本發(fā)明涉及污泥處理領(lǐng)域，特別涉及油田污泥處理的裝置及方法。

背景技術(shù)：

在現(xiàn)有技術(shù)中，常見(jiàn)的處理油泥的技術(shù)方法主要有填埋法、固化法、焚燒法、焦化法及化學(xué)熱洗、溶劑萃取、生物處理、制磚技術(shù)等。其中，熱處理技術(shù)不但有利于提高油泥中油回收率，而且在較高溫度下部分重質(zhì)瀝青物質(zhì)可結(jié)焦成固體碳，固化油泥中含有的重金屬等有害物質(zhì)，實(shí)現(xiàn)油泥的無(wú)害化處理。

現(xiàn)有的熱處理技術(shù)主要分為傳統(tǒng)熱源和微波兩種。傳統(tǒng)熱源通常使用電加熱或燃燒加熱的方法，其熱量傳遞主要通過(guò)熱傳導(dǎo)，對(duì)流和輻射三種途徑。因此，導(dǎo)致油泥在高溫下呈現(xiàn)中心和表面的溫差大且內(nèi)部溫度分布不均勻，對(duì)其在高溫?zé)峤鈺r(shí)產(chǎn)生很多不利影響。而微波作為一種新興技術(shù)，不同于傳統(tǒng)加熱方式，它是材料在電磁場(chǎng)中由介質(zhì)損耗而引起的體加熱，其能量是通過(guò)空間或者媒質(zhì)以電磁波形式傳遞的。與傳統(tǒng)熱源加熱比較，微波具有加熱均勻、高效快速、易于控制并對(duì)物料具有選擇性的特點(diǎn)。除了熱效應(yīng)外，微波的非熱效應(yīng)可使得分子鏈斷裂得到更多小分子物質(zhì)，最終使產(chǎn)物平均分子量減少。所以，在油泥熱處理過(guò)程中，采用微波技術(shù)，不但能夠縮短熱處理時(shí)間，降低能耗，而且可以得到大量油資源回收。此外，油泥經(jīng)過(guò)處理后不再產(chǎn)生二次污染，滿足“三化”原則，有很好的工業(yè)應(yīng)用前景。

例如，專(zhuān)利文獻(xiàn)cn101838094a提出了“一種油田含油污泥微波熱解資源化處理方法及裝置”，將含油污泥送入微波加熱的密閉反應(yīng)器中，在溫度200-900℃下進(jìn)行熱解處理，將熱解處理產(chǎn)生的油氣水進(jìn)行回收再利用，熱解后的殘?jiān)髀坊牧匣蚶孟跛峄蚶胣aoh堿進(jìn)行改性，改性后的殘?jiān)鑫讲牧?。該方法為間歇式反應(yīng)器，需要頻繁更換物料，具有操作繁瑣，散熱損失大，反應(yīng)過(guò)程不穩(wěn)定，控制要求高等缺點(diǎn)，無(wú)法連續(xù)運(yùn)行，不適于工業(yè)化推廣。

另外，專(zhuān)利文獻(xiàn)cn104163555a還提出了“一種微波輻照濕污泥干化熱解連 續(xù)反應(yīng)裝置及方法”，公開(kāi)了一種微波輻照濕污泥干化熱解連續(xù)反應(yīng)裝置及方法。充分利用微波物內(nèi)部加熱的特點(diǎn)減少散熱損失，針對(duì)濕污泥直接干化熱解，得到裂解油，可燃?xì)夂凸腆w焦炭三種產(chǎn)品，并充分利用產(chǎn)物氣的熱量回收和產(chǎn)物殘?jiān)妮o助微波加熱特性降低運(yùn)行成本，提高了污泥熱解率和產(chǎn)物品質(zhì)。但也存在問(wèn)題，如干化過(guò)程只通過(guò)微波加熱進(jìn)行，反應(yīng)時(shí)間長(zhǎng)，熱效率低，能耗高；選用帶式傳送，需要加裝污泥形狀控制器來(lái)控制污泥形態(tài)，微波吸收效率低；熱解殘?jiān)捌錃堄酂崮芪催M(jìn)行有效利用等。

