一种含油污泥的预处理装置论文和设计-夏玉峰

全文摘要

本实用新型公开了一种含油污泥的预处理装置，包括热洗罐及设置在热洗罐顶部的进料斗，所述进料斗下部连接有格栅筐，热洗罐内设置有加热盘管，贯穿热洗罐底部水平安装有螺旋搅拌；热洗罐内的物料通过螺杆泵送入高速搅拌器进行破乳。本实用新型通过加入药剂的热水对含油污泥进行水洗，降低了含油污泥的粘度，使原油与固体颗粒得到有效分离，并通过高速搅拌器对脱除固相后的混合溶液进行破乳，实现初步的油水分离，降低后续处理环节的处理负荷。本实用新型可实现含油污泥在预处理装置中的连续进料和出料，有效分离含油污泥中的杂质，保障后续工艺设备的正常运转，通过热洗和破乳，可以大大提高后续工艺对含油污泥的处理效果。

主设计要求

1.一种含油污泥的预处理装置，其特征在于，包括热洗罐及设置在热洗罐顶部的进料斗，所述进料斗下部连接有格栅筐，热洗罐内设置有加热盘管，贯穿热洗罐底部水平安装有螺旋搅拌；热洗罐内的物料通过螺杆泵送入高速搅拌器进行破乳。

设计方案

2.如权利要求1所述的预处理装置，其特征在于，所述进料斗的内侧壁上安装有进药管，进药管上间隔布设有若干个进药口。

3.如权利要求1所述的预处理装置，其特征在于，所述热洗罐的底壁为与所述螺旋搅拌相匹配的圆弧面。

4.如权利要求1所述的预处理装置，其特征在于，所述格栅筐可旋转的连接于所述进料斗下方，并浸没于所述热洗罐内部的液体中。

5.如权利要求4所述的预处理装置，其特征在于，所述热洗罐的外壁设置有保温层，在热洗罐内部设置有温度传感器。

6.如权利要求3所述的预处理装置，其特征在于，所述螺旋搅拌上安装有旋转方向及外径均不相同的第一螺旋叶片及第二螺旋叶片。

7.如权利要求3所述的预处理装置，其特征在于，所述螺旋搅拌的最低点与所述热洗罐底部的间距为1-3cm。

8.如权利要求3所述的预处理装置，其特征在于，所述螺旋搅拌的最高点与所述格栅筐底部的间距为5-10cm。

9.如权利要求2所述的预处理装置，其特征在于，所述热洗罐的顶部可拆卸安装有拱形顶盖，所述进料斗设置于拱形顶盖的中心开孔上。

10.如权利要求1所述的预处理装置，其特征在于，所述高速搅拌器为卧式搅拌器，高速搅拌器内水平安装有搅拌刀片。

设计说明书

技术领域

本实用新型涉及含油污泥处理领域，尤其涉及一种采用化学热洗法对含油污泥进行预处理的装置。

背景技术

含油污泥是指石油在开采，炼制，生产加工和运输过程中，由于混入了泥土和其他各类化合物而导致其中石油组分不能被有效利用而形成的一类组成复杂且污染环境的危险废物。其主要组成为水分，粘土颗粒，化学药剂，有机质，微生物及其代谢产物和矿物油等，其中含水率为10-50％，含油率为10-40％，含渣率为10-30％。且随着世界对石油的开采量与日俱增，含油污泥的产量也呈逐年上升的趋势。据统计，我国大庆油田每年产生含油污泥为14万方，胜利油田为10万吨以上，还有往年产生大量的含油污泥堆积在油田现场没有被处理。如此大量的含油污泥不仅体积庞大，且会占用大量耕地，而且对周围土壤，水体和空气都将造成污染。含油污泥在长期堆放的过程中伴有恶臭气体产生，还含有大量的病原菌，寄生虫(卵)，以及铜、锌、镉、汞等重金属，并且有大量的盐类，多氯联苯，二恶英和放射性核素等难降解的有毒有害物质，严重污染当地环境，危害人类健康，因此亟待得到有效处理。

