紧凑型含油岩屑热解处理系统及控制方法与流程

本发明涉及石油开采过程中的含油岩屑无害化处理领域，特别是一种紧凑型含油岩屑热解处理系统及控制方法。

背景技术：

1、油基钻屑（oil-base drilling cutting）是页岩气开发开采中加入的油基钻井液、水与土壤、页岩等混合后返回地面的混合物，是高含油污染物。不经处置的排放会给环境带来极大的危害。现有的处理方式是以热油将岩屑加热到400~500摄氏度，在加热过程中需要将加热装置密封，使岩屑表面的油污碳化，在碳化过程中产生的烟气冷凝分离成油、水和无害烟气。例如中国专利文献cn106281395a_一种油田钻井作业产生废弃油基钻屑的处理方法、cn204675983u_污油泥和油基岩屑热解吸附无害化处理装置。但是，该方案存在的问题是，密封加热的方式效率很低，而且在岩屑排出闸门的位置容易因为油污焦化而堵塞。

技术实现思路

1、本发明所要解决的技术问题是提供一种紧凑型含油岩屑热解处理系统，能够大幅提高岩屑的处理效率，减少设备的占地面积。

2、本发明所要解决的另一技术问题是提供一种紧凑型含油岩屑热解处理控制方法，能够通过精确控制实现含油岩屑的连续热解处理，提高岩屑处理效率，减少岩屑焦化造成的封堵。

3、为解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是：一种紧凑型含油岩屑热解处理系统，包括热解隧道，热解隧道设有加热装置，在热解隧道内还设有用于驱动岩屑连续地沿着热解隧道行走的驱动装置，热解隧道与油气管连接，用于收集蒸发的油气；

4、热解隧道还与氮气供应装置连接，以使热解隧道内的含氧量降低；

5、在热解隧道的入口设有进料装置，进料装置设有拥料段，以使岩屑在拥料段位置的拥堵形成自密封；

6、在热解隧道的出口设有卸料装置，卸料装置设有拥料段，以使岩屑在拥料段位置的拥堵形成密封。

7、优选的方案中，所述的进料装置和卸料装置的结构为：在进料装置的筒体内设有进料螺旋叶片，筒体内设有拥堵段，在与拥料段对应的位置设有离散螺旋叶片，离散螺旋叶片是指断开非连续的螺旋叶片，以使岩屑在拥料段形成沿着筒体横截面的封堵，构成自密封。

8、优选的方案中，进料装置的进料口位置设有进料斗，进料斗内设有进料传感器。

9、优选的方案中，进料装置通过进料管与热解隧道的入口连接，进料管与氮气供应装置输出的氮气进管连接；

10、卸料装置通过卸料管与热解隧道的出口连接，卸料管与氮气供应装置输出的氮气进管连接；

11、氮气进管上设有氮气流量传感器和氮气压力传感器。

12、优选的方案中，卸料装置的出料口下方设有卸料输送带，通过控制卸料输送带的转速在卸料装置的出料口形成岩屑拥堵，构成自密封。即当卸料输送带的转速较快，则在卸料装置的出料口就拥堵较短，而当卸料输送带的转速较慢，则在卸料装置的出料口就拥堵较长。

13、优选的方案中，卸料装置的出料口设有自动闸门，自动闸门用于在热解隧道启动初期实现密封，在本发明的系统启动后，自动闸门不再封闭。

14、优选的方案中，在热解隧道还设有热解压力传感器和热解温度传感器；热解压力传感器用于控制氮气供应装置的供应氮气速度，还用于控制负压风机的抽气速度。

15、所述的驱动装置为热解隧道内设置的可转动的螺旋叶片。

16、优选的方案中，在加热装置对应的范围设有搅拌叶片，搅拌叶片的螺旋角小于螺旋叶片的螺旋角；由此结构，以使该位置的岩屑移动较慢。

17、在螺旋叶片和搅拌叶片靠近边缘的位置设有扬料块，用于将岩屑扬起，以使岩屑受热均匀。

18、优选的方案如图2中，在热解隧道的上游设有微波加热装置，下游设有多个电磁加热器；由此结构，能够利用微波加热装置使岩屑中的水优先蒸发形成气泡，从而将油污与岩屑剥离，大幅提高油污的裂解效率。