針對(duì)上述技術(shù)存在的問(wèn)題，本發(fā)明技術(shù)旨在提供一種能夠高效節(jié)能、連續(xù)方便處理含油污泥的微波熱解污泥的裝置及方法，以解決現(xiàn)有技術(shù)中的不足之處。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的不足之處，提出了一種微波熱解污泥的裝置及方法。

根據(jù)本發(fā)明提供的一種微波熱解污泥的裝置，包括：彼此連通在一起的微波反應(yīng)裝置、水蒸氣回收裝置以及油氣回收裝置，微波反應(yīng)裝置包括微波反應(yīng)腔，微波反應(yīng)腔中設(shè)置的第一微波發(fā)生器使得微波反應(yīng)腔在微波反應(yīng)腔的進(jìn)口至出口的方向上具有溫度依次升高的多個(gè)溫度區(qū)域。

在一些實(shí)施方案中，微波反應(yīng)腔包括在微波反應(yīng)腔的進(jìn)口至出口的方向上的第一溫度區(qū)域和第二溫度區(qū)域，并且第一溫度區(qū)域的體積與第二溫度區(qū)域的體積之比為2∶1至3∶1。

在一些實(shí)施方案中，第一溫度區(qū)域的溫度設(shè)置為600℃至800℃，第二溫度區(qū)域的溫度設(shè)置為800℃至900℃。

在一些實(shí)施方案中，水蒸氣回收裝置包括連接在一起的水蒸氣冷凝裝置和泠凝水儲(chǔ)罐。優(yōu)選地，水蒸氣冷凝裝置設(shè)置在冷凝水儲(chǔ)罐的上游。

在一些實(shí)施方案中，油氣回收裝置包括熱解氣氣液分離裝置，熱解氣氣液分離裝置還包括冷凝液儲(chǔ)罐和不凝氣儲(chǔ)罐，其中，不凝氣儲(chǔ)罐與水蒸氣冷凝裝置相連通。

在一些實(shí)施方案中，微波反應(yīng)腔的進(jìn)口處設(shè)置有進(jìn)料倉(cāng)，進(jìn)料倉(cāng)內(nèi)設(shè)置有第二微波發(fā)生器。

在一些實(shí)施方案中，微波反應(yīng)裝置還包括熱解殘?jiān)厥昭b置，熱解殘?jiān)厥昭b置與微波反應(yīng)腔的出口的連接處設(shè)置有刮板。

在一些實(shí)施方案中，微波反應(yīng)腔內(nèi)還設(shè)置有螺旋輸送器。

在一些實(shí)施方案中，微波熱解污泥的裝置還包括防微波泄露裝置。

根據(jù)本發(fā)明提供的一種應(yīng)用上述微波熱解污泥的裝置熱解污泥的方法，包括以下步驟：

步驟一：在進(jìn)料倉(cāng)內(nèi)放置污泥；

步驟二：通過(guò)進(jìn)料倉(cāng)內(nèi)的第二微波發(fā)生器對(duì)污泥內(nèi)的水進(jìn)行蒸發(fā)以形成干化后的污泥；

步驟三：干化后的污泥依次通過(guò)微波反應(yīng)腔內(nèi)的多個(gè)溫度區(qū)域后被熱解以形成熱解殘?jiān)蜔峤鈿怏w；

步驟四：在熱解氣氣液分離裝置內(nèi)對(duì)步驟三產(chǎn)生的熱解氣體進(jìn)行冷凝分離，以使得不凝氣體進(jìn)入所述不凝氣儲(chǔ)罐，冷凝液體進(jìn)入所述冷凝液儲(chǔ)罐。