由于含油污泥的危害重大，按照《国家危险废物名录》(2018版)，含油污泥已被列入HW08废矿物油与含矿物油废物的废物类别，因此含油污泥处理是油田环境保护与可持续发展的重要问题，目前一般从减量化、无害化和资源化三个研究方向进行处理，常见的处理方法包括焚烧法，溶剂萃取法，生物法，焦化法，含油污泥调质，化学热洗法及含油污泥综合利用等。其中综合利用包括利用含油污泥铺路，制砖，和制作蜂窝煤等，除了以上一些常规处理方法，还有地耕法，含油污泥固化法，化学破乳法，固液分离法以及土地填埋法等。国外还有含油污泥低温热解技术，以及采用溶剂和低频声波分离油泥的方法等。其中化学热洗法具有处理条件温和，处理效率高，处理速度快等优势近年来得到大量的推广和应用。

化学热洗法通过加入一定的化学药剂和含油污泥进行充分混合，并将其升高到一定温度进一步降粘，以实现分离和回收含油污泥中油分的一种化学物理相结合的处理方法。含油污泥一般由水包油，油包水以及悬浮固体共同组成，属于多相的胶体体系，组成较为复杂。由于含油污泥颗粒表面吸附同种电荷，相互之间排斥，加之充分乳化，极难脱稳，使得油，水，泥三相难以分离。

实用新型内容

针对现有技术存在的问题，本实用新型的目的是基于化学热洗法的原理提供一种含油污泥的预处理装置，实现含油污泥的除杂、脱稳、降粘、破乳，并为后续设备中进行油泥的分离和回收奠定基础。

为实现上述目的，本实用新型技术方案如下：

一种含油污泥的预处理装置，包括热洗罐及设置在热洗罐顶部的进料斗，所述进料斗下部连接有格栅筐，热洗罐内设置有加热盘管，贯穿热洗罐底部水平安装有螺旋搅拌；热洗罐内的物料通过螺杆泵送入高速搅拌器进行破乳。

进一步，所述进料斗的内侧壁上安装有进药管，进药管上间隔布设有若干个进药口。

进一步，所述热洗罐的底壁为与所述螺旋搅拌相匹配的圆弧面。

进一步，所述格栅筐可旋转的连接于所述进料斗下方，并浸没于所述热洗罐内部的液体中。

进一步，所述热洗罐的外壁设置有保温层，在热洗罐内部设置有温度传感器。

进一步，所述螺旋搅拌上安装有旋转方向及外径均不相同的第一螺旋叶片及第二螺旋叶片。

进一步，所述螺旋搅拌的最低点与所述热洗罐底部的间距为1-3cm。

进一步，所述螺旋搅拌的最高点与所述格栅筐底部的间距为5-10cm。

进一步，所述热洗罐的顶部可拆卸安装有拱形顶盖，所述进料斗设置于拱形顶盖的中心开孔上。

进一步，所述高速搅拌器为卧式搅拌器，高速搅拌器内水平安装有搅拌刀片。

本实用新型通过格栅筐对进入预处理装置内含油污泥中的杂质进行拦截，降低了杂质对后续工艺设备的干扰风险，进入热洗罐内的含油污泥通过加入的药剂在下部螺旋搅拌的作用下反复水洗，并通过加热盘管对含油污泥混合液进行加热，降低了含油污泥的粘度，使原油与固体颗粒得到有效分离，通过热洗罐的作用使含油污泥和药剂进行充分的混合，使其成为均质的流体，采用螺杆泵由热洗罐的圆弧底部的出料口抽取油泥混合液注入高速搅拌器，进一步对混合溶液进行高速搅拌破乳，降低石油组分在泥沙表面的附着，使后续油水分离效果更加有效。本实用新型具有结构简单，布局紧凑，节约能源，处理成本低廉等优点，可实现含油污泥在预处理装置中的连续进料和出料，有效分离含油污泥中的杂质，保障后续工艺设备的正常运转，通过热洗和破乳，可以大大提高后续工艺对含油污泥的处理效果。

附图说明

图1为实施例中的含油污泥的预处理装置的结构示意图；

图2为实施例中的含油污泥的预处理装置的俯视图；

图3为实施例中的螺旋搅拌的结构示意图；

图4为实施例中的加热盘管结构示意图。

图中：1热洗罐；2拱形顶盖；3进料斗；4格栅筐；5格栅筐电机；6进药口；7螺旋搅拌；7a第一螺旋叶片；7b第二螺旋叶片；8螺旋搅拌电机；9螺旋搅拌减速机；10加热盘管；11导热油泵；12导热油炉；13螺杆泵；14高速搅拌器；15排料口；16控制柜。

