一种自动控制阴燃断面位置处理油泥的方法及装置与流程

本发明涉及自动控制阴燃断面位置处理油泥的工艺及装置，属于危险废弃物处置领域。

背景技术：

1、油泥是指石油在开采、炼制、其它加工、运输以及含油污水在处理过程中所产生的固体废弃物，根据其产生的途径不同，可分为：落地油泥、集输油泥和炼厂油泥。其特点主要包括：含油率高、含水量大、体积大、绝大多数有害成分超过排放标准、成分复杂、处理难度大等。水、泥沙以及矿物是构成含油污泥的主要成分，常处于稳定的悬浮乳化状态，伴随着恶臭，且自带大量病原菌，同时含油污泥涉及多种化学药剂和重金属物质。未得到有效处理含油污泥易造成严重的环境污染，其属于危险污染物范畴。在《国家危险废物名录》中，油泥被列为hw08类危险废物。目前国内的油泥处理方法主要有：离心分离法、热解法、沉降法、焚烧法及生物处理法等，这些方法都存在耗能大、处理时间长、分离不彻底、或产生二次污染等缺点。

2、现有的利用阴燃现象处理各类油泥工艺和设备，一般情况下，油泥被点着后只是通过控制透气量来控制阴燃速度的，没有将阴燃断面控制在特定的位置处，因此，这类设备都是采用间隙性处理油泥的工艺，使得处理效率很差。例如中国专利2020109464806所述的“生产线式治理有机物污染介质的阴燃设备及阴燃处理方”，对其中的“阴燃箱体”而言，就是间隙性处理方式的一种。cn2019108746198所述的“连续阴燃反应的有机污染介质处理装置及处理方法”，虽然采取了连续进料和连续出料的结构形式，但它没有对阴燃断面的相对位置进行控制，因此就不能在阴燃断面的“油墙区”对油份进行收集，造成了极大的浪费，这不符合资源化再利用的危废处理原则。由于基于此技术下用阴燃现象处理油泥，设备对阴燃断面的位置不受定量控制，因此阴燃设备的内胆材料全部要选取价格昂贵的耐热金属，造成设备造价很高。

3、阴燃是一种自然现象，实际上阴燃是多孔介质中的无焰放热燃烧反应，它广泛存在于氧气不足的环境中。阴燃也指固体材料表面与氧气直接发生的异相无火焰燃烧，阴燃是一种自维持并且主要依靠其自身材料表面与氧气发生氧化反应而释放的热量来进行传播的一种波。阴燃是一种复杂的燃烧现象，多发生于多孔介质中。在阴燃反应中涉及了多孔介质的传热传质、流体的运动、材料的热解反应及氧化反应等过程。从空间概念区分，阴燃有一维阴燃和二维阴燃；从氧化剂与反应区域传播的相对方向分，阴燃有正向阴燃(forward smolder)和逆向阴燃(opposed smolder)。正向阴燃中氧化剂流动方向与反应区域传播方向相同：逆向阴燃则两者传播方向相反。阴燃反应涉及了化学反应动力学、流体力学以及多孔介质的传热传质等方面，并且材料的孔隙度、导热性和其它的化学属性等对阴燃反应的进行也有重要的影响。典型的阴燃峰值温度在500～700℃间，阴燃传播速度在无外界干扰的情况下一般为10-50mm/h，在有外界干扰的情况下，比如增加油泥的孔隙度和阴燃所需的氧气，阴燃的传播速度远大于这个数值。

技术实现思路

1、本发明目的是：提出一种自动控制阴燃断面位置处理油泥的方法及装置，使得处理成本低廉、工程化、自动化及资源化处理油泥的可控成为可能。

2、本发明的技术方案是：一种自动控制阴燃断面位置处理油泥的装置，包括油泥处理单元和阴燃罐，阴燃罐体采用下、中、上三段组合形式，下段为油泥进料区段，中段为油泥阴燃区段，上端为出渣区段；在中段阴燃区阴燃罐体外环设置闭合的抽气负压区；在中段阴燃罐体上布置抽气及(兼)排油孔，孔径φ1～30mm，首选的为φ4-6mm，并在抽气排油孔区域上覆盖10～2000目的不锈钢滤网，滤网首选目数为280-330目(如325目)；在阴燃罐体内部沿轴向方向(上下)连续、定尺(距离相等)布置1～n个温度传感器组成的温度传感器组，用来检测阴燃断面各位置的温度，即未燃区、油墙区、气垫区、火墙区及已燃烧区等区的温度，n为正整数；

3、所述的抽气负压区沿中段阴燃罐体径向方向，被分隔成不少于4～64个等分的独立腔体，以中段阴燃罐体直径为φ2800mm为例，优选的分隔数为8-16个(如12个)；

4、独立腔体内均设有温度传感器(数量相等)；

5、阴燃罐体内相应位置设有径向分隔板，以减少相邻独立腔体抽气时的相互干扰，其长度约为阴燃罐体半径的0.2～0.6倍；

6、所述的抽气负压区的负压或抽气量，由伺服控制的气阀的开启度控制；

7、所述阴燃罐体内的温度传感器组，温度传感器组的总长度大于中段阴燃区段的高度，温度传感器组传感器组成个数，由阴燃速度、未燃区、油墙区、气垫区、火墙区及上部已燃烧区等的总高度决定，最少数量为5个，中间的3个温度传感器必须处于中段阴燃区段内，最下端的温度传感器布置在中段阴燃区下方一定距离处的距离为100mm，最上端的温度传感器布置在中段阴燃区上方一定距离处；