在一些實(shí)施方案中，在步驟一中，加入污泥的同時(shí)摻入一定比例的熱解殘?jiān)?/p>

在一些實(shí)施方案中，熱解殘?jiān)南鄬?duì)于污泥的比例為5％至10％。

在一些實(shí)施方案中，在步驟一之前，對(duì)污泥進(jìn)行壓濾或離心分離。

在一些實(shí)施方案中，在步驟二中，第二微波發(fā)生器產(chǎn)生的溫度為150度。

在一些實(shí)施方案中，整個(gè)微波熱解污泥的裝置中充有氮?dú)狻?/p>

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的微波熱解污泥的裝置利用微波作為熱源代替?zhèn)鹘y(tǒng)加熱方法對(duì)污泥進(jìn)行熱解，污泥首先通過(guò)水蒸氣回收裝置來(lái)進(jìn)行污泥中水的去除，隨后去除水的污泥在微波反應(yīng)腔內(nèi)經(jīng)過(guò)溫度依次升高的多個(gè)溫度區(qū)域，從而對(duì)去除水的污泥進(jìn)行充分地?zé)峤馓幚?，得到熱解氣體和熱解殘?jiān)８鶕?jù)本發(fā)明的微波熱解污泥的裝置，一方面對(duì)污泥進(jìn)行了充分地?zé)峤猓磳?duì)污泥中的不同物質(zhì)進(jìn)行分離，另一方面還充分利用了水蒸氣回收裝置和油氣回收裝置里冷凝過(guò)程中的熱能，并將其作為污泥干化的熱源，達(dá)到了節(jié)能環(huán)保和污泥資源化利用的目的。

附圖說(shuō)明

在下文中將基于實(shí)施例并參考附圖來(lái)對(duì)本發(fā)明進(jìn)行更詳細(xì)的描述。其中：

圖1是根據(jù)本發(fā)明的微波熱解污泥的裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。

在附圖中，相同的部件使用相同的附圖標(biāo)記。附圖并未按照實(shí)際的比例繪制。

具體實(shí)施方式

下面將結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說(shuō)明。

這里所介紹的細(xì)節(jié)是示例性的，并僅用來(lái)對(duì)本發(fā)明的實(shí)施例進(jìn)行例證性討論，它們的存在是為了提供被認(rèn)為是對(duì)本發(fā)明的原理和概念方面的最有用和最易理解的描述。關(guān)于這一點(diǎn)，這里并沒(méi)有試圖對(duì)本發(fā)明的結(jié)構(gòu)細(xì)節(jié)作超出于基本理解本發(fā)明所需的程度的介紹，本領(lǐng)域的技術(shù)人員通過(guò)說(shuō)明書(shū)及其附圖可以清楚地理解如何在實(shí)踐中實(shí)施本發(fā)明的幾種形式。

圖1顯示了根據(jù)本發(fā)明提供的一種微波熱解污泥的裝置100的結(jié)構(gòu)示意圖。該微波熱解污泥的裝置100包括：彼此連通在一起的微波反應(yīng)裝置10、水蒸氣回收裝置20以及油氣回收裝置30，微波反應(yīng)裝置10包括微波反應(yīng)腔14，微波反應(yīng)腔14中設(shè)置的第一微波發(fā)生器11使得微波反應(yīng)腔14在微波反應(yīng)腔14的進(jìn)口至出口的方向上具有溫度依次升高的多個(gè)溫度區(qū)域。

在一個(gè)優(yōu)選地實(shí)施例中，微波反應(yīng)腔14包括在微波反應(yīng)腔14的進(jìn)口至出口的方向上的第一溫度區(qū)域和第二溫度區(qū)域，并且第一溫度區(qū)域的體積與第二溫度區(qū)域的體積之比為2∶1至3∶1。該設(shè)置使污泥首先經(jīng)過(guò)微波反應(yīng)腔14的體積較大并且溫度較低的區(qū)域，隨后再經(jīng)過(guò)微波反應(yīng)腔14的體積較小且溫度較高的區(qū)域，充分地利用了微波反應(yīng)腔14內(nèi)的熱能對(duì)污泥進(jìn)行更徹底地?zé)峤?，從而達(dá)到了節(jié)能的作用。

進(jìn)一步優(yōu)選地，第一溫度區(qū)域的溫度設(shè)置為600℃至800℃，第二溫度區(qū)域的溫度設(shè)置為800℃至900℃。在第一溫度區(qū)域內(nèi)，該溫度區(qū)域可使污泥中的重油、瀝青質(zhì)等有機(jī)物質(zhì)因高溫受熱進(jìn)行完全裂解，完成干化污泥的熱解處理，在第二溫度區(qū)域內(nèi)第，該溫度區(qū)域可使熱解殘?jiān)耆够瓿蔁峤鈿堅(jiān)淖茻幚怼?/p>

