公布日：2022.08.26
申请日：2022.07.11
分类号：C02F11/00(2006.01)I;C02F11/13(2019.01)I;C02F1/40(2006.01)I;B01D5/00(2006.01)I;B01D50/20(2022.01)I;C02F101/32(2006.01)N
摘要
本发明涉及危废处理技术领域，具体涉及一种含油污泥脱油除水装置、工艺及应用。该装置包括依次连通的储料投放器、耦合气旋干燥器、旋流分离器组、除尘器、冷凝收液器、气液分离器，以及热风装置。通过在旋流分离器组前设置耦合气旋干燥器，在气旋和切割共同作用下，实现了低温下，含油污泥中油分和水分同时脱除，得到干化固相和含油尾气。后续的旋流分离器组进行气固分离、除尘器进一步除尘、冷凝收液器和气液分离器分别进行高浓度和低浓度的油气分离。实现了在耗能低至100-200kwh/t，温度100-280℃下对含油污泥的低耗高效处理与石油烃资源的高质回收。
权利要求书
1.一种含油污泥脱油除水装置，其特征在于，包括依次连通的储料投放器、耦合气旋干燥器、旋流分离器组、除尘器、冷凝收液器、气液分离器，以及热风装置；所述储料投放器与所述耦合气旋干燥器的入料口连接，向所述耦合气旋干燥器输送物料；所述耦合气旋干燥器将物料加热、破碎，使得水分和油分同时脱除，并向所述旋流分离器组输送干化固相和含油尾气；所述旋流分离器组干化固相和含油尾气进行气固分离，得到固体废弃物，并向所述除尘器输送高浓度含油气体；所述除尘器去除所述高浓度含油气体中的粉尘，并向所述冷凝收液器输送无尘高浓度含油气体；所述冷凝收液器对无尘高浓度含油气体冷却，收集得到第一油水混合物，并向所述气液分离器输送低浓度含油气体；所述气液分离器对所述低浓度含油气体进行捕集，收集得到第二油水混合物，并向外排出气体；所述热风装置与所述储料投放器、所述耦合气旋干燥器、所述除尘器连接并向所述储料投放器、所述耦合气旋干燥器、所述除尘器输送热风；所述耦合气旋干燥器，包括底部的蜗壳和上部的管体；所述蜗壳侧面设有切向的进风口；所述管体内设有切割组件；所述切割组件包括转动轴和连接在所述转动轴上的若干刀片组；所述管体下端与所述蜗壳顶面连通；所述管体上端设有出料口，所述管体侧壁设有入料口；所述转动轴沿轴向设置于所述管体内，所述若干刀片组连接于所述转动轴上；所述蜗壳内设有若干气流挡片，所述气流挡片竖向设置；若干气流挡片绕所述蜗壳的圆心沿周向排布；所述气流挡片的外侧与所述蜗壳的侧壁之间存在间隔，所述气流挡片的内侧沿气流旋转方向向靠近所述蜗壳圆心的一侧偏转；所述冷凝收液器，包括箱体，所述箱体具有横向相对设置的第一入风口和第一出风口；从所述第一入风口至所述第一出风口方向，设有均流板和若干组冷凝结构；每个冷凝结构沿远离所述均流板的方向上，包括依次设置的冷凝管和第一带兜折板；所述第一带兜折板包括若干排列设置的弯折片，所述弯折片上设有收集凹槽，所述收集凹槽的开口朝向所述第一入风口；所述气液分离器，包括罐体，所述罐体设有第二入风口和第二出风口；从所述第二入风口至所述第二出风口，依次设有第一旋切叶片、丝网板、第二带兜折板和第二旋切叶片；所述丝网板能够遮盖所述第一旋切叶片，以使得经过第一旋切叶片的气流先经过丝网板，再经过第二带兜折板，最后经过第二旋切叶片。
2.根据权利要求1所述的含油污泥脱油除水装置，其特征在于，所述热风装置包括鼓风机和加热器；所述鼓风机引入气流，所述加热器将鼓风机引入的气流加热产生热气流，所述热气流为含油污泥颗粒运动提供动力。
3.根据权利要求1所述的含油污泥脱油除水装置，其特征在于，所述旋流分离器组包括若干个旋流分离器，若干所述旋流分离器并联或者串联设置。