8、各温度传感器最小间隔距离是通过阴燃油泥实验数据确定的。

9、阴燃罐体采用下、中、上三段组合形式，下段为油泥进料区段，中段为油泥阴燃区段，上端为出渣区段。下段和上端的材料为常规金属材料，中段阴燃区段的内胆材料为2cr20mn9ni2si2n或类似炉内用材料。

10、在中段阴燃区段的阴燃罐体外环设置闭合的抽气负压区，在此断面的阴燃罐体上布置抽气-排油孔，孔径首选的为φ5mm，并在抽气-排油孔区域上覆盖不锈钢滤网，滤网首选目数为325目。在阴燃罐体内部沿轴向方向连续、定尺布置1～n个温度传感器组成的温度传感器组，检测阴燃断面的各区温度，即火墙区、气垫区及油墙区等区的温度，n为正整数，温度传感器组的长度大于或等于阴燃区段的高度，温度传感器组传感器组成个数，根据阴燃速度、火墙区、气垫区及油墙区等的高度决定，最少数量为3个，首选的数量为5个；各温度传感器最小间隔距离为30mm，首选的间隔距离为300～500mm。

11、所述的抽气负压区，被分隔成不少于4等分的独立腔体，以阴燃罐体直径为φ2800mm为例，优选的等分分隔数为12个；对应于每个独立腔体，阴燃罐体内沿径向方向设有分割板，其长度约为阴燃罐体半径的0.2～0.6倍；阴燃罐体内各区的温度传感器组数量与独立腔体数量相等，以检测阴燃全过程各区段断面位置的温度，即未燃区、油墙区、气垫区、火墙区及已燃烧区等区的温度。

12、温度传感器组获得各区的温度后，尤其是油墙区、气垫区及火墙区的温度，就能对同一阴燃断面的温度作出比较，进而判断出阴燃断面的阴燃状况，当同一阴燃断面的温度有差别时，就可以增加或减少相应阴燃断面的供气量，从而能将阴燃断面控制在特定的位置上。由于阴燃断面被控制在特定的位置上，最重要的是将阴燃过程中的“油墙区”控制在特定的位置(包括控制推料速度)，有效地将油泥受热后挥发或流淌出来的油份通过抽气-排油孔抽离阴燃罐体而不再参与阴燃，对流淌出来的油份或油份蒸汽经冷凝得到的凝析油进行收集，是一种资源再利用的过程。

13、本发明的自动控制阴燃断面位置处理油泥的工艺(方法)，先对油泥进行预处理，预处理后的油泥应具有一定的孔隙度(如加油或加砂并加以搅拌造粒)；将预处理过的有孔隙度油泥以螺杆(螺旋输送器，筒状结构为好)输送或其它推送的方式，将油泥均匀送入筒形的阴燃罐体，油泥由下向上均匀进入阴燃罐体；阴燃所需的空气因为真空泵的作用，由上向下进入阴燃罐体，点火产生阴燃后阴燃罐体内的最高温度控制在400～800℃；阴燃罐体的壁上均匀设有小孔，阴燃罐体与置于其外侧的循环水水套形成闭合的抽气负压区即抽气及排油(油气被阴燃时温度蒸发回收)区；阴燃反应时，抽气-排油区将由阴燃罐体小孔中泄出的气体和产生的油份全部抽至处理单元；阴燃后的灰渣出渣口位于筒形的阴燃罐体的侧上方。

14、阴燃区的温度从低向高，最高处温度最高，后阴燃罐体内的最高处温度控制在800℃或更低。

15、阴燃处理油泥全过程由以下5个区段组成，分别是未燃区、油墙区、气垫区、火墙区及已燃烧区。在油墙区，油泥受到阴燃产生的温度影响，油泥中的轻质油份会挥发出来或流出，而粘稠油份由于燃烧还不充分就会产生大量的烟雾，形成所谓的气垫区。重质油份在高温的作用下结焦，在氧气供应充分的情况下，产生高温燃烧，也形成了火墙区。充分燃烧后的油泥成为灰渣，形成已燃烧区。在一维逆向阴燃的情况下，助燃空气的路径方向是从已燃烧区到未燃烧区，油泥推进方向是从未燃烧区到已燃烧区。

16、由于油泥的孔隙度、含水率及含油率等的不均匀性，即便有较为适当的机械结构来使得供风量尽量一致与均匀，但管道本身的路径造成的管阻也会不同，这也或多或少影响阴燃断面各个点的供风量，这会造成阴燃断面的塌陷、熄火或转化为明燃，处理油泥的质量也就变得不可控。

17、因此，本发明自动控制阴燃断面位置处理油泥的工艺及装置，使得装备造价低廉、工程化、自动化及资源化处理油泥成为必要。

18、有益效果：本发明采用阴燃方法对含油污泥进行处理，设备和工艺容易，加上配套的已经成熟的回收轻质油气的方法和对气体的综合处理方法，本发明可以大规模的工程化和自动化的进行处理。由于阴燃油泥里的油份在油墙区被收集，也可以充分回收热分解出的可燃气等，热量也可以回收，是一种综合的物理化学方法，效果最佳；还能够达到完全的处理程度；无需要采用高温裂解工艺或溶剂萃取分离工艺，本发明不会给油泥中添加了新的污染物；比生物法效率和成本也高很多，是一种原创的科技创新，能带动油污泥处理的产业发展。无需要能源耗费，充分利用含油污泥的本身能量，能够将大多数油份资源化(阴燃只燃烧少量油份，绝大多数油份被回收)，完全满足国家政策上对此类油泥处理的资源化再利用的最高原则。