秦 艷 李紅旭

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

含油污泥焚燒處理技術在油田的應用

秦 艷 李紅旭

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

含油污泥是油田開發(fā)過程中產(chǎn)生的廢棄物，為了減少油泥排放對環(huán)境的污染，采用焚燒技術是實現(xiàn)無害化處理及資源化利用的有效途徑之一。該技術的研究和應用，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題，減少了環(huán)境污染，有利于企業(yè)實現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略。

含油污泥 焚燒處理 資源化

含油污泥是油田開發(fā)生產(chǎn)的主要污染源之一，也是影響油田環(huán)境質量的一大難題。其主要是含油污水處理后的含油污泥、油田生產(chǎn)站場原油儲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，具有惡臭氣味，同時含有一定量的原油。如直接外排，有毒物質會污染水、土壤和空氣，惡化生態(tài)環(huán)境。

根據(jù)《國家危險廢物名錄》規(guī)定，含油污泥屬于危險廢物(編號HW08)。因此尋找一種經(jīng)濟有效的油田含油污泥處理及利用技術，實現(xiàn)油泥無害化處理十分必要。

含油污泥處理技術

含油污泥處理是以減量化、資源化、無害化為原則。目前國內(nèi)外常用的含油污泥處理方法有：溶劑萃取法、熱化學洗滌法、生物法、含油污泥調剖、熱解處理、焚燒法等[1]。對上述6種含油污泥無害化與資源化處理技術的對比分析結果見表1。

通過以上各種含油污泥處理技術的特點、資源回收、處理效果、技術成熟度等方面對比，焚燒技術較成熟，減容率高，無害化較徹底，余熱可充分利用，因此以焚燒技術實現(xiàn)含油污泥的無害化處理及資源化利用最佳。

含油污泥在經(jīng)焚燒處理后,多種有害物質幾乎全部除去,最終成為穩(wěn)定的灰渣。近年來,焚燒法采用了合適的預處理工藝和先進的焚燒方法,滿足了越來越嚴格的環(huán)境要求,污泥焚燒技術已經(jīng)逐步成為處理污泥的主流,越來越受到世界各國的青睞。法國、德國的石化企業(yè)多采用焚燒的方式進行油泥處理，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,焚燒產(chǎn)生的熱能用于供熱和發(fā)電[2]。

典型案例分析

某油田采取了先進的工藝技術，將含油污泥進行有效的焚燒處理，使之無害化、減量化，而且利用焚燒所產(chǎn)生的余熱供應蒸汽，達到資源化的目的。這不僅將含油污泥對環(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，同時對油田的環(huán)境保護和石油企業(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

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大的比例 （80%以上），物性測定見表2。

表2 污水處理廠含油污泥基本組成

油罐底泥富含有機物，成分復雜，含有苯系物、酚類、蒽、芘等有惡臭有毒物質，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，其基本組成見表3。

表3 罐底油泥基本組成

落地油泥與作業(yè)時的操作等有關。其理化性質變化性較大，無法確定，含油量的多少也是隨機而定，一般在10%～30%。其所含的油品質量較好，但由于采油現(xiàn)場情況復雜，導致油泥中除泥土、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的工程內(nèi)容包括：石油泥渣干化、接收、儲存系統(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)。其中焚燒爐是整個焚燒過程的核心，焚燒爐類型不同,整個焚燒反應的焚燒效果也不同。目前世界上焚燒爐的型號已達 200多種,其中較廣泛應用的爐型包括:回轉窯焚燒爐、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流滲的特殊性，因此采用層燃與熱解氣化相結合的焚燒技術才具有明顯的處理優(yōu)勢，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處理后的含油污泥等物料經(jīng)布料機均勻投入焚燒室，進行分層燃燒，爐排驅動燃燒物料整體產(chǎn)生螺旋式移動，形成動態(tài)平衡的方式，對含油污泥等物料進行焚燒處理，整個焚燒過程中不需要添加任何輔助燃料，燃盡的爐渣經(jīng)爐排擠碎后通過濕式出渣機排出。該爐結構為二室燃燒，對一次燃燒產(chǎn)生的熱解混合煙氣，進行二次燃燒，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機灰土和惰性物質等）充分燃燒后產(chǎn)生的殘渣經(jīng)爐排的機械擠壓、破碎后，由排渣系統(tǒng)排出爐外。浮渣底泥經(jīng)一次燃燒后實現(xiàn)了能量的兩級分配，形成能量的動態(tài)平衡，從而保證了焚燒爐的持續(xù)正常運轉。