4.根据权利要求3所述的含油污泥脱油除水装置，其特征在于，所述旋流分离器具有下排口；所述下排口连接有收集管，所述收集管包括倾斜段，所述倾斜段的下开口为固废排放口；所述倾斜段的上侧壁连接有负压抽风机。
5.根据权利要求4所述的含油污泥脱油除水装置，其特征在于，所述收集管和所述旋流分离器之间设有缓冲仓；所述缓冲仓的上开口连接于所述下排口，所述缓冲仓的下开口连接所述收集管。
6.根据权利要求4所述的含油污泥脱油除水装置，其特征在于，所述负压抽风机的出风口与所述储料投放器连通。
7.根据权利要求1所述的含油污泥脱油除水装置，其特征在于，所述除尘器为双舱联动式除尘器，所述除尘器包括相互独立的第一舱室和第二舱室；所述第一舱室和所述第二舱室均与所述旋流分离器组的上排口连接，且能够交替的与所述旋流分离器组的上排口连通。
8.根据权利要求7所述的含油污泥脱油除水装置，其特征在于，所述第一舱室和所述第二舱室均与所述热风装置连接，能够交替的与所述热风装置连通；且同一舱室与旋流分离器的上排口以及所述热风装置以交替的方式连通。
9.根据权利要求7所述的含油污泥脱油除水装置，其特征在于，所述第一舱室和所述第二舱室顶部设有旋转喷嘴，能够对滤筒进行脉冲气流冲扫。
10.根据权利要求1所述的含油污泥脱油除水装置，其特征在于，所述箱体内设有横向的箱体隔板，所述箱体隔板将所述箱体分为上部的工作区和下部的收集区；所述工作区和所述收集区在靠近第一入风口的一侧隔断设置；所述工作区和所述收集区在靠近第一出风口的一侧连通设置；所述第一入风口与所述工作区连通；所述均流板和若干组冷凝结构均设置于所述工作区。
11.根据权利要求1所述的含油污泥脱油除水装置，其特征在于，还包括凉水塔，所述冷凝管与所述凉水塔通过循环泵连接，使得冷凝水在冷凝管和凉水塔间循环。
12.根据权利要求1所述的含油污泥脱油除水装置，其特征在于，所述箱体底部设有第一排放口，向外排放收集到的所述第一油水混合物。
13.根据权利要求1所述的含油污泥脱油除水装置，其特征在于，所述罐体底部设有第二排放口，向外排放收集到的所述第二油水混合物。
14.一种含油污泥脱油除水工艺，其特征在于，使用如权利要求1-13任一的所述的含油污泥脱油除水装置；包括如下步骤；步骤A，耦合气旋干燥；所述耦合气旋干燥器接收到的气体温度为100-280℃，并将接收到的含油污泥破碎至20微米以下；得到干化固相和含油尾气；步骤B，气固分离；通过旋流分离器组将干化固相与含油尾气进行分离，使得干化固相从旋流分离器的下排口排出，高浓度含油气体从上排口排出；步骤C，高温除尘；通过除尘器将高浓度含油气体中的粉尘去除，得到无尘高浓度含油气体，除尘过程中保持温度在150-200℃；步骤D，油水回收；通过冷凝收液器将无尘高浓度含油气体温度降低至30℃以下，进行第一次油水回收，得到第一油水混合物，再通过气液分离器进行第二次油水回收，得到第二油水混合物。
15.根据权利要求14所述的含油污泥脱油除水工艺，其特征在于，所述耦合气旋干燥器接收的含油污泥含油率为20wt%以下，含水率20wt%以下，颗粒粒径为20目以细。
16.根据权利要求14所述的含油污泥脱油除水工艺，其特征在于，所述耦合气旋干燥器内的气流，其循环载气量为300-1500m³/h。
17.根据权利要求14所述的含油污泥脱油除水工艺，其特征在于，所述旋流分离器下排口排出的干化固相的含油率1.25wt%以下，含水率3wt%以下。
18.根据权利要求14所述的含油污泥脱油除水工艺，其特征在于，步骤A中，所述耦合气旋干燥器接收到的气体温度为225-280℃，所述旋流分离器下排口排出的干化固相的含油率0%。
19.根据权利要求14所述的含油污泥脱油除水工艺，其特征在于，第一油水混合物和第二油水混合物经过油水分离后，得到的石油烃无机械杂质、低色度、无水分，满足油基钻井液基础油或提炼成品油的要求。
