含油污泥焚燒處理技術(shù)在油田的應(yīng)用

秦 艷 李紅旭

新疆正天華能環(huán)境工程技術(shù)有限公司 （新疆 烏魯木齊 830011）

含油污泥焚燒處理技術(shù)在油田的應(yīng)用

秦 艷 李紅旭

新疆正天華能環(huán)境工程技術(shù)有限公司 （新疆 烏魯木齊 830011）

含油污泥是油田開(kāi)發(fā)過(guò)程中產(chǎn)生的廢棄物，為了減少油泥排放對(duì)環(huán)境的污染，采用焚燒技術(shù)是實(shí)現(xiàn)無(wú)害化處理及資源化利用的有效途徑之一。該技術(shù)的研究和應(yīng)用，為油田尋找到了一種含油污泥綜合利用的方法，既有效利用了能源，又解決了含油污泥外排的問(wèn)題，減少了環(huán)境污染，有利于企業(yè)實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略。

含油污泥 焚燒處理 資源化

含油污泥是油田開(kāi)發(fā)生產(chǎn)的主要污染源之一，也是影響油田環(huán)境質(zhì)量的一大難題。其主要是含油污水處理后的含油污泥、油田生產(chǎn)站場(chǎng)原油儲(chǔ)罐的清罐油泥砂以及油田生產(chǎn)作業(yè)產(chǎn)生的含油固體廢物，其中含有苯系物、酚類、蒽、芘等毒性物質(zhì)，具有惡臭氣味，同時(shí)含有一定量的原油。如直接外排，有毒物質(zhì)會(huì)污染水、土壤和空氣，惡化生態(tài)環(huán)境。

根據(jù)《國(guó)家危險(xiǎn)廢物名錄》規(guī)定，含油污泥屬于危險(xiǎn)廢物(編號(hào)HW08)。因此尋找一種經(jīng)濟(jì)有效的油田含油污泥處理及利用技術(shù)，實(shí)現(xiàn)油泥無(wú)害化處理十分必要。

含油污泥處理技術(shù)

含油污泥處理是以減量化、資源化、無(wú)害化為原則。目前國(guó)內(nèi)外常用的含油污泥處理方法有：溶劑萃取法、熱化學(xué)洗滌法、生物法、含油污泥調(diào)剖、熱解處理、焚燒法等[1]。對(duì)上述6種含油污泥無(wú)害化與資源化處理技術(shù)的對(duì)比分析結(jié)果見(jiàn)表1。

通過(guò)以上各種含油污泥處理技術(shù)的特點(diǎn)、資源回收、處理效果、技術(shù)成熟度等方面對(duì)比，焚燒技術(shù)較成熟，減容率高，無(wú)害化較徹底，余熱可充分利用，因此以焚燒技術(shù)實(shí)現(xiàn)含油污泥的無(wú)害化處理及資源化利用最佳。

含油污泥在經(jīng)焚燒處理后,多種有害物質(zhì)幾乎全部除去,最終成為穩(wěn)定的灰渣。近年來(lái),焚燒法采用了合適的預(yù)處理工藝和先進(jìn)的焚燒方法,滿足了越來(lái)越嚴(yán)格的環(huán)境要求,污泥焚燒技術(shù)已經(jīng)逐步成為處理污泥的主流,越來(lái)越受到世界各國(guó)的青睞。法國(guó)、德國(guó)的石化企業(yè)多采用焚燒的方式進(jìn)行油泥處理，灰渣屬于一般工業(yè)固體廢物，用于修路或埋入指定的灰渣填埋場(chǎng),焚燒產(chǎn)生的熱能用于供熱和發(fā)電[2]。