層燃螺旋爐排焚燒爐與其它焚燒爐的比較見表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、無需預處理、無二次污染等優(yōu)良性能，尤其適合含油污泥的焚燒處理。

3 焚燒處理工藝

該焚燒處理技術的整體工藝為：將經(jīng)過晾曬處理的油泥運送到料倉，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)生的煙氣進入二次燃燒室燃盡，其中煙氣余熱通過鍋爐換熱產(chǎn)生蒸汽用于生產(chǎn)、生活使用，低溫煙氣經(jīng)除酸除塵后排入大氣。燃剩的固體

殘渣經(jīng)過檢驗合格后用于鋪路或填埋。在此過程中產(chǎn)生的污水通過管道進入排放池。焚燒處理工藝流程見圖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

油泥焚燒可能會產(chǎn)生令全球關注的有害物質二噁英（PCDDs/PCDFs）。二噁英熔點約為303～305℃，在705℃以下相當穩(wěn)定，高于此溫度即開始分解。通常二噁英的生成量很少，但一旦形成，就非常穩(wěn)定，需要很長時間的物理、化學、生物學降解期。因此，能否有效控制二噁英，成為焚燒處理技術成敗的關鍵要素之一。

層燃螺旋爐排焚燒爐所采用的層燃+熱解氣化技術，在焚燒機理、還原性氣氛、煙塵產(chǎn)生量和燃燒溫度等重要技術特征上具備其它技術所無法獲得的優(yōu)勢，避免和破壞了污染物的生成條件，采取了針對二噁英等污染物生成機理的控制措施；同時在系統(tǒng)設計和配置中充分運用了“3T+E”（3T指Temperature（溫度）、Time（時間）、Turbulence（湍流）；E指Excess oxygen（過量空氣量））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間；形成攪動湍流使煙氣中的殘?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，預處理過的油泥在缺氧狀態(tài)下穩(wěn)定而緩慢地熱分解，通過均勻布料，轉動速度較慢，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。油泥中有機分熱解產(chǎn)生的可燃氣體引入二燃室，并補充二次風充分攪動形成強烈湍流，燃燒溫度在900～1100℃之間，二燃室中的煙氣停留時間超過2s，可以有效破壞已生產(chǎn)的二噁英類物質，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，采用急冷技術使煙氣在短時間內(nèi)（小于2s）急速冷卻至200℃左右，從而越過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)進一步去除。在布袋除塵器的煙氣流量設計中采取低溫去除效應 （煙氣溫度180℃左右）和低速去除效應 （煙氣流速小于1m/ min）等措施。

經(jīng)過上述措施，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《危險廢物焚燒污染控制標準》（GB 18484-2001）中二噁英類0.5 TEQ ng/Nm3的標準限值。

結論

（1）通過對比6種含油污泥處理技術，焚燒技術較成熟，減容率高，無害化較徹底，余熱可充分利用，因此以焚燒技術實現(xiàn)含油污泥的無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流滲的特殊性，因此采用層燃與熱解氣化相結合的焚燒技術才具有明顯的處理優(yōu)勢，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、無需預處理、無二次污染等，尤其適合含油污泥的焚燒處理。

（3）根據(jù)二噁英在705℃以下相當穩(wěn)定，高于此溫度即開始分解的特性，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)，滿足標準要求。

（4）焚燒處理技術的研究和應用，為含油污泥的無害化、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研究與應用[J].油氣田環(huán)境保護，2009（19）：11-13.

[2]萬慧茹,方曉牧.含油污泥處置技術淺析[J].環(huán)境保護與循環(huán)經(jīng)濟，2008（11）：35-37.

[3]匡少平,吳信榮.含油污泥的無害化處理與資源化利用[M].北京:化學工業(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.

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2010-03-08