本發(fā)明涉及油田資源與環(huán)境技術(shù)領(lǐng)域中一種廢棄物無害化處理試驗方法及裝置，特別是一種含油固體廢棄物無害化處理方法及裝置。

背景技術(shù)：

油田井下作業(yè)、壓裂以及鉆井過程中產(chǎn)生的裹有油泥的防滲布、油基鉆屑以及油工服、油手套等含油固體物，被國家列入國家危險固體廢棄物（hw49和hw08），難以降解，倘若處理不善，會對水環(huán)境、土壤環(huán)境及空氣環(huán)境造成危害，甚至危害人類的身心健康。隨著2015年1月?新環(huán)保法?的頒布實施，國家對危險固體廢物的處置、處理及環(huán)境污染防治等提出了越來越嚴(yán)格的要求。在填埋、資源化利用以及無害化等眾多的處置方式中，熱解析無害化處理技術(shù)由于工藝流程簡單，對有毒有害物質(zhì)處置徹底，減容、減量效果明顯，能夠回收部分能源，產(chǎn)生的煙氣少等優(yōu)勢，逐漸地成為油田環(huán)保工作者處置含油固體危廢物的主要處理技術(shù)。

為了確定不同種類的含油固體物最佳熱解溫度、熱解時間以及升溫速率等熱解參數(shù)，為工業(yè)化建站提供設(shè)計基礎(chǔ)，本發(fā)明提供了一種試驗方法及裝置。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是克服背景技術(shù)中存在的油田產(chǎn)生的含油固體物沒有能確定其適宜的熱解溫度、熱解時間以及升溫速率等參數(shù)的試驗裝置的問題，而提供一種含油固體廢棄物無害化處理試驗裝置，該含油固體廢棄物無害化處理試驗裝置，能夠確定含油固體物適宜的熱解溫度、熱解時間以及升溫速率等參數(shù)，回收部分能源，減少環(huán)境污染。本發(fā)明還提供一種含油固體廢棄物無害化處理試驗方法。

本發(fā)明解決其問題可通過如下技術(shù)方案來達(dá)到：該含油固體廢棄物熱解析試驗裝置，包括爐管、爐膛，所述爐管貫穿于爐膛中央，被爐膛所包裹；所述爐膛分為上爐膛和下爐膛兩部分，所述爐管兩端安裝密封法蘭，右端法蘭中心引出管路，管路上接有真空表、安全閥以及進(jìn)氣閥a；左端法蘭中心引出管路，管路通過剛性回轉(zhuǎn)接頭和進(jìn)氣閥b與冷凝罐相通；所述冷凝罐一側(cè)連接冷卻水進(jìn)水管路和冷卻水進(jìn)出水管路、出氣口；冷凝罐上端開口依次接氣體檢測傳感器和真空泵吸氣管路，最終與真空泵抽氣口相連接；冷凝罐下端經(jīng)冷凝液導(dǎo)出管與冷凝液暫存箱相連；所述爐管可實現(xiàn)旋轉(zhuǎn)，受旋轉(zhuǎn)控制系統(tǒng)調(diào)控。

一種使用含油固體廢棄物熱解析試驗裝置的試驗方法，包括以下步驟：

（1）、將試驗物料裝填在保持一定真空度的爐管內(nèi)，通過爐膛的高溫間接對爐管內(nèi)的待試驗物料進(jìn)行間接加熱；

（2）、同時通過旋轉(zhuǎn)控制系統(tǒng)實現(xiàn)裝有物料爐管在爐膛內(nèi)的旋轉(zhuǎn)，并調(diào)控轉(zhuǎn)速；

（3）、利用真空泵對裝有物料已密封的爐管持續(xù)抽真空；同時將熱解過程中產(chǎn)生的熱解蒸汽（包括凝結(jié)氣和不凝氣）不斷地抽離爐管；其中熱解蒸汽包括凝結(jié)氣和不凝氣；

