一种用于燃煤锅炉安全掺烧油基岩屑的系统及方法

本发明属于危险固体废弃物处置相关，更具体地，涉及一种用于燃煤锅炉安全掺烧油基岩屑的系统及方法。

背景技术：

1、油基岩屑是指在油/气钻井过程中，通过油基钻井液与地层岩石接触产生并随钻井液一起返回井外形成的固体废弃物，每口井产生约500m3左右的油基岩屑。据统计，2020年中国油气勘探和开采投资分别达710亿和2250亿元，共完成探井2956口和开发井17297口，油基岩屑产量正以每年数百万立方米的速度快速增加。

2、油基岩屑的成分主要为2％～5％的水分、10％～20％的矿物油(柴油、白油等)和70％～80％的无机矿相，且其同时富含重金属、苯系物、多环芳烃及碱金属盐等难降解和生物毒性的物质，具有较高的环境风险。目前，油基岩屑的处置方式包括固化填埋法、溶剂萃取法、微生物法、热解法和焚烧法等。其中，焚烧法是一种简单高效的危废处置方式，具有原料适应性强、处理量大以及显著的无害化和能量化优势，已被广泛采用。现阶段油基岩屑的焚烧处置主要在水泥回转窑以及循环流化床锅炉上开展，大型燃煤机组锅炉上鲜有应用。

3、相比之下，燃煤锅炉的单机容量较大，燃料耗量大，可以大大提高对油基岩屑的协同处置能力；其次，燃煤机组数量较多且分布广泛，可以因地制宜的开展油基岩屑的焚烧处置，大大降低油基岩屑的运输成本及该过程中带来的环境风险；另外，燃煤锅炉较高的燃烧温度(1300℃-1600℃)可以实现有机污染物如多环芳烃和二噁英类的彻底消除，再结合其完备高效的脱硫、脱硝及除尘系统，可以完全实现油基岩屑的清洁无害化处置。但是，油基岩屑中的矿物油组分及其较高的粘性会对燃煤锅炉的燃料预处理系统如制粉系统和送粉系统产生较大的影响，较高的粘性会导致制粉及送粉系统的堵塞，而易挥发的矿物油组分会在制粉及送粉系统释放积聚，导致爆燃爆炸事故的发生，严重影响锅炉燃料预处理系统并进一步危及到锅炉机组的安全稳定运行。因此，亟需一种可以实现燃煤锅炉对油基岩屑安全高效协同处置的系统。

技术实现思路

1、针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本发明提供了一种用于燃煤锅炉安全掺烧油基岩屑的系统及方法，其用于解决目前燃煤锅炉掺烧处置油基岩屑时面临的制粉系统及送粉系统存在的堵塞及爆燃爆炸等严重影响锅炉机组安全稳定运行的问题。

2、为实现上述目的，按照本发明的一个方面，提供了一种用于燃煤锅炉安全掺烧油基岩屑的系统，所述系统包括储存池、热解析装置及锅炉，所述储存池用于储存油基岩屑，其连接于所述热解析装置；所述热解析装置上设置有加热夹套、进风口、气相产物出口及排渣口，所述进风口、所述气相产物出口及所述排渣口分别连接于所述锅炉；所述进风口供来自所述锅炉的热二次风进入所述加热夹套，以加热所述热解析装置内的来自所述储存池的油基岩屑，进而使得所述油基岩屑发生热解析脱附，降低热解析过程中的固体产物的含油率及黏性。

3、进一步地，所述系统还包括螺杆泵，所述螺杆泵具有变频调节功能，其输送速率能够根据锅炉的掺烧量进行调节。

4、进一步地，所述系统包括冷凝装置、油水分离器、储油罐及油燃烧器，所述冷凝装置设置有液相出口；所述气相产物出口连接于所述冷凝装置的进口，所述液相出口连接于油水分离器，所述油燃烧器设置在所述锅炉上，所述储油罐连接所述油水分离器及所述油燃烧器。

5、进一步地，所述系统还包括热风炉，所述热风炉连接所述进风口及所述锅炉；所述冷凝装置还设置有不凝气出口，所述不凝气出口连接于所述热风炉。

6、进一步地，油基岩屑热解析过程中产生的气相产物通过所述气相产物出口进入到冷凝装置，所述冷凝装置对所述气相产物进行冷却，冷却后产生的不凝气从所述不凝气出口排出后进入到所述热风炉中焚烧以加热二次风。

7、进一步地，所述油水分离器用于将来自所述液相出口的液相产物进行分离，所述储油罐用于储存分离后的油相产物，油相产物最终进入所述油燃烧器进行助燃。

8、进一步地，所述系统还包括煤粉混合装置、型煤压制机、输煤皮带、磨煤机及煤粉燃烧器，所述煤粉燃烧器设置在所述锅炉上；所述排渣口、所述煤粉混合装置、所述型煤压制机、所述输煤皮带、所述磨煤机及所述煤粉燃烧器依次相连接。

9、本发明还提供了一种用于燃煤锅炉安全掺烧油基岩屑的方法，所述方法采用如上所述的用于燃煤锅炉安全掺烧油基岩屑的系统进行燃煤锅炉掺烧油基岩屑；所述热二次风的温度为400℃；所述热解析装置内的反应温度为100℃～300℃。