20.如权利要求1-13任一所述的脱油除水装置在食品、医药、粮食、石油、化工、固废处理或危废处理领域的应用。
21.如权利要求14所述的脱油除水工艺在食品、医药、粮食、石油、化工、固废处理或危废处理领域的应用。
22.如权利要求15-19任一所述的脱油除水工艺在食品、医药、粮食、石油、化工、固废处理或危废处理领域的应用。
发明内容
本发明的目的在于：针对现有技术存在的现有设备不适合用于破碎含油污泥，不能低耗高效脱油除水的问题，提供一种含油污泥脱油除水装置。该装置通过在旋流分离器组前设置耦合气旋干燥器，在气旋和切割共同作用下，实现了低温下，含油污泥中油分和水分同时脱除，结合后续的旋流分离、除尘器、冷凝收液器、气液分离器，利于实现含油污泥的低耗高效处理与石油烃资源的高质回收。
为了实现上述目的，本发明采用的技术方案为：
一种含油污泥脱油除水装置，包括依次连通的储料投放器、耦合气旋干燥器、旋流分离器组、除尘器、冷凝收液器、气液分离器，以及热风装置；
所述储料投放器与所述耦合气旋干燥器的入料口连接，向所述耦合气旋干燥器输送物料；所述耦合气旋干燥器将物料加热、破碎，使得水分和油分同时脱除，并向所述旋流分离器组输送干化固相和含油尾气；所述旋流分离器组将干化固相和含油尾气进行气固分离，得到固体废弃物，并向所述除尘器输送高浓度含油气体；所述除尘器去除所述高浓度含油气体中的粉尘，并向所述冷凝收液器输送无尘高浓度含油气体；所述冷凝收液器对无尘高浓度含油气体冷却，收集得到第一油水混合物，并向所述气液分离器输送低浓度含油气体；所述气液分离器对所述低浓度含油气体进行捕集，收集得到第二油水混合物，并向外排出气体；所述热风装置与所述储料投放器、所述耦合气旋干燥器、所述除尘器连接并向所述储料投放器、所述耦合气旋干燥器、所述除尘器输送热风。
通过在旋流分离器组前设置耦合气旋干燥器，在气旋和切割共同作用下，实现了低温下，含油污泥中油分和水分同时脱除，得到干化固相和含油尾气。结合后续的旋流分离器组进行气固分离、除尘器进一步除尘、冷凝收液器和气液分离器分别进行高浓度和低浓度的油气分离，利于实现含油污泥的低耗高效处理与石油烃资源的高质回收。
作为本发明的优选方案，所述热风装置包括鼓风机和加热器；所述鼓风机引入气流，所述加热器将鼓风机引入的气流加热产生热气流，所述热气流为含油污泥颗粒运动提供动力。
作为本发明的优选方案，所述储料投放器用于储存并投放物料，控制物料的投放速度，防止物料在管道内堆积，并提升投料口的气密性。
作为本发明的优选方案，所述耦合气旋干燥器，包括底部的蜗壳和上部的管体；所述蜗壳侧面设有切向的进风口；所述管体内设有切割组件；所述切割组件包括转动轴和连接在所述转动轴上的若干刀片组；所述管体下端与所述蜗壳顶面连通；所述管体上端设有出料口，所述管体侧壁设有入料口；所述转动轴沿轴向设置于所述管体内，所述若干刀片组连接于所述转动轴上。
作为本发明的优选方案，所述蜗壳内设有若干气流挡片，所述气流挡片竖向设置；若干气流挡片绕所述蜗壳的圆心沿周向排布；所述气流挡片的外侧与所述蜗壳的侧壁之间存在间隔，所述气流挡片的内侧沿气流旋转方向向靠近所述蜗壳圆心的一侧偏转。
在耦合气旋干燥器入口下方安装多组同轴交错的刀片，底部设置一蜗壳，蜗壳内连续安装多组倾斜气流挡片。引风机与加热器产生的热气流通过耦合气旋干燥器底部蜗壳产生向上旋进的热气旋，载动含油污泥与入口处刀片组快速碰撞加强破碎效果，粒径减小至20微米以下，强化了含油污泥颗粒与气旋的耦合，使含油污泥颗粒在剪切力、离心力、重力、浮力的耦合气旋中高速自转公转并挤压碰撞，气旋对刀片组有强烈清扫作用，防止含油污泥与刀片的粘连，加热使含油污泥所含油分的黏度降低，使含油污泥所含的油分与水分同时脱除，含油污泥颗粒干燥后的干化固相与含油尾气从上排口排出。
