含油污泥資源化處理關(guān)鍵設(shè)備的開發(fā)

王廣收，葛延，孫向陽，王有飛，崔冬

（中國重型機(jī)械研究院股份公司，陜西西安710032）

含油污泥資源化處理關(guān)鍵設(shè)備的開發(fā)

王廣收，葛延，孫向陽，王有飛，崔冬

（中國重型機(jī)械研究院股份公司，陜西西安710032）

根據(jù)含油污泥含油率高、固、液難以分離的特點(diǎn)，本文闡述一種通過新開發(fā)的三相臥式螺旋沉降離心機(jī)與泥餅擠出機(jī)的配套使用工藝，可以最大資源化的處理含油污泥。并著重介紹一種輕、重液相堰口高度均可調(diào)結(jié)構(gòu)，轉(zhuǎn)動手柄，輕、重液相堰口高度可在合適的范圍內(nèi)無極調(diào)節(jié)。

調(diào)整堰口高度；三相臥式螺旋沉降離心機(jī)；含油污泥；擠出機(jī)

含油污泥是油田企業(yè)生產(chǎn)過程中主要污染源之一，含油污泥的處理與應(yīng)用是國內(nèi)外石油生產(chǎn)領(lǐng)域環(huán)境保護(hù)的重要內(nèi)容，是較難解決而急需解決的一大難題。罐底含油污泥中一般含油率在70%～75%，含水率在20%～25%，含無機(jī)物5%。如通過離心分離將其回?zé)?，泥餅再通過擠出機(jī)制作型煤，達(dá)到最大資源化的處理。

綜合考慮國內(nèi)外含油污泥處理技術(shù)的優(yōu)缺點(diǎn)，提出以顆粒化原料制備為目的兼顧原油回收，以達(dá)到經(jīng)濟(jì)、社會效益最大化為目標(biāo)，對油泥含油量超過規(guī)定值的進(jìn)行離心分離，回收原油；含油量低的含油污泥及分離后的油泥通過成型設(shè)備加工成易燃燒產(chǎn)品[1，2]。

圖1 油泥綜合處理工藝路線Fig.1 Comprehensive sludge treatment process route

1 工藝系統(tǒng)

由于含油污泥成分復(fù)雜，沉淀時間長，黏度大等特點(diǎn)，在處理工藝上一般采用加熱來降低污油泥的黏度，并根據(jù)污油泥乳化程度來添加破乳催化劑，攪拌均勻后由進(jìn)料泵輸送三相分離機(jī)。綜合處理工藝路線（見圖1）。

2 離心機(jī)原理

臥式螺旋離心機(jī)的主要作用是將固體從液體中分離出來，在離心機(jī)中，離心力是完成分離的主要因素，即在澄清過程中，懸浮在液體中的固體受到離心力以及與此相反的浮力和流動阻力的作用（見圖2）。對離心機(jī)分離效果起決定作用的澄清速度是上述各個力的綜合效果。固體顆粒的沉降速度受到離心機(jī)產(chǎn)生的離心力以及固體和液體因密度不同而產(chǎn)生的浮力和流動阻力的作用。流動阻力取決于顆粒的尺寸、形狀以及液體的黏度。對許多物料來講，液體的黏度主要受溫度的影響。液體與沉降的固體所產(chǎn)生的摩擦力以及螺旋旋轉(zhuǎn)的旋流和轉(zhuǎn)筒旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生的攪動，產(chǎn)生一個綜合性的動力效應(yīng)，對離心機(jī)內(nèi)的半靜態(tài)沉降產(chǎn)生強(qiáng)烈的效果。

圖2 靜止液體中球型顆粒所受力的平衡圖Fig.2 Spherical particles in stationary liquid force equilibrium diagram

密度為ρs，直徑為d的污泥顆粒，在污泥黏度為μ，水相密度為ρw，離心速度為ε=ω2×r的離心機(jī)中的離心沉降速度v符合Stock公式，即：

由于ε和重力加速度g的比值即為離心因素a，通過變換，可得到公式：

由公式（2）可見，污泥懸浮顆粒在離心機(jī)內(nèi)的沉降速度和其粒徑d的平方、粒徑和水相的密度差（ρs-1），離心機(jī)的離心因數(shù)a成正比，而和污泥混合液的黏度μ成反比。因此，污泥粒子與水相之間存在密度差是含油污泥離心分離的前提，要提高和保證離心分離效果，應(yīng)從增大污泥顆粒粒徑和密度，減少黏度，提高離心速度著手[3-5]。

3 設(shè)備簡介

3.1 離心機(jī)結(jié)構(gòu)簡介[6-9]