典型案例分析

某油田采取了先進(jìn)的工藝技術(shù)，將含油污泥進(jìn)行有效的焚燒處理，使之無(wú)害化、減量化，而且利用焚燒所產(chǎn)生的余熱供應(yīng)蒸汽，達(dá)到資源化的目的。這不僅將含油污泥對(duì)環(huán)境的污染減輕到最低限度，使油田職工的生活環(huán)境和健康水平得到改善和提高，同時(shí)對(duì)油田的環(huán)境保護(hù)和石油企業(yè)在環(huán)保行業(yè)的發(fā)展也起到了示范作用。

1 含油污泥性質(zhì)

該油田含油污泥主要產(chǎn)自污水處理廠產(chǎn)生的含油污泥、罐底清除污泥以及作業(yè)的落地油泥，其中污水處理廠產(chǎn)生的含油污泥占相當(dāng)大的比例 （80%以上），物性測(cè)定見(jiàn)表2。

表2 污水處理廠含油污泥基本組成

油罐底泥富含有機(jī)物，成分復(fù)雜，含有苯系物、酚類、蒽、芘等有惡臭有毒物質(zhì)，不能直接排放。同污水處理廠所產(chǎn)含油泥渣相比，罐底含油污泥含油量較低，其基本組成見(jiàn)表3。

表3 罐底油泥基本組成

落地油泥與作業(yè)時(shí)的操作等有關(guān)。其理化性質(zhì)變化性較大，無(wú)法確定，含油量的多少也是隨機(jī)而定，一般在10%～30%。其所含的油品質(zhì)量較好，但由于采油現(xiàn)場(chǎng)情況復(fù)雜，導(dǎo)致油泥中除泥土、沙石外，還帶有少量其它固體廢棄物。

2 爐型選擇

該油田采用的焚燒處理技術(shù)的工程內(nèi)容包括：石油泥渣干化、接收、儲(chǔ)存系統(tǒng)；上料系統(tǒng)；油泥焚燒系統(tǒng)；余熱鍋爐；煙氣凈化系統(tǒng)；輔助系統(tǒng)；熱工控制系統(tǒng)。其中焚燒爐是整個(gè)焚燒過(guò)程的核心，焚燒爐類型不同,整個(gè)焚燒反應(yīng)的焚燒效果也不同。目前世界上焚燒爐的型號(hào)已達(dá) 200多種,其中較廣泛應(yīng)用的爐型包括:回轉(zhuǎn)窯焚燒爐、循環(huán)流化床焚燒爐等[3]。

由于含油污泥中含有一定量的原油，一定溫度下具有很強(qiáng)流滲的特殊性，因此采用層燃與熱解氣化相結(jié)合的焚燒技術(shù)才具有明顯的處理優(yōu)勢(shì)，層燃螺旋爐排焚燒爐正是基于這種原理的新型爐型。

層燃螺旋爐排焚燒爐采取將預(yù)處理后的含油污泥等物料經(jīng)布料機(jī)均勻投入焚燒室，進(jìn)行分層燃燒，爐排驅(qū)動(dòng)燃燒物料整體產(chǎn)生螺旋式移動(dòng)，形成動(dòng)態(tài)平衡的方式，對(duì)含油污泥等物料進(jìn)行焚燒處理，整個(gè)焚燒過(guò)程中不需要添加任何輔助燃料，燃盡的爐渣經(jīng)爐排擠碎后通過(guò)濕式出渣機(jī)排出。該爐結(jié)構(gòu)為二室燃燒，對(duì)一次燃燒產(chǎn)生的熱解混合煙氣，進(jìn)行二次燃燒，殘留物（液態(tài)焦油、較純的碳素以及浮渣底泥本身含有的無(wú)機(jī)灰土和惰性物質(zhì)等）充分燃燒后產(chǎn)生的殘?jiān)?jīng)爐排的機(jī)械擠壓、破碎后，由排渣系統(tǒng)排出爐外。浮渣底泥經(jīng)一次燃燒后實(shí)現(xiàn)了能量的兩級(jí)分配，形成能量的動(dòng)態(tài)平衡，從而保證了焚燒爐的持續(xù)正常運(yùn)轉(zhuǎn)。