（4）、利用冷凝罐回收熱解蒸汽中的凝結(jié)氣，不凝氣在真空泵的抽力下經(jīng)氣體檢測傳感器記錄下不凝氣累計產(chǎn)生量；

（5）、通過智能溫控調(diào)節(jié)儀設(shè)定控溫程序，考察試驗物料熱解溫度、熱解時間及升溫速率。

本發(fā)明與上述背景技術(shù)相比較可具有如下有益效果：該含油固體廢棄物熱解析試驗裝置由于采用上述系統(tǒng)，可針對不同種類的含油固體物開展熱解析無害化處理技術(shù)試驗研究，確定適宜的熱解溫度、熱解時間以及升溫速率等熱解參數(shù)，為工業(yè)化建站提供設(shè)計基礎(chǔ)。經(jīng)所述試驗裝置處理后的物料，固體殘渣中礦物油含量可達(dá)到0.3%以下；回收的含油污水中含油量可達(dá)到500mg/l以下；回收油中的含水率可達(dá)到0.5%以下。完全符合國家對危險固體廢物的處置、處理及環(huán)境污染防治等提出的嚴(yán)格要求。

附圖說明

附圖1是本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖；

附圖2是本發(fā)明中旋轉(zhuǎn)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖；

附圖3是本發(fā)明中旋轉(zhuǎn)系統(tǒng)的左視圖；

附圖4是本發(fā)明中旋轉(zhuǎn)系統(tǒng)的右視圖；

附圖5是本發(fā)明實施例2中試驗設(shè)定的控溫程序；

附圖6是本發(fā)明實施例2中不凝氣產(chǎn)量與溫度之間關(guān)系。

圖中：1-爐管，2-上爐膛，3-下爐膛，4-冷凝罐，5-氣體檢測傳感器，6-冷凝液暫存箱，7-真空表，8-安全閥，9-控制面板，10-智能溫控調(diào)節(jié)儀，11-氣體流量顯示面板，12-旋轉(zhuǎn)調(diào)速器，13-冷卻水進(jìn)水管路，14-冷卻水出水管路，15-冷凝液導(dǎo)出管，16-出氣口，17-真空泵吸氣管路，18-真空泵，19-進(jìn)氣閥a，20-爐膛打開把手，21-回轉(zhuǎn)接頭，22-進(jìn)氣閥b，23-支撐箱體，24-工作臺，25-主動齒輪，26-從動齒輪，27-爐管外套齒輪，28-調(diào)速電機，29-從動輪，30-轉(zhuǎn)軸。

具體實施方式：

下面結(jié)合附圖及實施例將對本發(fā)明作進(jìn)一步說明：

實施例1

如附圖1所示，包括爐管1、爐膛，所述爐管1貫穿于爐膛中央，被爐膛所包裹；所述爐膛分為上爐膛2和下爐膛3兩部分，所述上爐膛2外部裝有爐膛打開把手20，可以通過爐膛打開把手20將上爐膛掀開，以觀察可視石英玻璃爐管1內(nèi)物料的狀態(tài)；所述爐管1兩端安裝卡套式機械密封法蘭，右端法蘭中心引出管路，管路上接有真空表7、安全閥8以及進(jìn)氣閥a19；左端法蘭中心引出管路，管路通過剛性回轉(zhuǎn)接頭21和進(jìn)氣閥b22與冷凝罐4相通；所述爐管1連接旋轉(zhuǎn)控制系統(tǒng)，可受旋轉(zhuǎn)控制系統(tǒng)調(diào)控實現(xiàn)旋轉(zhuǎn)；所述爐管1置于支撐箱體23上，支撐箱體23內(nèi)裝有旋轉(zhuǎn)控制系統(tǒng)，如圖2所示；所述支撐箱體23正面面板上安有控制面板9、智能溫控調(diào)節(jié)儀10、旋轉(zhuǎn)調(diào)速器12；冷凝液暫存箱6及支撐箱體23坐于工作臺24上，所述真空泵18置于工作臺24的底板上；氣體流量顯示面板11置于工作臺24的正面面板或側(cè)板上；所述冷凝罐4一側(cè)連接冷卻水進(jìn)水管路13和冷卻水進(jìn)出水管路14、出氣口16；所述冷凝罐4為一種夾套式冷凝罐，夾套內(nèi)走冷卻水，對進(jìn)入罐內(nèi)的熱解蒸汽進(jìn)行快速冷凝；冷凝罐4上端開口依次接氣體檢測傳感器5和真空泵吸氣管路17，最終與真空泵18抽氣口相連接；氣體檢測傳感器5檢測到的不凝氣的量通過電信號顯示在氣體流量顯示面板11上；冷凝罐4下端經(jīng)冷凝液導(dǎo)出管15與冷凝液暫存箱6相連，冷凝液導(dǎo)出管15上接有閥門；所述智能溫控調(diào)節(jié)儀10為廈門宇電儀表廠生產(chǎn)的ai-518/518p智能溫控調(diào)節(jié)儀。