根據(jù)本發(fā)明，如圖1所示，水蒸氣回收裝置20包括連接在一起的水蒸氣冷凝裝置22和泠凝水儲(chǔ)罐21，水蒸氣冷凝裝置22用于實(shí)現(xiàn)對(duì)污泥中的水蒸氣進(jìn)行冷凝并存儲(chǔ)水蒸氣變?yōu)橐后w水過(guò)程中的熱能，冷凝水儲(chǔ)罐21用于存儲(chǔ)液體水。優(yōu)選地，水蒸氣冷凝裝置22設(shè)置在冷凝水儲(chǔ)罐21的上游，該設(shè)置利于水的收集。

如圖1所示，油氣回收裝置30包括熱解氣氣液分離裝置31，熱解氣氣液分離裝置31還包括冷凝液儲(chǔ)罐312和不凝氣儲(chǔ)罐311，其中，不凝氣儲(chǔ)罐311與水蒸氣冷凝裝置22相連通。熱解氣氣液分離裝置30用于對(duì)微波反應(yīng)腔14內(nèi)排出的熱解氣體進(jìn)行分離，并且不凝氣儲(chǔ)罐311用于收集氣體并存儲(chǔ)熱能，冷凝液儲(chǔ) 罐312用于收集液體。不凝氣儲(chǔ)罐內(nèi)311儲(chǔ)存的熱能可應(yīng)用于水蒸氣冷凝裝置22。

在如圖1所示的實(shí)施例中，微波反應(yīng)腔14的進(jìn)口處設(shè)置有進(jìn)料倉(cāng)12，進(jìn)料倉(cāng)12內(nèi)設(shè)置有第二微波發(fā)生器122。第二微波發(fā)生器122用于對(duì)污泥中的水進(jìn)行去除。此外，微波反應(yīng)腔14內(nèi)還設(shè)置有螺旋輸送器13。該螺旋輸送器13用于對(duì)污泥進(jìn)行均勻地傳送。

另外，微波熱解污泥的裝置100還包括熱解殘?jiān)厥昭b置50，熱解殘?jiān)厥昭b置50與微波反應(yīng)腔14的出口的連接處設(shè)置有刮板15。該刮板15可使熱解殘?jiān)M可能地進(jìn)入熱解殘?jiān)厥昭b置50，從而保證了微波反應(yīng)腔14工作的通暢性。優(yōu)選地，微波熱解污泥的裝置100還包括防微波泄露裝置(圖中未示出)，例如，該防微波泄露裝置可對(duì)微波反應(yīng)裝置10采用防輻射材料，以防止微波射出損害人體健康。

根據(jù)本發(fā)明提供的一種應(yīng)用上述微波熱解污泥的裝置100熱解污泥的方法，包括以下步驟：

步驟一：在進(jìn)料倉(cāng)12內(nèi)放置污泥；

步驟二：通過(guò)進(jìn)料倉(cāng)12內(nèi)的第二微波發(fā)生器122對(duì)污泥內(nèi)的水進(jìn)行蒸發(fā)以形成干化后的污泥；

步驟三：干化后的污泥依次通過(guò)微波反應(yīng)腔14內(nèi)的多個(gè)溫度區(qū)域后被熱解以形成熱解殘?jiān)蜔峤鈿怏w；

步驟四：在熱解氣氣液分離裝置30內(nèi)對(duì)步驟三產(chǎn)生的熱解氣體進(jìn)行冷凝分離，以使得不凝氣體進(jìn)入不凝氣儲(chǔ)罐311，冷凝液體進(jìn)入冷凝液儲(chǔ)罐312。

在一個(gè)優(yōu)選地實(shí)施例中，在步驟一中，加入污泥的同時(shí)摻入一定比例的熱解殘?jiān)?yōu)選地，熱解殘?jiān)南鄬?duì)于污泥的比例為5％至10％。

