一种油泥循环流化床环保节能型资源化处理系统 |
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| 申请号 | CN201910077923.X | 申请日 | 2019-01-28 | 公开(公告)号 | CN109628150B | 公开(公告)日 | 2023-12-22 |
| 申请人 | 大连科林能源工程技术开发有限公司; | 发明人 | 余传林; 张杰; 张翔武; 赵洪宇; 宋爱军; 王祺; 关小川; 余世玉; 余瀚坤; 曹威; 赵广播; 孙绍增; 蔡伟; 葛奡; | ||||
| 摘要 | |||||||
| 权利要求 | 1.一种油泥循环流化床环保节能型资源化处理系统，主要设备包括：油泥预处理与给料系统、循环流化床油泥焚烧系统、油泥流态化气化系统、焚烧侧烟气余热利用系统、焚烧侧烟气环保处理系统、气化侧反应气净化系统，其特征在于：所述油泥预处理与给料系统分为干油泥气化给料系统(1)，湿油泥给料系统(2)和干油泥燃烧给料系统(3)；干油泥气化给料系统(1)和干油泥燃烧给料系统(3)前连接到振动破碎机(3‑1)，振动破碎机(3‑1)后通过斗式提升输送机(3‑2)连接到干油泥储罐(3‑3)，干油泥储罐(3‑3)之后连接星型给料机(3‑ |
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| 说明书全文 | 一种油泥循环流化床环保节能型资源化处理系统技术领域[0001] 本发明涉及环保节能及废弃物资源化利用技术领域，具体是一种油泥循环流化床环保节能型资源化处理系统。 背景技术[0002] 含油污泥主要是指由于各种原因造成的原油与泥土形成的含油污泥,以及油田正常生产中系统带出的含油泥沙，主要成分是原油、泥和水。油泥主要产生于油田和炼油厂，按其来源划分主要分为三种：油田开采生产和作业施工中形成的落地油泥、各种储罐在自然沉降中产生的罐底泥、石油炼制中产生的“三泥”即隔油池底泥、浮选池浮渣和原油罐底泥。由于含油污泥中含有硫化物、苯系物、酚类、蒽类、芘类等有恶臭的有毒有害物质，而且原油中所含的某些烃类物质具有致癌、致畸、致突变作用，所以油田含油污泥已经被国家列入危险固体废弃物，按照危险废物进行管理。 [0003] 目前国内外处理含油污泥的方法一般有：焚烧法、生物处理法、热洗涤法、溶剂萃取法、化学破乳法、固液分离法等。在众多处理方法中，热分解处理油泥技术是比较有效的方法之一。热分解处理油泥技术的工作原理是在高温、无氧条件下，对油泥进行深度的热分解处理，使得油泥中的烃、胶质、沥青质以及其他有机物发生热解或是热缩合而得到的液相油品、气体、焦炭以及干泥沙等，采取冷凝回流的方法回收液体油品和有机物气体，处理后干泥沙中残留有害物质在满足环保标准条件下可直接排放。热分解处理技术分为高温分解法和低温处理法，高温分解法的工作温度可达1400℃，低温处理法的工作温度为800℃左右。热分解处理技术具有较高的技术含量，处理效果也比较理想，缺点是能耗较高，操作相对比较复杂。 [0004] 例如，申请号2015101167783的中国专利提供了一种油泥热解资源化利用方法及装置，利用油泥中组成物质的热不稳定性，通过旋转滚筒干燥器与热空气换热及流化床蒸馏器蒸馏方式间接换热，将油泥高效分解为固、液、气三相，再分别加以回收利用。本装置虽然对油泥处置彻底，能量回收率也较高，但是缺少必要的脱酸装置和除灰装置，排放出的烟气很难达到排放标准。 发明内容[0005] 本发明的目的是提供一种油泥循环流化床环保节能型资源化处理系统，以解决上述背景技术中提出的问题。 [0006] 为了实现上述目的，本发明提供以下技术方案：一种油泥循环流化床环保节能型资源化处理系统，主要设备包括：油泥预处理与给料系统、循环流化床油泥焚烧系统、油泥流态化气化系统、焚烧侧烟气余热利用系统、焚烧侧烟气环保处理系统、气化侧反应气净化系统。