самоочищаться от осевшей пыли. В скруббере может быть дополнительно установлен датчик, контролирующий содержание жидкости в скруббере. При необходимости излишки жидкости откачивают в емкость питающего бункера. Второй вариант пропускать через фильтр, после чего использовать конечный продукт для горелок.In a preferred embodiment, the gas cleaning system unit comprises a gas pipe with a built-in screw for cleaning the gas pipe and a two-stage gas scrubber. The block contains two gas purification lines. The first line is a gas pipe equipped with a screw. When passing through it the vapors formed in the desorption chamber, small solid particles hit the auger blades and settle on them. As solid particles accumulate in the gas pipe, the screw is turned on and the settled particles are transferred to the desorption chamber. The second cleaning line is a two-stage gas scrubber, during the passage of which solid particles come into contact with the oil flow, sorb oil on its surface, become heavier and settle down. A small amount of vapor condenses in the scrubber so that the scrubber can self-clean from settled dust. An additional sensor can be installed in the scrubber to monitor the liquid content in the scrubber. If necessary, excess liquid is pumped into the capacity of the feed hopper. The second option is to pass through the filter, and then use the final product for the burners.

В предпочтительном варианте реализации блок конденсации и сепарации содержит теплообменники, водяные компенсаторы, сепаратор нефти и воды. Блок конденсации и сепарации также имеет несколько степеней конденсации. На первой степени конденсации очищенный газ проходит через охлажденные пластины. На второй ступени конденсация проходит за счет прохождения газов через охлажденные трубки и орошения воды посредством множества форсунок, что приводит к полной конденсации паров. На следующей ступени происходит разделения сконденсированной жидкости на фракции за счет действия гравитационного сепаратора, при этом жидкость делится на нефтяную и водную фракции, которые поступают из сепаратора в отдельные накопители.In a preferred embodiment, the condensation and separation unit comprises heat exchangers, water compensators, an oil and water separator. The condensation and separation unit also has several degrees of condensation. In the first degree of condensation, the purified gas passes through chilled plates. In the second stage, the condensation takes place due to the passage of gases through the cooled tubes and irrigation of water through a plurality of nozzles, which leads to complete condensation of the vapor. At the next stage, the condensed liquid is divided into fractions due to the action of the gravitational separator, while the liquid is divided into oil and water fractions, which come from the separator into separate storage tanks.

В предпочтительном варианте реализации блок очистки неконденсированных газов содержит, по меньшей мере, угольный фильтр. Незначительное количество не сконденсировавшихся паров отводят через маленькую емкость с водой (гидрозатвор) и угольный фильтр в атмосферу.In a preferred embodiment, the non-condensed gas purification unit comprises at least a carbon filter. A small amount of non-condensing vapor is discharged through a small container of water (water trap) and a carbon filter into the atmosphere.

Также установка содержит систему охлаждения, которая поддерживает необходимый температурный режим во всех блоках установки.The installation also contains a cooling system that maintains the necessary temperature conditions in all units of the installation.

Установка может перерабатывать как свежие отходы бурения, так и отходы, прошедшие осушение на вертикальной центрифуге или на отжимающем оборудовании. Кроме того, установка способна перерабатывать нефтяной шлам из старых шламовых амбаров. Желательно предварительно из старого шлама механически удалить крупные инородные включения.The installation can process both fresh drilling waste and waste that has been dried in a vertical centrifuge or in wringing equipment. In addition, the plant is capable of processing oil sludge from old sludge pits. It is advisable to first mechanically remove large foreign inclusions from the old sludge.

Claims

1. Induction thermal desorption installation for the thermal neutralization of industrial oily waste, containing a feed unit for the source material, the output of which is connected to the input of the heat treatment module, the output of which is connected to the discharge unit of the dried material through a solid product and to a gas purification unit, the outputs of which are connected to the condensation and separation unit, as well as to the unit for cleaning non-condensed gases, the outputs of the condensation and separation unit are connected through the unit with cooling systems to storage tanks, wherein the source material supply unit comprises a hopper in which at least two mixers are located, a feed conveyor, and a working platform with a ladder, and a level sensor of the processed material is additionally mounted on the upper part of the hopper of the source material supply unit , the unloading unit contains an unloading hopper, an unloading auger, a solid phase monitoring hopper, on the upper part of which a level sensor of the processed material is installed, and a rotary valve, characterized by That the thermal processing unit is adapted to noncontact annular induction heating system and comprises a jacket filled with liquid metal coolant.

2. Installation according to claim 1, characterized in that the blocks are installed in the container.

3. Installation according to claim 1, characterized in that the heat treatment module consists of 3 sections.

4. Installation according to claim 1, characterized in that the heat treatment module consists of a cascade of chambers.

5. Installation according to claim 1, characterized in that the unloading unit contains a humidifier and a granulator of the material.

6. Installation according to claim 1, characterized in that the gas cleaning system unit comprises a gas pipe with a built-in screw and a two-stage gas scrubber.

7. Installation according to claim 1, characterized in that the condensation and separation unit comprises heat exchangers, water compensators, a gravity separator configured to separate oil and water.

8. Installation according to claim 1, characterized in that the unit for cleaning non-condensed gases contains at least a carbon filter.