如圖2、圖3、圖4所示，所述旋轉(zhuǎn)控制系統(tǒng)由調(diào)速電機28、主動齒輪25、2個從動齒輪26、爐管外套齒輪27、2個從動輪29組成；所述爐管1一端通過爐管外套齒輪27坐落在2個從動齒輪26上，爐管1另一端坐落在2個從動輪29上；所述調(diào)速電機28通過轉(zhuǎn)軸30連接主動齒輪25；主動齒輪25與1個從動齒輪26相互咬合，而該從動齒輪26又與固定在爐管1上的爐管外套齒輪27相互咬合；調(diào)速電機28通過電線聯(lián)接旋轉(zhuǎn)調(diào)速器12；所述調(diào)速電機28、主動齒輪25、2個從動齒輪26、爐管外套齒輪27、2個從動輪29均安置于支撐箱體23內(nèi)；所述旋轉(zhuǎn)調(diào)速器12通過電線與調(diào)速電機28聯(lián)接，控制調(diào)速電機28啟停和轉(zhuǎn)速；所述調(diào)速電機28通過轉(zhuǎn)軸30連接主動齒輪25，調(diào)速電機28通過轉(zhuǎn)軸30帶動主動齒輪25轉(zhuǎn)動；轉(zhuǎn)動的主動齒輪25依次通過從動齒輪26、固定在爐管1上的爐管外套齒輪27，最終實現(xiàn)爐管的旋轉(zhuǎn)，轉(zhuǎn)速控制范圍為0~10r/min。所述2個從動齒輪26和2個從動輪29分別安裝于爐管1的兩端；所述安裝在爐管1兩端的2個從動齒輪26和2個從動輪29除了帶動和助力爐管1旋轉(zhuǎn)的作用外，還起到對爐管1的支撐作用，還可實現(xiàn)整體爐膛的傾斜，最大傾斜角度為60°，達(dá)到自動卸出爐管內(nèi)熱解殘渣的目的。所述旋轉(zhuǎn)控制系統(tǒng)通過旋轉(zhuǎn)調(diào)速器12控制爐管1在爐膛內(nèi)實現(xiàn)360°旋轉(zhuǎn)，轉(zhuǎn)速控制范圍為0~10r/min。

該含油固體廢棄物熱解析試驗裝置，使用真空泵18，確保爐管內(nèi)一定的負(fù)壓條件，將熱解產(chǎn)生的熱解蒸汽及時地抽離爐管，避免發(fā)生二次反應(yīng)；所述真空泵18抽出的熱解蒸汽依次經(jīng)過冷凝罐4、氣體檢測傳感器5最終經(jīng)真空泵18出氣口排出；通過冷凝罐4快速冷凝熱解蒸汽中的凝結(jié)氣，通過氣體檢測傳感器記錄熱解蒸汽中不凝氣量。爐膛的控溫方式爐膛的控溫方式采用pid人工智能控制，可通過智能溫控調(diào)節(jié)儀10設(shè)定溫控歷程；控制面板9上有裝置通電啟動開關(guān)、加熱啟動開關(guān)以及狀態(tài)顯示燈；整體裝置安放置帶有萬向腳輪的工作臺上，便于試驗人員的操作及移動。

經(jīng)所述試驗裝置處理后的物料，固體殘渣中礦物油含量可達(dá)到0.3%以下；回收的含油污水中含油量可達(dá)到500mg/l以下；回收油中的含水率可達(dá)到0.5%以下。