所述油泥预处理与给料系统分为干油泥气化给料系统，湿油泥给料系统和干油泥燃烧给料系统；干油泥气化给料系统和干油泥燃烧给料系统前连接到振动破碎机，振动破碎机后通过斗式提升输送机连接到干油泥储罐，干油泥储罐之后连接星型给料机，星型给料机之后设置螺旋给料机，螺旋给料机之后分别连接到循环流化床焚烧炉和气化反应器，所述的螺旋给料机靠近循环流化床焚烧炉侧斜向向炉膛布置有油泥燃烧播料风接口，避免循环流化床焚烧炉播料口过烧，所述的螺旋给料机靠近气化反应器侧斜向向气化反应器布置有利用余热锅炉自产的蒸汽作为油泥气化气化剂的播料风接口,一方面避免气化反应器内可燃气体溢出造成安全事故，另一方面避免空气作为播料风因空气有氧会产生燃烧的负面作用； [0007] 所述循环流化床油泥焚烧系统，包含循环流化床焚烧炉、循环流化床定向风帽、循环流化床一次风室、烟气侧一级气固旋风分离器、烟气侧二级气固旋风分离器、烟气二次燃烧室、热料分配器。所述循环流化床定向风帽位于循环流化床焚烧炉的下部布风板上，是将循环流化床一次风室分配的空气通过将一次风室与循环流化床焚烧炉隔开的布风板上布置的循环流化床定向风帽送入循环流化床焚烧炉的炉膛内；所述循环流化床焚烧炉的上部依次连接烟气侧一级气固旋风分离器和烟气侧二级气固旋风分离器；所述热料分配器位于烟气侧一级气固旋风分离器的下端，是将烟气侧一级气固旋风分离器分离下来的高温粉尘、床料等热料进行分配，高温粉尘、床料等热料因为携带热量，一部分为满足提供气化反应器油泥气化所需要的能量，另一部分送回循环流化床焚烧炉内给刚入炉的冷态油泥进行加热提供能量；所述烟气侧二级气固旋风分离器之后设置烟气二次燃烧室，将烟气侧二级气固旋风分离器分离出来的烟气燃烧至≥1100℃，且停留时间≥2s，目的是将烟气中未燃烬的有机物彻底焚毁以满足国家环保标准排放要求； [0008] 所述油泥流态化气化系统包含气化反应器、湿油泥气化雾化喷入口、气化反应器定向风帽、气化剂进口、气化剂分配室、返料器、气化产生的反应气出口，所述气化反应器前端连接干油泥气化给料系统，而气化反应器的上端安装湿油泥气化雾化喷入口和气化产生的反应气出口，所述的湿油泥气化雾化喷入口连接有雾化喷枪，而雾化喷枪连接到湿油泥给料系统；气化剂是本系统自产的540℃以上的过热蒸汽，所述气化反应器内的布风板上布置有气化反应器定向风帽，所述气化反应器定向风帽的下面是气化剂分配室，所述的返料器位于气化反应器下方，连接到循环流化床焚烧炉炉膛； [0009] 所述的焚烧侧烟气余热利用系统由蒸汽过热炉、空气预热器、余热锅炉蒸发器、余热锅炉省煤器、冷凝器、余热锅炉汽包、除氧水箱、过热器减温器、分汽缸组成，所述余热锅炉省煤器通过管路连接到余热锅炉汽包，余热锅炉汽包中设置汽水分离器，所述蒸汽过热炉内布置蒸汽过热器受热面，蒸汽过热器受热面分高温段蒸汽过热器受热面和低温段蒸汽过热器受热面，高温段蒸汽过热器受热面和低温段蒸汽过热器受热面之间通过集箱汇集联通，汇集集箱内设置过热器减温器，所述除氧水箱通过管路连接到冷凝器，水处理单元的软化水因在冷凝器吸热，输送到在除氧水箱中依靠水的温度和压力将水中溶解氧予以除氧，同时实现将气化气冷却，将气化气中的水蒸汽、原油凝结下来送到储油罐；所述蒸汽过热炉之后连接分汽缸，通过分汽缸的分配作用再分别连接到气化反应器底部的气化剂进口、余热锅炉的吹灰器和其他热用户； [0010] 所述的焚烧侧烟气环保处理系统由SNCR脱硝系统、SCR脱硝系统、烟气混合器、布袋除尘器、脱酸洗涤塔、引风机和烟囱组成，所述烟气混合器是一个较大的文丘里管，其喉部布置两个接口，一个接口连接活性炭喷入系统，目的是吸附烟气中可能存在的二噁英类有害物质，另一个接口连接消石灰喷入系统，目的是脱附与消除活性炭吸附的二噁英类有害物质；所述烟气混合器后部连接布袋除尘器，对油泥焚烧的烟气携尘及喷入的活性炭、消石灰进行气固分离，所述布袋除尘器后部连接脱酸洗涤塔，脱酸洗涤塔的上端设置碱液雾2‑ ‑ 化喷嘴，通过喷入雾化的碱液与烟气中SO3 、CL等酸根离子发生中和反应，达到脱酸的目的；所述SNCR脱硝系统通过氨气空气混合器Ⅱ连接到循环流化床焚烧炉炉膛出口处进行高温脱硝，所述SCR脱硝系统是通过氨气空气混合器Ⅰ连接到空气预热器烟气出口进入SCR脱硝装置之前的中温段烟道处进行中温脱硝； [0011] 所述的气化侧反应气净化系统包含气固旋风分离器、冷凝器、储油罐和储气柜，气固旋风分离器连接到气化产生的反应气出口，冷凝器连接到气固旋风分离器上部出口，通过锅炉给水吸热的方式将气化气中水蒸汽、原油、萘类物质、酚类物质凝结下来，所述冷凝器的下部出口连接到储油罐；经过冷凝器冷凝后的气化气可以通过水环压缩机送入储气柜存储待用，也可以直接并入燃气管网供生产生活使用。 [0012] 优选的，所述烟气侧一级气固旋风分离器和烟气侧二级气固旋风分离器带有内衬筒体等插件，内衬筒体与旋风分离器外壳体之间有一个空间夹层，该空间夹层使得携尘烟气进入旋风分离器后先与旋风分离器外壳体旋转流动到内衬筒体上，继续旋转流动，空间夹层之间形成了一种真空状态，携尘烟气的尘粒可在此空间夹层中依靠重力下降到旋风分离器底部；在旋风分离器底部设置落灰斗。 [0013] 本发明的有益效果在于通过处理油泥可以回收高燃烧值的煤气，实现油泥“无害化、减量化、资源化”的处理目的。本系统通过循环流化床焚烧炉和气固旋风分离器处理油泥，气固体成分彻底分离，可燃成分的资源回收利用率高且产出的可燃气体质量高，而产生的固体灰分可回收制作建材和锅炉余热被充分回收供生产和生活使用，最后排放的经处理的烟气完全满足国家环保标准的排放要求；并且主体设备布局紧凑，占用空间少，油泥处理流程简单。附图说明 [0014] 图1是本发明的整体系统流程图； [0015] 图2是气化室连接示意图； [0016] 图3是冷凝器布置示意图； [0017] 图4是干油泥燃烧给料系统布置示意图； [0018] 图5是烟气侧一级气固旋风分离器结构示意图； [0019] 图中：1、干油泥气化给料系统；2、湿油泥给料系统；3、干油泥燃烧给料系统；4、灰渣溢流口；5、落灰管；6、循环流化床一次风室；7、循环流化床定向风帽；8、循环流化床焚烧炉；9、SNCR炉内脱硝喷氨口；10、烟气侧一级气固旋风分离器；11、烟气侧二级气固旋风分离器；12、烟气二次燃烧室；13、蒸汽过热炉；14、空气预热器；15、SCR脱硝装置；16、余热锅炉蒸发器；17、余热锅炉省煤器；18、烟气混合器；19、布袋除尘器；20、脱酸洗涤塔；21、引风机；22、烟囱；23、分汽缸；24、油泥燃烧播料风；25、油泥气化播料风；26、热料分配器；27、湿油泥气化雾化喷入口；28、气化反应器；29、气化反应器定向风帽；30、气化剂进口；31、气化剂分配室；32、返料器；33、气化产生的反应气出口；34、气固旋风分离器；35、冷凝器；36、储油罐； 37、余热锅炉汽包；38、液氨罐；39、汽化器；40、缓冲罐；41、氨气空气混合器Ⅰ；42、氨气空气混合器Ⅱ；43、除氧水箱；44、过热器减温器；3‑1、振动破碎机；3‑2、斗式提升输送机；3‑3、干油泥储罐；3‑4、星型给料机；3‑5、螺旋给料机； 101、旋风分离器壳体；102、空间夹层；103、内衬筒体；104、落灰斗。 具体实施方式[0020] 下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明的优选实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，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，都属于本发明保护的范围。 [0021] 实施例1：请参阅图1‑图3，一种油泥循环流化床环保节能型资源化处理系统，主要设备包括：油泥预处理与给料系统、循环流化床油泥焚烧系统、油泥流态化气化系统、焚烧侧烟气余热利用系统、焚烧侧烟气环保处理系统、气化侧反应气净化系统等六个系统； [0022] 所述的油泥预处理与给料系统分为干油泥气化给料系统1、湿油泥给料系统2、干油泥燃烧给料系统3。干油泥气化给料系统1和干油泥燃烧给料系统3的干油泥经过振动破碎机3‑1破碎后，通过斗式提升输送机3‑2送到干油泥储罐3‑3，经星型给料机3‑4将破碎后细粒级的干油泥从干油泥储罐3‑3送入螺旋给料机3‑5中，再通过螺旋给料机3‑5分别送入循环流化床焚烧炉8和气化反应器28中进行燃烧和气化。所述的螺旋给料机3‑5靠近循环流化床焚烧炉8侧斜向向炉膛布置有油泥燃烧播料风24接口，避免循环流化床焚烧炉8播料口过烧，所述的螺旋给料机3‑5靠近气化反应器28侧斜向向气化反应器28布置有油泥气化播料风25接口，避免气化反应器28内可燃气体溢出造成安全事故。 [0023] 所述的循环流化床油泥焚烧系统包含循环流化床焚烧炉8、循环流化床定向风帽7、循环流化床一次风室6、烟气侧一级气固旋风分离器10、烟气侧二级气固旋风分离器11、烟气二次燃烧室12、热料分配器26，所述的循环流化床焚烧炉8是将预先填充的一定量的床料（粒级1‑3mm的石英砂）通过加入燃料点火加热至650℃以上后，投入干油泥，热态床料与干油泥通过一次风作用下，热态床料与干油泥呈悬浮流态化燃烧至850‑950℃；所述的循环流化床定向风帽7是将循环流化床一次风室6分配的空气送入循环流化床焚烧炉8炉膛内，并且使循环流化床定向风帽7承载的布风板上的物料朝同一方向流动。所述的烟气侧一级气固旋风分离器10、烟气侧二级气固旋风分离器11将循环流化床焚烧炉8焚烧油泥后产生的烟气及烟气携带的粉尘、床料通过旋风分离器进行气固分离；所述气固旋风分离器（10、 11）带有内衬筒体103，其与旋风分离器外壳体101之间有一个空间夹层102，该空间夹层102可实现携尘烟气进入旋风分离器后呈旋转流动，依靠矢量变化和重力作用，将携尘烟气中粉尘摔入空间夹层102中落入旋风分离器底部的落灰斗104中。所述的热料分配器26是将烟气侧一级气固旋风分离器10分离下来的高温粉尘、床料等热料进行分配，一部分热料分配为满足提供气化反应器28油泥气化所需要的能量，另一部分热料为多余热料，送回循环流化床焚烧炉8内给刚入炉的冷态油泥加热用。所述的循环流化床一次风室6将焚烧油泥所需要的一次空气分配给循环流化床定向风帽7，通过循环流化床定向风帽7向循环流化床焚烧炉8内提供燃烧所需要的一次空气。所述的烟气二次燃烧室12是将烟气侧二级气固旋风分离器11分离出来的烟气通过气化气燃烧至≥1100℃，且停留时间≥2s，确保油泥焚烧过程中产生的烟气中有机物以及其他有害物质彻底焚毁，以满足国家环保标准的要求。 [0024] 所述的油泥流态化气化系统包含气化反应器28、湿油泥气化雾化喷入口27、气化反应器定向风帽29、气化剂进口30、气化剂分配室31、返料器32、气化产生的反应气出口33。干油泥通过干油泥气化给料系统1送入气化反应器28中，与所述热料分配器26分配的热物料混合，与540℃以上过热蒸汽的气化剂一起进行气化反应；从湿油泥给料系统2泵送的湿油泥经雾化喷枪通过湿油泥气化雾化喷入口27送入气化反应器28中。因湿油泥含水一方面为气化提供了气化剂，另一方面可调节气化反应器28内温度。所述气化剂通过气化剂进口 30进入气化剂分配室31，进一步分配给气化反应器28内布风板上布置的气化反应器定向风帽29，通过气化反应器定向风帽29均匀、定向地送入气化反应器28内进行气化反应。所述的返料器32是将气化反应器28中已经气化完成剩余的油泥渣通过送料风和松料风将其送回循环流化床焚烧炉8内充分燃尽。