三相離心機(jī)結(jié)構(gòu)（見圖3），電機(jī)通過大、小端帶輪分別帶動轉(zhuǎn)鼓、差速器旋轉(zhuǎn)，高速旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)鼓內(nèi)有同心安裝的螺旋推進(jìn)器，轉(zhuǎn)鼓兩端支承在軸承上并且有一根靜置的進(jìn)料管將物料通過加速錐套快速輸送到機(jī)內(nèi)。轉(zhuǎn)鼓通過右端軸承座處的空心軸與差速器的外殼固連，差速器的輸出軸帶動螺旋推進(jìn)器與轉(zhuǎn)鼓同向不同速高速旋轉(zhuǎn)。分離液逆流從各自溢流口排出，固體渣從排渣口排出。轉(zhuǎn)鼓三維（見圖4），性能參數(shù)（見表1）。

經(jīng)過消化國外先進(jìn)技術(shù)的基礎(chǔ)上自主研制開發(fā)出性能優(yōu)越的離心機(jī)，在結(jié)構(gòu)上做了相應(yīng)的改進(jìn)。進(jìn)料口采用渦流式結(jié)構(gòu)，加快物料快速進(jìn)入轉(zhuǎn)鼓，縮短物料與液池接觸距離，減少物料對已形成分離的固相產(chǎn)生擾動，提高處理能力，避免螺旋體內(nèi)的堵塞和進(jìn)料管抱死現(xiàn)象。獨(dú)特出料口結(jié)構(gòu)可減少固渣對螺旋體的磨損以及對澄清液的擾動，分別（見圖5、圖6）[10，11]。

圖3 臥式螺旋沉降離心機(jī)結(jié)構(gòu)圖Fig.3 Horizontal decanter centrifuge chart

圖4 轉(zhuǎn)鼓三維Fig.4 Three-dimensional of tumbler

圖5 渦流式進(jìn)料口Fig.5 Vortex inlet

圖6 獨(dú)特出料口Fig.6 Unique spouts

表1 性能參數(shù)Tab.1 Performance parameters

3.2 輕、重液相堰口高度調(diào)整結(jié)構(gòu)簡介[12-14]

目前是采用分別調(diào)整重液相溢流板、輕液相溢流板沿著溢流腔徑向移動，從而改變堰口高度，調(diào)整環(huán)節(jié)多，較繁瑣。輕、重液相經(jīng)過各自的通道進(jìn)入相應(yīng)的積液腔（見圖7）。

圖7 輕、重液相堰口高度調(diào)整結(jié)構(gòu)圖Fig.7 Light and heavy liquid weir height adjustment chart

因調(diào)節(jié)板與溢流板上的溢流孔分布圓中心相對于轉(zhuǎn)鼓中心有一偏心距e，故轉(zhuǎn)動手柄帶動調(diào)節(jié)板從手柄位置1到從手柄位置2，重液相堰口高度變化為a1與a2的差值，輕液相堰口高度變化為b1與b2的差值。重液相沿重液相管溢流，經(jīng)撇液管進(jìn)入重液相腔，輕液相沿輕液相管溢流，進(jìn)入輕液相腔（見圖8、圖9）。

3.3 擠出機(jī)簡介[15，16]

泥餅中添加一定比例的煤粉進(jìn)入受料箱，由螺旋推進(jìn)器推送出機(jī)頭，從而形成型煤（見圖10）。

圖8 新型輕、重液相堰口高度均可調(diào)結(jié)構(gòu)圖Fig.8 New light，heavy liquid weir heights adjusted chart

圖9 溢流孔說明圖Fig.9 Illustrating of overflow hole

圖10 擠出機(jī)簡圖Fig.10 Extruder chart

4 結(jié)語

通過調(diào)研國內(nèi)外處理含油污泥的研究現(xiàn)狀，提出一種最大資源化處理工藝。開發(fā)出的三相離心機(jī)以及擠出機(jī)，結(jié)構(gòu)緊湊，使用效果理想。在含油污泥的無害化、資源化處理領(lǐng)域還屬首例。尤其是新型輕、重液相堰口高度均可調(diào)結(jié)構(gòu)在樣機(jī)試驗階段需反復(fù)調(diào)試時，具有調(diào)節(jié)高效的優(yōu)點(diǎn)。

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Oily sludge treatment resources development of key equipment

WANG Guangshou，GE Yan，SUN Xiangyang，WANG Youfei，CUI Dong
（China National Heavy Machinery Research Institute Co.，Ltd.，Xi'an Shanxi 710032，China）

According oily sludge oil is high,the solid-liquid separation is difficult,this paper describes the development of one kind through the new phase horizontal decanter centrifuge cake extruder supporting the use of technology that can handle the largest resource of containing oil mud.And highlights the kind of light and heavy liquid weir structure height can be adjusted,turn the handle,light and heavy liquid weir height infinitely adjustable within an appropriate range.

adjust the height of the weir；three-phase horizontal decanter centrifuges；oily sludge；extruder

TE968

A

1673-5285（2016）01-0089-05

10.3969/j.issn.1673-5285.2016.01.024

2015-11-23

陜西省重大難題攻關(guān)項目，項目編號：2012KTZB03-02-04。

王廣收，男（1980-），中國重型機(jī)械研究院股份公司工程師，主要研究方向為冶金設(shè)備非標(biāo)設(shè)計。