含油污泥熱解脫附技術(shù)工程應用現(xiàn)狀及建議

摘要：油氣勘探、開發(fā)、集輸、儲運及煉化等作業(yè)過程中不可避免地產(chǎn)生了大量的含油污泥，被列入《國家危險廢物名錄》HW 08類危險廢物。在目前我國環(huán)保法律法規(guī)、標準規(guī)范等嚴格要求下，含油污泥熱解脫附技術(shù)無疑是一個技術(shù)成熟、效果顯著、市場認可度高和政策支持度高的無害化和資源化技術(shù)。因此，對含油污泥熱解脫附技術(shù)工藝和設備的工程應用情況進行分析和總結(jié)，并針對問題提出技術(shù)建議，以期為環(huán)保領域的學者和從業(yè)者在工藝和設備的研究和選型方面提供參考。

關(guān)鍵詞：含油污泥；危險廢物；熱解脫附

引言

油氣勘探開發(fā)、集輸、儲運、煉化等作業(yè)過程中不可避免地會產(chǎn)生大量的含油污泥，常見的有落地油泥、管道刺漏污染的含油土壤、罐底油泥、煉廠含油浮渣和底泥、廢棄油基泥漿和巖屑，其中含油率5%～50%、含水率8%～90%，具有毒性（Toxicity，T）、易燃性（Ignitability，I）等危險特性，被列入《國家危險廢物名錄》HW08類危險廢物。因其來源、產(chǎn)生環(huán)節(jié)及各地政策法規(guī)和技術(shù)標準各不相同，其處理技術(shù)主要有離心法、化學熱洗法、熱解脫附法、焚燒法、萃取法、微生物修復法等[1][2]。

2016年新環(huán)保法頒布以后，油田和煉化企業(yè)對含油污泥的減量化、無害化和資源化處理更加重視，含油污泥熱解脫附技術(shù)相繼在各油田和煉化企業(yè)試驗并推廣應用，剩余固相含油率可達0.3%以下，廢礦物油回收率可達80%～90%，整體上取得了良好的污染治理效果和可觀的礦物油回收經(jīng)濟效益。經(jīng)過多年實踐和升級，熱解脫附技術(shù)日趨成熟，熱解脫附設備實現(xiàn)了連續(xù)、安全、穩(wěn)定、自動化運行，目前該技術(shù)已成為含油污泥環(huán)保治理領域的主流技術(shù)。

1含油污泥特性

含油污泥主要類型有落地油泥、含油土壤、罐底油泥、含油浮渣和底泥、油基巖屑。含油污泥多呈黑色或黑棕色，以及呈固態(tài)、粘稠半固態(tài)、半流態(tài)、流態(tài)等多種形態(tài)，主要由水、油、固體顆粒物組成，還含有大量有毒有害物質(zhì)，如苯系物、蒽、芘、酚類、重金屬（Cd、Cu、Pb、Cr、Zn、Hg等）、絮凝劑、緩釋阻垢劑、殺菌劑、病原菌、寄生蟲等[3～6]。此外，油基巖屑中含有加重劑、乳化劑等。

2含油污泥處理技術(shù)標準

隨著新《環(huán)境保護法》《土壤污染防治行動計劃》陸續(xù)頒布生效，政府和石油石化行業(yè)也積極研究制定了含油污泥處置與綜合利用相關(guān)標準和規(guī)范。這些標準和規(guī)范，主要對含油污泥處置方式、綜合利用方式、污染物控制限值等做了重點要求。綜合來看，要求含油率大于5%的含油污泥應進行油品資源化回收；國家標準、行業(yè)標準及部分地方標準要求，處理后的剩余固相（殘渣）中含油率應低于2%，并可進行綜合利用，如陜西省、四川省等地方標準對不同的綜合利用方式明確規(guī)定了剩余固相中石油烴含量控制限值，但黑龍江省地方標準最為嚴格要求處置后泥渣石油烴含量≤0.3%；主要推薦的綜合利用方式為鋪設油田道路和井場、制磚或制陶粒、制水泥、拌制混凝土，其產(chǎn)品浸出液污染物（重金屬、pH等）濃度符合《污水綜合排放標準》（GB" 8978-1996）在內(nèi)的國家相關(guān)標準要求。