具体实施方式

为清楚地说明本实用新型的设计思想，下面结合示例对本实用新型进行说明。

实施例

如图1-2所示，本实用新型中的一种含油污泥的预处理装置包括热洗罐1及设置在热洗罐1顶部的进料斗3，进料斗3的正下方设置有格栅筐4，距离热洗罐1内侧壁5-10cm设置有对罐内物料加热的回形加热盘管10，贯穿热洗罐1内底部水平安装有螺旋搅拌7；热洗罐1内的物料通过螺杆泵13送入高速搅拌器14对物料进行破乳。

本实施例通过挖机或者斗式提升机将含油污泥由堆放点送入敞口式的进料斗3，进料斗3设置于热洗罐1顶部可拆卸安装的拱形顶盖2中心开孔内，在进料斗3的下方容置有格栅筐4，格栅筐4为间隙为1-2cm的格栅组成的斗式筐体，格栅的宽度为1-3cm，且格栅筐4可通过格栅筐电机5带动旋转，转速控制在50-100r\/min之间。格栅筐4浸没于热洗罐1内的含有化学药剂的热水中。当物料进入进料斗3后，落入格栅筐4，然后启动格栅筐4开始旋转，在离心力的作用下，筐内油泥不断被罐内含有药剂的热水冲刷进入热洗罐1内，油泥中的杂质(如塑料袋，手套，石块，铁屑等)即残留在格栅筐4内，然后定期清理即可去除。本实施例中格栅筐4具体由宽度为2cm，间隙为2cm的格栅构成，转速为80r\/min。

紧贴进料斗3的内侧壁上，安装有进药管，进药管上间隔布设有若干个进药口6，用于输送高压药剂对进料斗内油泥进行冲洗，使其落入下方的格栅筐内。具体来说，本实施例中的进药口6为在进药管上伸出的三个内径为20mm的圆管，通过加药泵将药剂输送到加药管后，在进药口6位置形成高速喷流，可对进料斗3内油泥进行冲洗，以防堵塞。通过格栅筐4连续进入热洗罐1内的油泥，在热洗罐1底部卧式螺旋搅拌7的作用下不断混合，并通过进药口6不断补充的化学药剂，使得含油污泥在搅拌和药剂的作用下，不断分散，构成稳定的流化态，将含油污泥中的油相有效的和泥沙进行初步分离。在本实施例中，热洗罐1截面的上半部分为矩形，底部为与螺旋搅拌7相匹配的圆弧面，通体截面为U型，该种设置方式可以增强油泥在沉降过程中的缓冲，更加有效的使油相从油泥中分离出来。本实施例中的热洗罐1为碳钢材质，还可以为玻璃钢材质，能够增强热洗罐1的耐腐蚀性，延长热洗罐1的使用寿命。

参见图3，本实施例中的螺旋搅拌7上安装有螺旋面旋转方向及外径均不相同的第一螺旋叶片7a及第二螺旋叶片7b，具体而言，两个螺旋叶片为一正一反两个方向，第一螺旋叶片7a的外径小于第二螺旋叶片7b的外径。螺旋搅拌7的最低点与热洗罐1的圆弧底部之间的间距为2cm，最高点与格栅筐4的底部之间的间距为8cm，螺旋搅拌7通过设置在热洗罐1外部的螺旋搅拌电机8及螺旋搅拌减速机9配合实现旋转。该种设置的目的一方面为了防止螺旋搅拌7与热洗罐1底壁产生摩擦，另一方面保证了含油污泥的沉降间距，使得搅拌更加充分，防止形成死角。含油污泥在初步热洗后，沉降过程中也会形成油相与固相的初步分散，保证后续分离效果。安装在热洗罐1底部的卧式正反螺旋叶片，将由格栅筐4去除杂质后的油泥与化学药剂进行充分混合搅拌，该搅拌的双螺旋叶片形式能够保证在物料在运输过程中不仅没有死角，且能耗低，混合效率高。螺旋搅拌7的转速一般控制在0-100r\/min，在本实施例中具体转速为80r\/min，且螺旋搅拌转速可以按需进行调节。