10、进一步地，油基岩屑在所述热解析装置内的停留时间为15min～60min。

11、进一步地，排渣口排出的固态产物与煤粉按照质量比1:(2～4)进入到煤粉混合装置中进行混合搅拌均匀；型煤与燃煤的质量掺配比例为1:(2～9)。

12、总体而言，通过本发明所构思的以上技术方案与现有技术相比，本发明提供的用于燃煤锅炉安全掺烧油基岩屑的系统及方法主要具有以下有益效果：

13、1.油基岩屑通过热解析装置处理后，固态产物中的含油率及黏性大大降低，可以避免在燃料预处理过程中造成制粉/送粉系统的堵塞及油气挥发的发生，进一步避免了爆燃爆炸事故的出现，确保锅炉系统的安全稳定运行。

14、2.油基岩屑经过热解析后分离出的不凝气进入热风炉加热二次风，为热解析装置的运行提供能量，油相产物用于锅炉的油燃烧系统，可以为锅炉点火及低负荷稳燃提供能量，节约油类燃料的使用成本，固态渣中含有的少量油分可以在锅炉炉膛中进行焚烧回收热量，大大地提高了油基岩屑的能量后利用效率。

15、3.燃煤锅炉较高的燃烧温度可以实现有机污染物如多环芳烃和二噁英类的彻底消除；同时，完备高效的烟气处理净化系统实现了油基岩屑的清洁无害化处置。

16、4.本发明可以实现不同类型燃煤锅炉对油基岩屑的安全高效协同处置，大大地拓宽了油基岩屑对焚烧设备的适应性，提高了油基岩屑焚烧处置的灵活性。

技术特征：

1.一种用于燃煤锅炉安全掺烧油基岩屑的系统，其特征在于：

2.如权利要求1所述的用于燃煤锅炉安全掺烧油基岩屑的系统，其特征在于：所述系统还包括螺杆泵，所述螺杆泵具有变频调节功能，其输送速率能够根据锅炉的掺烧量进行调节。

3.如权利要求1所述的用于燃煤锅炉安全掺烧油基岩屑的系统，其特征在于：所述系统包括冷凝装置、油水分离器、储油罐及油燃烧器，所述冷凝装置设置有液相出口；所述气相产物出口连接于所述冷凝装置的进口，所述液相出口连接于油水分离器，所述油燃烧器设置在所述锅炉上，所述储油罐连接所述油水分离器及所述油燃烧器。

4.如权利要求3所述的用于燃煤锅炉安全掺烧油基岩屑的系统，其特征在于：所述系统还包括热风炉，所述热风炉连接所述进风口及所述锅炉；所述冷凝装置还设置有不凝气出口，所述不凝气出口连接于所述热风炉。

5.如权利要求4所述的用于燃煤锅炉安全掺烧油基岩屑的系统，其特征在于：油基岩屑热解析过程中产生的气相产物通过所述气相产物出口进入到冷凝装置，所述冷凝装置对所述气相产物进行冷却，冷却后产生的不凝气从所述不凝气出口排出后进入到所述热风炉中焚烧以加热二次风。

6.如权利要求5所述的用于燃煤锅炉安全掺烧油基岩屑的系统，其特征在于：所述油水分离器用于将来自所述液相出口的液相产物进行分离，所述储油罐用于储存分离后的油相产物，油相产物最终进入所述油燃烧器进行助燃。

7.如权利要求1所述的用于燃煤锅炉安全掺烧油基岩屑的系统，其特征在于：所述系统还包括煤粉混合装置、型煤压制机、输煤皮带、磨煤机及煤粉燃烧器，所述煤粉燃烧器设置在所述锅炉上；所述排渣口、所述煤粉混合装置、所述型煤压制机、所述输煤皮带、所述磨煤机及所述煤粉燃烧器依次相连接。

8.一种用于燃煤锅炉安全掺烧油基岩屑的方法，其特征在于：所述方法采用权利要求1-7任一项所述的用于燃煤锅炉安全掺烧油基岩屑的系统进行燃煤锅炉掺烧油基岩屑；所述热二次风的温度为400℃；所述热解析装置内的反应温度为100℃～300℃。

9.如权利要求8所述的用于燃煤锅炉安全掺烧油基岩屑的方法，其特征在于：油基岩屑在所述热解析装置内的停留时间为15min～60min。

10.如权利要求8所述的用于燃煤锅炉安全掺烧油基岩屑的方法，其特征在于：排渣口排出的固态产物与煤粉按照质量比1:(2～4)进入到煤粉混合装置中进行混合搅拌均匀；型煤与燃煤的质量掺配比例为1:(2～9)。

技术总结本发明属于危险固体废弃物处置相关技术领域，其公开了一种用于燃煤锅炉安全掺烧油基岩屑的系统及方法，系统包括储存池、热解析装置及锅炉，储存池用于储存油基岩屑，其连接于热解析装置；热解析装置上设置有加热夹套、进风口、气相产物出口及排渣口，进风口、气相产物出口及排渣口分别连接于锅炉；进风口供来自锅炉的热二次风进入加热夹套，以加热热解析装置内的来自储存池的油基岩屑，进而使得油基岩屑发生热解析脱附，降低热解析过程中的固体产物的含油率及黏性。本发明解决了目前燃煤锅炉掺烧处置油基岩屑时面临的制粉系统及送粉系统存在的堵塞及爆燃爆炸等严重影响锅炉机组安全稳定运行的问题。技术研发人员：徐林林,孙路石,李长阔受保护的技术使用者：华中科技大学技术研发日：技术公布日：2024/5/16