3含油污泥熱解脫附處理工藝流程

含油污泥因來源不同，屬性各異，各項目具體工藝和設備配套也各有差異，但主體工藝基本相同。含油污泥經(jīng)過破碎、篩分除雜、濃縮干化等預處理為粒徑小于3cm、含液率（即含油率和含水率之和）小于30%的干化油泥（部分設備可適當放寬要求）；然后將干化油泥持續(xù)輸送至無氧或微氧、微負壓的熱解脫附系統(tǒng)，在300～500℃的高溫下油泥中水分、礦物油、有機污染組分從油泥中脫附（裂解、蒸發(fā)）出來，經(jīng)過熱解脫附處理后固相殘渣含油率可降至1%，甚至0.3%以下，達標的固相殘渣經(jīng)冷卻外運進行綜合利用，如鋪井場道路、墊井場、制燒結(jié)磚、制水泥等；不凝氣風機持續(xù)地將熱解汽（含水蒸汽、氣態(tài)烴及衍生物、氣態(tài)有機物等）抽吸出來進行噴淋冷卻，冷卻后的油水混合物進入油水分離系統(tǒng)，未被冷凝的不凝氣經(jīng)過進一步冷卻凈化后進入燃燒室作為輔助燃料；油水分離系統(tǒng)除油后的中水經(jīng)過冷卻后循環(huán)用于熱解汽噴淋使用，油水分離系統(tǒng)中分離出的礦物油經(jīng)沉降凈化后資源化回收，系統(tǒng)內(nèi)剩余廢水需進入廢水處理系統(tǒng)做深度凈化處理后回注或殘渣噴淋降溫抑塵；天然氣或不凝氣在燃燒室燃燒產(chǎn)生的高溫煙氣與熱解脫附系統(tǒng)中的油泥進行間接加熱后經(jīng)過余熱利用、冷卻、活性炭吸附等處理后達標排放。

4熱解脫附設備工程應用及熱源分析

行業(yè)中比較成熟的熱解脫附成套設備主要包含原料預處理單元、物料輸送單元、熱解脫附單元、熱解汽處理單元、油水分離單元、煙氣凈化單元、氮氣保護單元、自動化控制單元。根據(jù)物料屬性和業(yè)主技術(shù)要求等存在的差異，不同廠家或施工單位對各單元的設備配置也存在較大差異，因此只重點對熱解脫附主體設備工程應用情況進行詳細分析。

4.1熱解脫附設備及應用

按照換熱方式分類，熱解脫附分為直接熱解脫附和間接熱解脫附，目前針對含油污泥處理的熱解脫附設備的熱交換方式主要為間接換熱。間接熱解脫附設備是在含油污泥在無氧/微氧和微負壓狀態(tài)的熱解脫附室被逐步間接加熱至熱解脫附溫度。間接熱解脫附設備分為間歇式和連續(xù)式。2015年之前，間歇式的熱解脫附設備在重慶市涪陵區(qū)頁巖氣鉆井油基巖屑處理中應用較多，后因設備處理能力小、效率低、環(huán)保隱患多等原因逐漸淘汰。2015年后，國內(nèi)也陸續(xù)引進了國外連續(xù)式熱解脫附設備，較為成功的案例有重慶市涪陵區(qū)引進TDU熱解設備、四川省遂寧市引進美國RLC熱解設備用于頁巖氣鉆井油基巖屑的無害化處理；同時，國內(nèi)多家環(huán)保公司在加拿大斐斯公司TPS技術(shù)、日本熱解炭化技術(shù)等基礎上開發(fā)出了多款連續(xù)式熱解脫附設備，經(jīng)過多年應用實踐和優(yōu)化改進，國產(chǎn)連續(xù)式熱解脫附設備的性能和自動化水平得到了很大提升，能滿足國內(nèi)含油污泥的無害化和資源化處置需求。目前，國內(nèi)含油污泥處置單位大多使用國產(chǎn)連續(xù)式熱解脫附設備，應用比較廣泛的有螺旋式和回轉(zhuǎn)窯式2種熱解脫附設備。

4.1.1螺旋式熱解脫附設備

螺旋式熱解脫附設備的主要特點是熱解脫附室為螺旋推進器，物料在螺旋推進器中向前推進的過程中被逐步均勻加熱，加熱溫度可達500℃以上，含液率小于40%的含油污泥均可處理。根據(jù)物料性質(zhì)、處理能力要求等可以進行個性化設計，螺旋推進器筒徑在400～900mm范圍選擇，單套設備的螺旋推進器可單級并列2支布局，也可上下兩級并列2支布局，在中石化西北油田、克拉瑪依油田、長慶油田、大慶油田、勝利油田等有較多的工程應用案例，處理后剩余固相含油率低于2%，部分地方要求低于1%，整體處理效果顯著，在短期內(nèi)解決了各大油田歷史遺留含油污泥的環(huán)保隱患。此外，也有單位為了處理更高含液率的含油污泥設計了上下三級并列2支布局的成套設備，但未見工程應用案例。