参见图4，本实施例中的加热盘管10为距离热洗罐内侧壁10cm的回形加热盘管10，其内通过导热油泵11不断注入且经导热油炉12加热后的导热油，这样不断将导热油的热量传递给油泥混合溶液，使其升温。具体来讲，导热油炉将加热的导热油通过导热油泵注入加热盘管对热洗罐内溶液进行加热，并且导热油在导热油泵11，加热盘管10以及导热油炉12之间内部循环。混合溶液的温度由在热洗罐1内部设置的温度传感器实时监测，通过控制柜16可以设定所需温度和加热速度，热洗罐1的外壁设置有保温层，可有效防止热量散失，节约能耗，本实用新型中的保温层可选用现有技术中的岩棉或者聚氨酯泡沫等通用的保温材料。在正常的运行条件下，热洗罐1内的热水温度控制在50-80℃，导热油的温度为250-280℃，导热油泵11的流量为5-10m^{3<\/sup>\/h。根据现场实际处理量及不同类型的含油污泥所需的工艺要求，可对上述温度及流量等参数进行调整，并不限于上述的范围，这里不再赘述。在加热盘管10中除了通入导热油，还可通入中低压蒸汽或者高温热水，通过蒸汽或热水对热洗罐1内物料进行加热。当然除了采用加热盘管10的形式，还可直接向热洗罐1内通入蒸汽或者热水，使蒸汽或热水与罐内物料进行混合，以提升混合溶液的温度。热洗罐1内设置的加热盘管10以及其中通入的加热介质，可以实现对容器内油泥混合溶液均匀、稳定、快速加热，通过温度传感器实时反馈温度，通过控制柜16调节导热油泵11的流量以对容器内油泥混合溶液温度的控制。}

当热洗罐1内的油泥混合溶液加热和搅拌时间达到预设值后，通过螺杆泵13将加热后的流化态油泥混合溶液注入高速搅拌器14，高速搅拌器14不仅能促进油泥和化学药剂的充分反应，还能通过高速搅拌的强大离心力使油水分离，具有高效的破乳效果，经过破乳后的混合溶液通过排料口15进入后续的工艺处理。本实施例中的高速搅拌器14为圆筒状的卧式搅拌器，高速搅拌器14内水平安装有多组搅拌刀片，搅拌器的转速为1500r\/min，本实用新型中的高速搅拌器并不限于上述转速，可以根据现场需要来具体调节转速的大小。

以下针对含油污泥在本实用新型中的处理过程进一步说明：

含油污泥在具体的处理过程中，首先通过挖机或者斗式提升机(具体根据现场条件而定)送入进料斗3，在进药口6的药剂冲刷和重力作用下进入格栅筐4，格栅筐电机5带动格栅筐4旋转，在热洗罐1内化学药剂的水力冲刷下，格栅筐4内油泥不断被洗入热洗罐1内，启动安装于热洗罐1底部的卧式螺旋搅拌7，将热洗罐1内的油泥和化学药剂充分混合搅拌，启动导热油泵11，通过回形加热盘管10传递热量使油泥混合溶液升温，通过控制柜16设定所需温度并控制导热油泵11流量以调节温度升高快慢，在热洗罐1内条件(反应时间，温度)达到预定要求后，启动螺杆泵13将热洗罐1内油泥混合溶液注入高速搅拌器14进行破乳，并从其排料口15排出破乳后的油泥混合溶液。

导热油炉12的热源采用电加热型或者燃烧加热型，根据石油现场条件而定。热源将导热油炉12中的导热油加热到250-280℃，通过导热油泵11将其注入热洗罐1内的回形加热盘管10，热量交换后，温度较低的导热油回注到导热油炉12中再次通过热源加热，如此循环往复，直至将热洗罐1内的溶液升高到设定温度。

为了实现连续进料和出料，当热洗罐1内条件(反应时间，温度)达到要求后，打开排料阀启动螺杆泵13抽出油泥混合溶液，并不断添加新的含油污泥从进料斗3进入，并保持物料进出的流量Q相同，则物料在热洗罐1内的停留时间T＝热洗罐1的有效容积V\/流量Q，通过控制流量Q来调节停留时间T的大小。

需要说明的还有，加热盘管除了回形盘管，还可以为在热洗罐内侧壁上安装的蛇形盘管，或者采用电气加热等形式；螺旋搅拌也可采用外径相同的同向螺旋叶片，需要满足固相物料在热洗罐底部的水平传输要求等等。

这里需要重点指出，本实用新型的含油污泥的预处理装置可实现连续进料和出料，大大提高后续含油污泥的处理效率，有效节约处理时间和成本，在含油污泥处理领域具有极高的实用价值。

最后，可以理解的是，以上实施方式仅仅是为了说明本实用新型的原理而采用的示例性实施方式，然而本实用新型并不局限于此。对于本领域普通技术人员而言，在不脱离本实用新型的原理和实质的情况下，可以做出各种变型和改进，这些变型和改进也视为本实用新型的保护范围。

设计图

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