層燃螺旋爐排焚燒爐與其它焚燒爐的比較見(jiàn)表4。

由表4可以看出，層燃螺旋爐排焚燒爐具有投資適中、操作安全、焚燒徹底且效率高、無(wú)需預(yù)處理、無(wú)二次污染等優(yōu)良性能，尤其適合含油污泥的焚燒處理。

3 焚燒處理工藝

該焚燒處理技術(shù)的整體工藝為：將經(jīng)過(guò)晾曬處理的油泥運(yùn)送到料倉(cāng)，經(jīng)加料器均勻撒落在帶式布料器上，然后根據(jù)燃燒條件變頻操作布料器把油泥送入爐膛燃燒，產(chǎn)生的煙氣進(jìn)入二次燃燒室燃盡，其中煙氣余熱通過(guò)鍋爐換熱產(chǎn)生蒸汽用于生產(chǎn)、生活使用，低溫?zé)煔饨?jīng)除酸除塵后排入大氣。燃剩的固體

殘?jiān)?jīng)過(guò)檢驗(yàn)合格后用于鋪路或填埋。在此過(guò)程中產(chǎn)生的污水通過(guò)管道進(jìn)入排放池。焚燒處理工藝流程見(jiàn)圖1。

表4 層燃螺旋爐排焚燒爐與其它焚燒爐的綜合比較

續(xù)表4

4 二噁英控制

油泥焚燒可能會(huì)產(chǎn)生令全球關(guān)注的有害物質(zhì)二噁英（PCDDs/PCDFs）。二噁英熔點(diǎn)約為303～305℃，在705℃以下相當(dāng)穩(wěn)定，高于此溫度即開(kāi)始分解。通常二噁英的生成量很少，但一旦形成，就非常穩(wěn)定，需要很長(zhǎng)時(shí)間的物理、化學(xué)、生物學(xué)降解期。因此，能否有效控制二噁英，成為焚燒處理技術(shù)成敗的關(guān)鍵要素之一。

層燃螺旋爐排焚燒爐所采用的層燃+熱解氣化技術(shù)，在焚燒機(jī)理、還原性氣氛、煙塵產(chǎn)生量和燃燒溫度等重要技術(shù)特征上具備其它技術(shù)所無(wú)法獲得的優(yōu)勢(shì)，避免和破壞了污染物的生成條件，采取了針對(duì)二噁英等污染物生成機(jī)理的控制措施；同時(shí)在系統(tǒng)設(shè)計(jì)和配置中充分運(yùn)用了“3T+E”（3T指Temperature（溫度）、Time（時(shí)間）、Turbulence（湍流）；E指Excess oxygen（過(guò)量空氣量））的綜合控制措施，即保證足夠的燃燒高溫促使二噁英分解；保證煙氣在高溫工況中的停留時(shí)間；形成攪動(dòng)湍流使煙氣中的殘?zhí)汲浞秩紵?/p>

（1）一燃室內(nèi)抑制生成。在蓄熱層燃焚燒的一燃室中，預(yù)處理過(guò)的油泥在缺氧狀態(tài)下穩(wěn)定而緩慢地?zé)岱纸猓ㄟ^(guò)均勻布料，轉(zhuǎn)動(dòng)速度較慢，煙塵產(chǎn)生量小。還原性工況和極少的煙塵量抑制了粉塵（含陽(yáng)離子Cu2+、殘?zhí)嫉榷f英生成催化劑）的生成。

（2）二燃室充分分解。油泥中有機(jī)分熱解產(chǎn)生的可燃?xì)怏w引入二燃室，并補(bǔ)充二次風(fēng)充分?jǐn)噭?dòng)形成強(qiáng)烈湍流，燃燒溫度在900～1100℃之間，二燃室中的煙氣停留時(shí)間超過(guò)2s，可以有效破壞已生產(chǎn)的二噁英類物質(zhì)，而且二燃室為氣體燃燒，避免了煙氣中的殘?zhí)即嬖?，削弱了二噁英的生成環(huán)境。