4.1.2回轉(zhuǎn)式熱解脫附設備

回轉(zhuǎn)式熱解脫附設備的主要特點是熱解脫附室為回轉(zhuǎn)窯，物料在回轉(zhuǎn)窯中向前推進的過程中被逐步均勻加熱，加熱溫度可達500℃以上，含液率小于30%的含油污泥均可處理，尤其適合油基巖屑和含油土壤的處理。回轉(zhuǎn)窯的筒徑1000～2000mm范圍選擇，長度6～14m范圍內(nèi)可選，單套設備的回轉(zhuǎn)窯均為單窯設計，四川省與重慶市的油基巖屑資源化利用項目的工程應用案例較多，處理后剩余固相含油率低于1%，甚至可低于0.3%，油品回收率在70%～80%。與國外進口設備同臺競技，除了設備造價優(yōu)勢外，在處理能力、處理效果、回收油品品質(zhì)上均表現(xiàn)出了一定優(yōu)勢。

4.2連續(xù)式熱解脫附設備的熱源

連續(xù)式熱解脫附設備主要有5個熱源，即①天然氣燃燒產(chǎn)生的高溫煙氣（800～1000℃）+

熱解脫附回收的不凝氣作為輔助燃料供熱，國內(nèi)絕大數(shù)含油污泥熱解脫附項目采用此方式；②柴油燃燒產(chǎn)生的高溫煙氣，少部分不具備使用天然氣條件的項目采用此方式；③電磁加熱，少數(shù)小型化設備或試驗設備使用此方式；④導熱油加熱+電阻絲，國民油井TDU熱解脫附設備使用柴油燃燒加熱導熱油對熱解脫附室前段進行預加熱，熱解脫附室后段使用電加熱精細控溫；⑤摩擦生熱，M-IS WACO開發(fā)的TCC HAMMERMILL設備采用此方式處理油基巖屑，最高加熱溫度僅為260℃。

5設備運行能效

國產(chǎn)螺旋式熱解脫附設備和回轉(zhuǎn)式熱解脫附設備，在油基巖屑處理項目中的運行能效數(shù)據(jù)如表1所示。

6工程應用中存在的問題及解決建議

6.1存在的突出問題

由于技術(shù)的快速升級迭代，因而含油污泥熱解脫附技術(shù)的工程應用案例非常多，且取得了良好的應用效果，但在工程應用中仍然存在一些突出的問題。含油污泥來源不同、性質(zhì)差異大、業(yè)主技術(shù)要求差異大，成套的熱解脫附設備很難做到標準化配套，且設備廠家的技術(shù)水平層次不齊，設備處理效果差異大，部分設備也存在很大的安全隱患。含油污泥的雜質(zhì)多、含液率高，降低了熱解脫附設備的處理效率。熱解脫附氣體中的灰塵含量大，其后續(xù)處理難度加大、設備檢維修頻繁。熱解脫附處理后的剩余固相冷卻及不落地轉(zhuǎn)運措施還未普及，出料車間揚塵問題突出，具有較大的環(huán)保隱患和職業(yè)健康隱患。剩余固相是否為危廢暫無政策性定論，需要進一步做危廢鑒定后進行綜合利用，導致綜合利用時效和途徑受限，部分地方存在臨時大量堆存的情況。

6.2問題解決建議

建議油田環(huán)保從業(yè)者可著力解決含油污泥熱解脫附技術(shù)不同使用場景的設備標準化配套問題及瓶頸技術(shù)問題，同時探索研究更多的有價值的剩余固相綜合利用途徑。建議政府環(huán)保部門對處理后剩余固相的管理做更深入的政策論證，以疏通剩余固相綜合利用的最后一道障礙。

結(jié)語

在政策和市場的驅(qū)使下，含油污泥熱解脫附技術(shù)在我國得到了大力的推廣應用，國外進口熱解脫附設備與國產(chǎn)熱解脫附設備同臺競技、百花齊放，尤其是國產(chǎn)的連續(xù)間接熱解脫附設備在處理效率和處理效果上都有了巨大的進步，得到了市場的高度認可，基本能夠達到國際先進水平。實踐證明，間接熱解脫附技術(shù)已經(jīng)成為我國含油污泥無害化和資源化處理的主流技術(shù)，在我國乃至世界都具有非常廣闊的應用前景，因此國內(nèi)專業(yè)化公司可憑借我國成熟的技術(shù)裝備和豐富的工程施工經(jīng)驗，開拓中東、非洲及拉美等潛在的海外石油石化環(huán)保市場。

參考文獻

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作者簡介

張建甲（1988—），男，漢族，甘肅華池人，工程師，碩士，主要從事油田固危廢處理技術(shù)研究和工程應用推廣工作。