在一個(gè)優(yōu)選地實(shí)施例中，在步驟一之前，對(duì)污泥進(jìn)行壓濾或離心分離。

在另一個(gè)優(yōu)選地實(shí)施例中，在步驟二中，第二微波發(fā)生器122產(chǎn)生的溫度為150度。

在本發(fā)明的應(yīng)用微波熱解污泥的裝置100熱解污泥的方法中，壓濾或離心分離后的污泥摻入一定比例(5％-10％)的熱解殘?jiān)笤谠谶M(jìn)料倉(cāng)12內(nèi)通過(guò)攪拌裝置121進(jìn)行攪拌混合，進(jìn)料倉(cāng)12中的污泥和熱解殘?jiān)幕旌衔镌跓峤鈿庥酂岷偷诙⒉òl(fā)生器122的作用下從室溫升高到150度左右，使水分完全蒸發(fā)，高溫蒸汽通過(guò)水蒸氣冷凝裝置20進(jìn)行冷凝分離，水進(jìn)入冷凝水儲(chǔ)罐21，不凝氣體部 分進(jìn)入不凝氣儲(chǔ)罐311；通過(guò)水蒸氣冷凝裝置20回收的熱能作為污泥干化熱源。完全干化后的污泥通過(guò)螺旋輸送器131進(jìn)入微波反應(yīng)腔14，微波反應(yīng)腔14采用分段加熱，第一段，加熱溫度為600～800℃，使污泥中重油、瀝青質(zhì)等有機(jī)物質(zhì)因高溫受熱進(jìn)行完全裂解，完成干化油泥的熱解處理，其餾分進(jìn)行冷凝分離，熱解氣通過(guò)熱解氣冷凝分離裝置31后，氣體進(jìn)入不凝氣儲(chǔ)罐311，液體進(jìn)入冷凝液體儲(chǔ)罐312，回收的熱能通過(guò)余熱利用管道進(jìn)入進(jìn)料倉(cāng)12，作為污泥干化熱源；第二段加熱溫度為800～900℃，使熱解殘?jiān)耆够?，完成熱解殘?jiān)淖茻幚?。熱解殘?jiān)徊糠痔幚砗螽?dāng)做添加劑添加到進(jìn)料倉(cāng)12中，以提高微波熱效用；剩余部分通過(guò)熱解殘?jiān)隹?6和殘?jiān)厥昭b置51回收部分余熱后進(jìn)入熱解殘?jiān)鼉?chǔ)池52，可作為焦炭使用或直接作為固體廢物排放，回收的余熱通過(guò)余熱利用管道進(jìn)入進(jìn)料倉(cāng)12，作為污泥干化熱源。

本發(fā)明的微波熱解污泥的裝置100利用微波作為熱源代替?zhèn)鹘y(tǒng)加熱方法對(duì)污泥進(jìn)行熱解，污泥首先通過(guò)水蒸氣回收裝置20來(lái)進(jìn)行污泥中水的去除，隨后去除水的污泥在微波反應(yīng)腔14內(nèi)經(jīng)過(guò)溫度依次升高的多個(gè)溫度區(qū)域，從而對(duì)去除水的污泥進(jìn)行充分地?zé)峤馓幚?，得到熱解氣體和熱解殘?jiān)?。根?jù)本發(fā)明的微波熱解污泥的裝置100，一方面對(duì)污泥進(jìn)行了充分地?zé)峤?，即?duì)污泥中的不同物質(zhì)進(jìn)行分離，另一方面還充分利用了水蒸氣回收裝置20和油氣回收裝置30里冷凝過(guò)程中的熱能，并將其作為污泥干化的熱源，達(dá)到了節(jié)能環(huán)保和污泥資源化利用的目的。

應(yīng)注意的是，前面所述的例子僅以解釋為目的，而不能認(rèn)為是限制了本發(fā)明。雖然已經(jīng)根據(jù)示例性實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行了描述，然而應(yīng)當(dāng)理解，這里使用的是描述性和說(shuō)明性的語(yǔ)言，而不是限制性的語(yǔ)言。在當(dāng)前所述的和修改的所附權(quán)利要求的范圍內(nèi)，在不脫離本發(fā)明的范圍和精神的范圍中，可以對(duì)本發(fā)明進(jìn)行改變。盡管這里已經(jīng)根據(jù)特定的方式、材料和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行了描述，但本發(fā)明并不僅限于這里公開(kāi)的細(xì)節(jié)；相反，本發(fā)明可擴(kuò)展到例如在所附權(quán)利要求的范圍內(nèi)的所有等同功能的結(jié)構(gòu)、方法和應(yīng)用。