作为本发明的优选方案，所述旋流分离器组包括若干个旋流分离器，若干所述旋流分离器并联或者串联设置。所述旋流分离器的数量为3～6个。旋流分离器与耦合气旋干燥器的上排口相连，利用浮力与重力对干化固相与含油尾气进行分离，使得干化固相从下排口排出，含油气体从上排口排出。
作为本发明的优选方案，所述旋流分离器具有下排口；所述下排口连接有收集管，所述收集管包括倾斜段，所述倾斜段的下开口为固废排放口；所述倾斜段的上侧壁连接有负压抽风机。
作为本发明的优选方案，所述负压抽风机的出风口与所述储料投放器连通。
作为本发明的优选方案，所述收集管和所述旋流分离器之间设有缓冲仓；所述缓冲仓的上开口连接于所述下排口，所述缓冲仓的下开口连接所述收集管。
作为本发明的优选方案，所述除尘器为双舱联动式除尘器，所述除尘器包括相互独立的第一舱室和第二舱室；所述第一舱室和所述第二舱室均与所述旋流分离器组的上排口连接，且能够交替的与所述旋流分离器组的上排口连通。
作为本发明的优选方案，所述第一舱室和所述第二舱室均与所述热风装置连接，能够交替的与所述热风装置连通；且同一舱室与旋流分离器的上排口以及所述热风装置以交替的方式连通。同一舱室中旋流分离器热风装置和舱室交替连通；控制方式可采用三通电磁阀，或者分别设置阀门通过控制柜进行控制。
作为本发明的优选方案，所述第一舱室和所述第二舱室顶部设有旋转喷嘴，能够对滤筒进行脉冲气流冲扫。
作为本发明的优选方案，所述冷凝收液器，包括箱体，所述箱体具有横向相对设置的第一入风口和第一出风口；从所述第一入风口至所述第一出风口方向，设有均流板和若干组冷凝结构；每个冷凝结构沿远离所述均流板的方向上，包括依次设置的冷凝管和第一带兜折板；所述第一带兜折板包括若干排列设置的弯折片，所述弯折片上设有收集凹槽，所述收集凹槽的开口朝向所述第一入风口。
作为本发明的优选方案，所述箱体内设有横向的箱体隔板，所述箱体隔板将所述箱体分为上部的工作区和下部的收集区；所述工作区和所述收集区在靠近第一入风口的一侧隔断设置；所述工作区和所述收集区在靠近第一出风口的一侧连通设置；所述第一入风口与所述工作区连通；所述均流板和若干组冷凝结构均设置于所述工作区。
作为本发明的优选方案，该装置还包括凉水塔，所述冷凝管与所述凉水塔通过循环泵连接，使得冷凝水在冷凝管和凉水塔间循环。
作为本发明的优选方案，所述箱体底部设有第一排放口，向外排放收集到的所述第一油水混合物。
作为本发明的优选方案，所述气液分离器，包括罐体，所述罐体设有第二入风口和第二出风口；从所述第二入风口至所述第二出风口，依次设有第一旋切叶片、丝网板、第二带兜折板和第二旋切叶片；所述丝网板能够遮盖所述第一旋切叶片，以使得经过第一旋切叶片的气流先经过丝网板，再经过第二带兜折板，最后经过第二旋切叶片。
作为本发明的优选方案，所述罐体底部设有第二排放口，向外排放收集到的所述第二油水混合物。
作为本发明的优选方案，该装置还包括油水分离器；所述油水分离器与所述冷凝收液器连接，接收所述第一油水混合物并进行分离；和/或，所述油水分离器与所述气液分离器连接，接收所述第二油水混合物并进行分离。
一种含油污泥脱油除水工艺，使用如上所述的含油污泥脱油除水装置；包括如下步骤；
步骤A，耦合气旋干燥；所述耦合气旋干燥器接收到的气体温度为100-280℃，并将接收到的含油污泥破碎至20微米以下；得到干化固相和含油尾气；
步骤B，气固分离；通过旋流分离器组将干化固相与含油尾气进行分离，使得干化固相从旋流分离器的下排口排出，高浓度含油气体从上排口排出；
步骤C，高温除尘；通过除尘器将高浓度含油气体中的粉尘去除，得到无尘高浓度含油气体，除尘过程中保持温度在150-200℃；
