含油污泥中溫熱解碳化處理裝置研制與應用

車繼勇，申振坤，何 偉，馬永剛

（1.蘭州石油機械研究所，甘肅蘭州 730070；2.長慶采油五廠工藝所，陜西西安 710018；3.中國石油天然氣股份有限公司吐哈油田分公司，新疆哈密 839000；4.甘肅藍科石化高新裝備股份有限公司，甘肅蘭州 730070）

0 引言

油田生產過程中含油污泥的來源眾多、成分復雜、處理困難。根據《國家危險廢物名錄》規定，含油污泥屬于危險廢物管理的范圍。《國家清潔生產促進法》要求必須對含油污泥進行無害化處理。油田生產產生的污泥處理一直是油田生產企業的一項難題。隨著國家環保法規的實施，對于危廢處理有明確的規定，以往不規范的處理方式將觸犯法律（如集中掩埋、偏僻堆積等）。含油污泥資源化利用，無害化、減量化處理技術將成為今后研究的必然趨勢。含油污泥以往的處理方式可分為熱處理法、物理化學法和生物法，近年來，在此基礎上進行技術細化，混合處理也涌現了新型處理技術。本文將著重介紹含油污泥的中溫熱解碳化處理技術工藝及設備應用。

1 含油污泥處理工藝對比（表1）

表1 污泥處理工藝對比

2 中溫熱解碳化處理工藝

2.1 裝置組成

中溫熱解碳化處理裝置主要由污泥輸送系統、熱解碳化系統、尾氣凈化系統組成。熱源技術采用電磁感應，高頻電磁感應電源控制溫度60～600 ℃，處理方式為間開（減壓方式）。

（1）污泥輸送系統：污泥儲存料倉、污泥輸送柱塞泵。

（2）熱解碳化系統：反應釜、冷凝器、油水回收槽、冷卻裝置、電磁感應加熱系統、真空系統、氣動排渣、制氮機等。

（3）尾氣凈化系統：包含引風機、脫硫裝置、廢氣凈化裝置。

2.2 處理流程（圖1）

（1）污泥處理流程：污泥輸送系統→污泥儲存料倉→柱塞泵（向反應釜供料）熱解→熱解反應釜（在負壓狀態下，水、油、其他有機物迅速裂解、氣化）→冷凝器→冷卻系統→油水回收尾氣凈化→引風機→脫硫裝置→廢氣凈化→排放。

上料泵將污泥送入反應釜中，根據物料的不同設置不同的反應溫度，反應釜內裝配特殊構造的攪拌槳葉，隨著攪拌槳葉的轉動，熱解裝置內的油泥被推送到高溫反應釜內腔壁上，在槳葉和重力的作用下，尚未完成熱裂解、較重的油泥會先被拋到反應釜內腔壁上進行裂解、碳化，如此反復運行，快速達到熱交換的目的。只需45～60 min 含油污泥中的有機物就可以完成碳化。同時利用真空泵對反應釜抽真空，降低處理物中液體的蒸發溫度，進一步提高工作效率。將污泥中的油分和水分加熱蒸發后進入冷卻系統，冷卻后回收油水混合物，油水混合物再經過油水分離器分離后，水進站內污水處理系統，油進油罐暫存。不凝氣經脫硫后進入尾氣凈化裝置處理后達標外排，固渣集中存放合理利用。

（2）尾氣凈化系統：由脫硫罐、凈化裝置主機、引風機及電控柜組成，凈化裝置主機由換熱器、催化床、阻火過濾器和防爆裝置組成，阻火過濾器位于進氣管道上。尾氣凈化工藝流程見圖2。

2.3 設備參數（表2）

表2 中溫熱解碳化處理裝置設備參數

2.4 控制系統

控制系統分系統控制單元數據集中控制，也可分系統控制，由PLC、執行變頻器、觸摸屏、數據通信電纜、單元動力電纜、脫附處理控制程序軟件及相關儀表及設備組成。

可編程序控制器是各分系統控制核心，采用模塊化設計，實時采集相關參數，如泵排量、設備主要運轉部件溫度、流體壓力等參數，通過執行變頻器調整電機轉速，控制污泥投加、脫附反應進度、冷凝液回收分離、不凝氣體凈化，以實現含油污泥熱脫附、回收油凈化等處理目的。各處理單元的流程全屏顯示于彩色觸摸屏上，所有控制參數均可在觸摸屏上設置、修改，人機界面友好，簡潔直觀。

控制系統設置故障報警和自動保護功能，實時監控可燃氣體濃度，重要部位含氧量，脫附系統過壓、超溫自動報警保護，系統可實現遠程操作控制。整套處理裝置所有數據參數采集通過屏蔽通信電纜傳輸，提高系統的穩定性、可靠性。

2.5 運行特點

（1）加熱方式安全快速。采用電磁感應方式加熱，熱效率90%以上，溫度可精確控制。

（2）安全系數高。整個處理系統采用隔氧、密閉流程設計，間歇進料、間歇出料，解決了運行過程中易堵塞，導致停運的問題；系統設計了氮氣保護（可利用現場的氮氣）、外部可燃氣體和爐體內部含氧量在線檢測裝置，處理過程無二噁英等有害物質產生，全套電氣系統均采用防爆設計（防爆等級EXDIIBT4），系統運行安全、可靠；排渣系統設計冷卻和揚塵收集裝置，避免粉塵污染，改善工人的操作環境，保障工人職業健康，清潔生產。

（3）反應釜內安裝有獨創的攪拌、排出渦輪刮片，可預防反應釜內壁殘渣結焦。殘渣可自動排出。構造簡單，便于操作。

（4）自動化程度高。人性化設計，自動化程度高，流量、溫度、壓力、可燃氣體報警等在線監測與控制，提高了生產效率，降低了勞動強度，降低了運行成本。

（5）橇裝化設計。整套裝置橇裝模塊化設計，固定擺放和橇裝移動式兩種配置。

3 結語

中溫熱解碳化處理裝置先后應用于冀東油田含油污泥處理、番禺油田油基泥漿處理、東江環保油泥處理（惠煉）等項目，處理效果得到用戶的認可及當地環保部門的驗收通過。處理后的殘渣：含油≤2%，可低至0.1%；處理后大氣污染物排放符合GB 16297—1996《大氣污染物綜合排放標準》、GB 18484—2020《危險廢物焚燒污染控制標準》、GB 14554—1993《惡臭污染物排放標準》。后期又對整套系統參數及設備配置進行了優化調整，該裝置也可應用于醫藥、餐廚垃圾等行業的含油固廢處理。