一種使用含油固體廢棄物熱解析試驗裝置的試驗方法，包括以下步驟：

（1）稱量500g的試驗物料，試驗物料為油田產(chǎn)生的裹有油泥井下作業(yè)廢棄防護(hù)物，裝入置于氧化鋁陶瓷纖維爐膛中央的石英玻璃爐管1中，兩端用機械密封法蘭固定；所述爐膛的高溫為1100℃；

（2）啟動試驗裝置的電源，通過智能溫控調(diào)節(jié)儀10設(shè)定試驗的控溫歷程：室溫0.5h內(nèi)升溫至180℃，180℃保溫1.5h；2h內(nèi)180℃升溫至300℃,300℃保溫1h；2h內(nèi)300℃升溫至400℃,400℃保溫2h；2h內(nèi)400℃升溫至500℃,500℃保溫4h；4h內(nèi)500℃降溫至300℃,最后300℃自然降溫至室溫，詳見圖5；

試驗物料升溫速率平均為50℃/h,最高熱解溫度為500℃，累計熱解時間15h；

（3）啟動控溫程序前，檢驗裝置的密閉性，以滿足熱解反應(yīng)的負(fù)壓條件。打開真空泵吸氣管路17、氣體檢測傳感器5、剛性回轉(zhuǎn)接頭21所在管路上的閥門19，關(guān)閉其他管路上以及爐管1最右端進(jìn)氣口處閥門19。啟動真空泵18，觀察真空表7，待真空度達(dá)到-0.1mpa后；關(guān)閉氣體檢測傳感器5管路上的閥門，停運真空泵18，觀察真空表7，真空度2h內(nèi)維持-0.1mpa不變，說明裝置密閉性良好，達(dá)到熱解析試驗的條件；

（4）啟動真空泵18，打開氣體檢測傳感器5管路上的閥門，通過旋轉(zhuǎn)調(diào)速器12控制爐管1在爐膛以2r/min的轉(zhuǎn)速旋轉(zhuǎn)；通過控制面板9上的加熱按鈕，啟動升溫程序，開始試驗；

（5）試驗過程中，每隔1h記錄氣體流量顯示面板上的氣體累計量的數(shù)值；待試驗結(jié)束后，將冷凝罐4中回收的冷凝液，通過冷凝液導(dǎo)出管15，將回收的冷凝液放入冷凝液暫存箱6內(nèi)；通過冷凝液暫存箱6上標(biāo)定刻度線，記錄下回收油及水的體積；可人工實現(xiàn)爐膛傾斜，傾斜最大角度60°，收集爐管內(nèi)的熱解后的殘渣，計量并進(jìn)行礦物油含量檢測；

（6）不凝氣累計產(chǎn)量與熱解溫度之間關(guān)系的試驗結(jié)果見圖6。由圖6可知，當(dāng)溫度升至400℃時，再升溫不凝氣產(chǎn)量快速增長，說明待處理的裹有油泥井下作業(yè)廢棄防護(hù)物此時開始發(fā)生了深度裂解反應(yīng)；直至溫度達(dá)到450℃，溫度再升高，不凝氣產(chǎn)量變化不大一直維持在225ml左右，說明熱解反應(yīng)基本結(jié)束，最佳熱解溫度為450℃；

（7）收集的熱解后殘渣礦物油含量為0.22%，達(dá)到了小于0.3%的指標(biāo)要求；回收的油中含水率為0.33%，回收水中含油量為230mg/l；

（8）同時可依據(jù)上述試驗方法，開展不同升溫速率和熱解時間的試驗研究，依據(jù)回收油產(chǎn)率及回收不凝氣的產(chǎn)率確定最佳升溫速率及熱解時間。

通過上述實施例1所提供的試驗裝置及試驗方法，確定油田產(chǎn)生的含油污泥、裹有油泥防護(hù)物、油基泥漿等含油固體廢棄物最佳熱解溫度、升溫速率及熱解時間等參數(shù)，為工業(yè)化站場的設(shè)計提供設(shè)計依據(jù)。