（3）余熱鍋爐急冷抑制再合成。在焚燒爐膛和二燃室內(nèi)均未布置水冷管壁，以保證二燃室的高溫對(duì)二噁英的充分分解。余熱鍋爐受熱面布置在二燃室出口，采用急冷技術(shù)使煙氣在短時(shí)間內(nèi)（小于2s）急速冷卻至200℃左右，從而越過(guò)二噁英易行成的溫度區(qū)，使之難以再合成。

（4）尾氣凈化系統(tǒng)進(jìn)一步去除。在布袋除塵器的煙氣流量設(shè)計(jì)中采取低溫去除效應(yīng) （煙氣溫度180℃左右）和低速去除效應(yīng) （煙氣流速小于1m/ min）等措施。

經(jīng)過(guò)上述措施，可穩(wěn)定地將煙氣中的二噁英濃度控制在0.5 TEQ ng/m3以內(nèi)，滿足《危險(xiǎn)廢物焚燒污染控制標(biāo)準(zhǔn)》（GB 18484-2001）中二噁英類0.5 TEQ ng/Nm3的標(biāo)準(zhǔn)限值。

結(jié)論

（1）通過(guò)對(duì)比6種含油污泥處理技術(shù)，焚燒技術(shù)較成熟，減容率高，無(wú)害化較徹底，余熱可充分利用，因此以焚燒技術(shù)實(shí)現(xiàn)含油污泥的無(wú)害化處理及資源化利用最佳。

（2）含油污泥中含有一定量的原油，一定溫度下具有很強(qiáng)流滲的特殊性，因此采用層燃與熱解氣化相結(jié)合的焚燒技術(shù)才具有明顯的處理優(yōu)勢(shì)，層燃螺旋爐排焚燒爐正是基于這種原理的爐型，它投資適中、操作安全、焚燒徹底且效率高、無(wú)需預(yù)處理、無(wú)二次污染等，尤其適合含油污泥的焚燒處理。

（3）根據(jù)二噁英在705℃以下相當(dāng)穩(wěn)定，高于此溫度即開(kāi)始分解的特性，層燃螺旋爐排焚燒爐采取了一燃室內(nèi)抑制生成；二燃室充分分解；余熱鍋爐急冷抑制再合成；尾氣凈化系統(tǒng)進(jìn)一步去除等措施將二噁英濃度控制在0.5 TEQ ng/m3以內(nèi)，滿足標(biāo)準(zhǔn)要求。

（4）焚燒處理技術(shù)的研究和應(yīng)用，為含油污泥的無(wú)害化、資源化、減量化尋找到了一種綜合利用的方法，既有效利用了能源，又解決了含油污泥外排的問(wèn)題，減少了環(huán)境污染。

[1]薩依繞,李慧敏.新疆油田含油污泥處理技術(shù)研究與應(yīng)用[J].油氣田環(huán)境保護(hù)，2009（19）：11-13.

[2]萬(wàn)慧茹,方曉牧.含油污泥處置技術(shù)淺析[J].環(huán)境保護(hù)與循環(huán)經(jīng)濟(jì)，2008（11）：35-37.

[3]匡少平,吳信榮.含油污泥的無(wú)害化處理與資源化利用[M].北京:化學(xué)工業(yè)出版社，2009.

Oily sludge is the wastes produced in the process of oilfields exploitation.In order to reduce the influence of oily sludge on the environment,the adoption of incineration technology is one of effective approaches to the realization of harmless disposals and resource utilization.The research and application of this technology has offered oilfields one method of utilizing oily sludge comprehensively.This method can not only utilize the energy effectively,but also solve the problem of oily sludge outside removal and reduce the pollution of environment.Thus it is beneficial for enterprises to realize the sustainable development.

oily sludge;incineration disposal;resource

2010-03-08