19、或者另一个可选的方案中，沿着热解隧道设有多个电磁加热器。

20、优选的方案如图2中，所述的热解隧道为各段折叠的结构，各段热解隧道之间通过转料管连接。由此结构，能够节省占地面积。

21、优选的方案如图1中，油气管与喷淋装置连接，喷淋装置的气相与冷凝塔连接，冷凝塔的气相与负压风机连接；

22、喷淋装置和冷凝塔的液相与油水分离器连接；

23、在油气管上设有压力传感器。

24、一种紧凑型含油岩屑热解处理控制方法，包括以下步骤：

25、s1、包括热解隧道，热解隧道内设有加热装置，在热解隧道内还设有用于驱动岩屑连续地沿着热解隧道行走的驱动装置，热解隧道与油气管连接，用于收集蒸发的油气；

26、热解隧道还与氮气供应装置连接，以使热解隧道内的含氧量降低；

27、在热解隧道的入口设有进料装置，进料装置设有拥料段，以使岩屑在拥料段位置的拥堵形成自密封；

28、在热解隧道的出口设有卸料装置，卸料装置设有拥料段，以使岩屑在拥料段位置的拥堵形成密封；

29、s1、在进料装置设有进料传感器，通过控制进料速度，用于确保在进料装置内因为拥堵形成自密封；

30、在卸料装置控制卸料速度，用于确保在卸料装置内因为形成自密封；

31、s2、热解隧道的驱动装置确保岩屑在热解隧道内行走大于或等于预设的时间，预设的时间为岩屑符合干燥要求的时间；

32、s3、根据热解温度传感器控制加热装置的输入功率，以控制热解隧道内的温度达到预设的温度；

33、s4、在氮气供应装置的输出管路上设有氮气流量传感器和氮气压力传感器，

34、在热解隧道设有热解压力传感器，根据热解压力传感器检测的压力值，调节负压风机的转速，确保热解隧道内的压力值低于环境大气压；

35、氮气输出压力为大于环境大气压的固定值，当氮气压力下降，且氮气流量传感器的流量大于预设值，则报警，提示检查进料装置和卸料装置的密封情况；

36、通过以上步骤实现含油岩屑的热解处理。

37、本发明提供了一种紧凑型含油岩屑热解处理系统及控制方法，通过采用上述的结构，通过连续裂解的方式，能够大幅提高岩屑热解处理效率，通过采用离散螺旋叶片的方案，在进料和卸料的位置形成拥料段，利用岩屑自身形成拥堵，避免污染油气泄漏。通过压力控制使热解隧道内形成微负压，一是能够提高岩屑表面油污的热解效率，二是能够避免油气向大气泄漏。由于在出口的位置没有不需要断续的封闭闸门，因此不会出现因为油污焦化而堵塞闸门的问题。加热装置采用上游微波加热装置，下游电磁加热器的方案，能够在上游使水形成气泡快速膨化将油污剥离，然后以便于提高后继电磁加热器的加热效率。经测算，采用本发明的方案，能耗为热油加热方案的35%，摩擦式加热方案的45%，电磁加热方案的75%。采用本发明方案的热解效率比现有断续式加热方式要提高30%以上。本发明的控制方法，能够确保提高岩屑热解处理效率，减少污染油气的排放。

技术特征：

1.一种紧凑型含油岩屑热解处理系统，其特征是：包括热解隧道（1），热解隧道（1）设有加热装置，在热解隧道（1）内还设有用于驱动岩屑连续地沿着热解隧道（1）行走的驱动装置，热解隧道（1）与油气管连接，用于收集蒸发的油气；

2.根据权利要求1所述的一种紧凑型含油岩屑热解处理系统，其特征是：所述的进料装置（4）和卸料装置（22）的结构为：在进料装置（4）的筒体（43）内设有进料螺旋叶片（44），筒体（43）内设有拥堵段，在与拥料段（41）对应的位置设有离散螺旋叶片（42），离散螺旋叶片（42）是指断开非连续的螺旋叶片，以使岩屑在拥料段（41）形成沿着筒体（43）横截面的封堵，构成自密封。

3.根据权利要求2所述的一种紧凑型含油岩屑热解处理系统，其特征是：进料装置（4）的进料口位置设有进料斗（7），进料斗（7）内设有进料传感器（25）。

4.根据权利要求3所述的一种紧凑型含油岩屑热解处理系统，其特征是：进料装置（4）通过进料管（20）与热解隧道（1）的入口连接，进料管（20）与氮气供应装置（9）输出的氮气进管（28）连接；

5.根据权利要求2所述的一种紧凑型含油岩屑热解处理系统，其特征是：卸料装置（22）的出料口下方设有卸料输送带（24），通过控制卸料输送带（24）的转速在卸料装置（22）的出料口形成岩屑拥堵，构成自密封。

6.根据权利要求2所述的一种紧凑型含油岩屑热解处理系统，其特征是：卸料装置（22）的出料口设有自动闸门（23），自动闸门（23）用于在热解隧道（1）启动初期实现密封。

7.根据权利要求1~6任一项所述的一种紧凑型含油岩屑热解处理系统，其特征是：在热解隧道（1）还设有热解压力传感器（5）和热解温度传感器（6）；

8.根据权利要求7所述的一种紧凑型含油岩屑热解处理系统，其特征是：在加热装置对应的范围设有搅拌叶片（120），搅拌叶片（120）的螺旋角小于螺旋叶片（130）的螺旋角；

9.根据权利要求8所述的一种紧凑型含油岩屑热解处理系统，其特征是：在热解隧道（1）的上游设有微波加热装置（29），下游设有多个电磁加热器（26）；

10.根据权利要求1所述的一种紧凑型含油岩屑热解处理系统，其特征是：所述的热解隧道（1）为各段折叠的结构，各段热解隧道（1）之间通过转料管（3）连接。

11.根据权利要求1~5、7~10任一项所述的一种紧凑型含油岩屑热解处理系统，其特征是：油气管与喷淋装置（16）连接，喷淋装置（16）的气相与冷凝塔（18）连接，冷凝塔（18）的气相与负压风机（19）连接；

12.一种紧凑型含油岩屑热解处理控制方法，其特征是包括以下步骤：

技术总结本发明提供一种紧凑型含油岩屑热解处理系统及控制方法，包括热解隧道，热解隧道设有加热装置，在热解隧道内还设有用于驱动岩屑连续地沿着热解隧道行走的驱动装置，热解隧道与油气管连接，用于收集蒸发的油气；热解隧道还与氮气供应装置连接，以使热解隧道内的含氧量降低；在热解隧道的入口设有进料装置，进料装置设有拥料段，以使岩屑在拥料段位置的拥堵形成自密封；在热解隧道的出口设有卸料装置，卸料装置设有拥料段，以使岩屑在拥料段位置的拥堵形成密封。通过采用上述的结构，通过连续裂解的方式，能够大幅提高岩屑热解处理效率，通过采用离散螺旋叶片的方案，在进料和卸料的位置形成拥料段，利用岩屑自身形成拥堵，避免污染油气泄漏。技术研发人员：邓福成受保护的技术使用者：邓福成技术研发日：技术公布日：2024/4/22