步骤D，油水回收；通过冷凝收液器将无尘高浓度含油气体温度降低至30℃以下，进行第一次油水回收，得到第一油水混合物，再通过气液分离器进行第二次油水回收，得到第二油水混合物。
作为本发明的优选方案，步骤D之后，还包括步骤E，油水回收；利用油水分离器对第一油水混合物和第二油水混合物进行油水分离。
作为本发明的优选方案，所述耦合气旋干燥器接收的含油污泥含油率为20wt%以下，含水率20wt%以下，颗粒粒径为20目以细。20目以细是指颗粒能够通过20目筛网。
优选的，含油污泥的含油率为5～20wt%，含水率为1～20wt%，颗粒粒径为20-80目。
将颗粒粒径控制在20目以细，利于含油污泥平稳输送。含油污泥的颗粒粒径过大时，容易阻塞储料投放器的管道。优选的，含油污泥的粒径可以为20～80目，20～100目等范围。颗粒粒径越小越利于颗粒在耦合气旋干燥器中进行水分油分和固相的分离。颗粒过小时会增大设备和管道器壁的磨损，并增加预处理能耗。
作为本发明的优选方案，所述耦合气旋干燥器内的气流，其循环载气量为300-1500m³/h。优选400-1350m³/h；更优选400-1300m³/h。
作为本发明的优选方案，所述旋流分离器下排口排出的干化固相的含油率1.25wt%以下，含水率3wt%以下。
作为本发明的优选方案，步骤A中，所述耦合气旋干燥器接收到的气体温度为225-280℃，干化固相的含油率为0wt%，含水率3wt%以下。更优选的，干化固相的含油率为0wt%，含水率1wt%以下。作为本发明的优选方案，第一油水混合物和第二油水混合物经过油水分离后，得到的石油烃无机械杂质、低色度、无水分，满足油基钻井液基础油或提炼成品油的要求。
上述的脱油除水装置以及上述的脱油除水工艺在食品、医药、粮食、石油、化工、固废处理或危废处理领域的应用。
综上所述，由于采用了上述技术方案，本发明的有益效果是：
1、本发明的含油污泥脱油除水装置，通过在旋流分离器组前设置耦合气旋干燥器，在气旋和切割共同作用下，实现了低温下，含油污泥中油分和水分同时脱除，在温度为100-280℃下经一次处理含油污泥的干化固相含油率可降低至1.25wt%以下，甚至在225-280℃时含油率能够降低至0%；含水率低于3wt%；结合后续的旋流分离、除尘器、冷凝收液器、气液分离器，利于实现含油污泥的低耗高效处理与石油烃资源的高质回收。与现有处理技术需要大量时间进行烘干脱水的预处理相比，该发明处理流程更简便，处理效率更高、处理能耗更低。
2、本发明的含油污泥脱油除水装置，在旋流分离器下方设置缓冲仓，缓冲仓下方设置的倾斜段利用重力使粉料与气流分离，负压抽风机使得倾斜段内形成局部微负压，通过管道将微米粒径的干化粉末抽走，从而避免粉尘污染。带有少量细微粉尘的气体输送至储料投放器中，利于减少含油污泥原料与设备的粘黏。
3、本发明的含油污泥脱油除水装置，双舱联动式除尘器，两个独立的舱室高效交替除尘，防止细微粉尘在浮力作用下在除尘器内蓄积，并且阀门联动，使得来自旋流分离器上排口的含油气体与来自加热器的热气流分别交替进入独立舱室，使舱室内的温度保持在150-200℃，防止油分在除尘器内附着。除尘器滤筒在脉冲气流的冲扫下保持良好透气性，有效的去除含油气体中的残余粉尘。
4、本发明的含油污泥脱油除水工艺，实现在100-280℃的温度下对含有污泥脱油除水，油分的分离与收集为纯物理过程，石油烃不裂解，回收的石油烃无机械杂质、低色度、无水分。
5、本发明的含油污泥脱油除水工艺，整套处理工艺，流程简便，运营成本低，耗能低至100-200kwh/t，且该集装箱式处理装置移动方便，安装简易，占地面积小。
（发明人：叶锐;石碧;何文军;王林燊;黄鑫;温晓雨;钟诚）