所述的湿油泥气化雾化喷入口27连接有雾化喷枪，雾化喷枪是利用540℃以上的过热蒸汽作为雾化剂将湿油泥雾化为颗粒度≤100目的油泥雾滴颗粒，可以增大油泥颗粒的比表面积，有效提高雾化强度。 [0025] 所述的焚烧侧烟气余热利用系统是由蒸汽过热炉13、空气预热器14、余热锅炉蒸发器16、余热锅炉省煤器17、冷凝器35、余热锅炉汽包37、除氧水箱43、过热器减温器44、分汽缸23组成。所述的蒸汽过热炉13是将从除氧水箱43泵抽的除氧水送入余热锅炉省煤器17中，经烟气余热加热后送至余热锅炉汽包37，余热锅炉汽包37通过与余热锅炉蒸发器16的连接管路将锅炉水送至余热锅炉蒸发器16中，经烟气余热加热后余热锅炉蒸发器16产生的汽水混合物通过连接管路送回余热锅炉汽包37中，经余热锅炉汽包37中汽水分离器分离，分离出来的饱和蒸汽送入蒸汽过热炉13对流过热器中通过高温余热烟气进行加热，使饱和蒸汽过热，过热器出口蒸汽温度的调整通过泵抽除氧水箱43中的锅炉给水送至过热器减温器44中进行，所述的过热器减温器44有两种减温方式，方式一是可直接喷水减温，将锅炉给水直接喷入过热蒸汽中予以调节过热蒸汽的温度，方式二是通过间壁式面式减温将减温水送回除氧水箱43中。所述的除氧水箱43中的锅炉给水是将符合锅炉水质要求的软化水泵送至冷凝器35中，利用气化气的高温余热通过冷凝器35中受热面将软化水加热，在除氧水箱43中予以除氧，一方面利用了气化气的高温余热，另一方面实现了锅炉给水升温至105℃达到除氧目的，同时实现将气化气冷却，将气化气中的水蒸汽、原油凝结下来。蒸汽过热炉13产生的过热蒸汽送入分汽缸23，通过分汽缸23的汇集、分配作用将过热蒸汽分配为多股蒸汽流分别送至不同设备使用，其一是将一股蒸汽流作为气化剂送至气化反应器28底部的气化剂进口30内，供油泥气化反应使用，其二是将一股蒸汽流作为余热锅炉蒸汽吹灰使用，多余蒸汽流供其他热用户使用。 [0026] 所述的焚烧侧烟气环保处理系统由烟气混合器18、布袋除尘器19、脱酸洗涤塔20、引风机21、烟囱22、SNCR脱硝系统和SCR脱硝系统组成。所述的烟气混合器18是一个较大的文丘里管，该文丘里管喉部布置两个接口，一个接口连接活性炭喷入系统，目的是吸附烟气中可能存在的二噁英类有害物质，另一个接口连接消石灰喷入系统，目的是脱附与消除活性炭吸附的二噁英类有害物质。所述的布袋除尘器19是对油泥焚烧的携尘烟气及喷入的活性炭、消石灰进行气固分离，确保烟气的粉尘排放完全符合国家环保标准要求。所述的脱酸洗涤塔20是通过抽取沉淀池中碱液雾化喷入塔内，与除尘后的烟气中酸性气体发生中和反应达到脱酸目的。所述的SNCR脱硝系统和SCR脱硝系统，前者是向循环流化床焚烧炉8炉膛出口高温烟气侧喷入从缓冲罐40泵抽送至氨气空气混合器Ⅱ42的氨气空气混合气体进行高温脱硝，后者是向空气预热器14烟气出口进入SCR脱硝装置15之前的中温段烟道喷入从缓冲罐40泵抽送至氨气空气混合器Ⅰ41的氨气空气混合气体进行中温脱硝。 [0027] 所述的气化侧反应气净化系统包含气固旋风分离器34、冷凝器35、储油罐36和储气柜组成。气固旋风分离器34将气化气进行气固分离，冷凝器35是通过锅炉给水的吸热将气化气中水蒸汽、原油、萘类物质、酚类物质凝结下来，送入储油罐36作为化工、炼油原材料。经过冷凝器35冷凝后的气化气可以通过水环压缩机送入储气柜储存待用，也可直接并入燃气管网供生产、生活使用。 [0028] 在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“设置”、“连接”、“布置”、等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定，对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。 |
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