摘要：油氣勘探、開發(fā)、集輸、儲運及煉化等作業(yè)過程中不可避免地產(chǎn)生了大量的含油污泥，被列入《國家危險廢物名錄》HW 08類危險廢物。在目前我國環(huán)保法律法規(guī)、標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范等嚴(yán)格要求下，含油污泥熱解脫附技術(shù)無疑是一個技術(shù)成熟、效果顯著、市場認(rèn)可度高和政策支持度高的無害化和資源化技術(shù)。因此，對含油污泥熱解脫附技術(shù)工藝和設(shè)備的工程應(yīng)用情況進(jìn)行分析和總結(jié)，并針對問題提出技術(shù)建議，以期為環(huán)保領(lǐng)域的學(xué)者和從業(yè)者在工藝和設(shè)備的研究和選型方面提供參考。

關(guān)鍵詞：含油污泥；危險廢物；熱解脫附

引言

油氣勘探開發(fā)、集輸、儲運、煉化等作業(yè)過程中不可避免地會產(chǎn)生大量的含油污泥，常見的有落地油泥、管道刺漏污染的含油土壤、罐底油泥、煉廠含油浮渣和底泥、廢棄油基泥漿和巖屑，其中含油率5%～50%、含水率8%～90%，具有毒性（Toxicity，T）、易燃性（Ignitability，I）等危險特性，被列入《國家危險廢物名錄》HW08類危險廢物。因其來源、產(chǎn)生環(huán)節(jié)及各地政策法規(guī)和技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)各不相同，其處理技術(shù)主要有離心法、化學(xué)熱洗法、熱解脫附法、焚燒法、萃取法、微生物修復(fù)法等[1][2]。

2016年新環(huán)保法頒布以后，油田和煉化企業(yè)對含油污泥的減量化、無害化和資源化處理更加重視，含油污泥熱解脫附技術(shù)相繼在各油田和煉化企業(yè)試驗并推廣應(yīng)用，剩余固相含油率可達(dá)0.3%以下，廢礦物油回收率可達(dá)80%～90%，整體上取得了良好的污染治理效果和可觀的礦物油回收經(jīng)濟(jì)效益。經(jīng)過多年實踐和升級，熱解脫附技術(shù)日趨成熟，熱解脫附設(shè)備實現(xiàn)了連續(xù)、安全、穩(wěn)定、自動化運行，目前該技術(shù)已成為含油污泥環(huán)保治理領(lǐng)域的主流技術(shù)。

1含油污泥特性

含油污泥主要類型有落地油泥、含油土壤、罐底油泥、含油浮渣和底泥、油基巖屑。含油污泥多呈黑色或黑棕色，以及呈固態(tài)、粘稠半固態(tài)、半流態(tài)、流態(tài)等多種形態(tài)，主要由水、油、固體顆粒物組成，還含有大量有毒有害物質(zhì)，如苯系物、蒽、芘、酚類、重金屬（Cd、Cu、Pb、Cr、Zn、Hg等）、絮凝劑、緩釋阻垢劑、殺菌劑、病原菌、寄生蟲等[3～6]。此外，油基巖屑中含有加重劑、乳化劑等。

2含油污泥處理技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)

隨著新《環(huán)境保護(hù)法》《土壤污染防治行動計劃》陸續(xù)頒布生效，政府和石油石化行業(yè)也積極研究制定了含油污泥處置與綜合利用相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范。這些標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范，主要對含油污泥處置方式、綜合利用方式、污染物控制限值等做了重點要求。綜合來看，要求含油率大于5%的含油污泥應(yīng)進(jìn)行油品資源化回收；國家標(biāo)準(zhǔn)、行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)及部分地方標(biāo)準(zhǔn)要求，處理后的剩余固相（殘渣）中含油率應(yīng)低于2%，并可進(jìn)行綜合利用，如陜西省、四川省等地方標(biāo)準(zhǔn)對不同的綜合利用方式明確規(guī)定了剩余固相中石油烴含量控制限值，但黑龍江省地方標(biāo)準(zhǔn)最為嚴(yán)格要求處置后泥渣石油烴含量≤0.3%；主要推薦的綜合利用方式為鋪設(shè)油田道路和井場、制磚或制陶粒、制水泥、拌制混凝土，其產(chǎn)品浸出液污染物（重金屬、pH等）濃度符合《污水綜合排放標(biāo)準(zhǔn)》（GB" 8978-1996）在內(nèi)的國家相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)要求。

3含油污泥熱解脫附處理工藝流程

含油污泥因來源不同，屬性各異，各項目具體工藝和設(shè)備配套也各有差異，但主體工藝基本相同。含油污泥經(jīng)過破碎、篩分除雜、濃縮干化等預(yù)處理為粒徑小于3cm、含液率（即含油率和含水率之和）小于30%的干化油泥（部分設(shè)備可適當(dāng)放寬要求）；然后將干化油泥持續(xù)輸送至無氧或微氧、微負(fù)壓的熱解脫附系統(tǒng)，在300～500℃的高溫下油泥中水分、礦物油、有機污染組分從油泥中脫附（裂解、蒸發(fā)）出來，經(jīng)過熱解脫附處理后固相殘渣含油率可降至1%，甚至0.3%以下，達(dá)標(biāo)的固相殘渣經(jīng)冷卻外運進(jìn)行綜合利用，如鋪井場道路、墊井場、制燒結(jié)磚、制水泥等；不凝氣風(fēng)機持續(xù)地將熱解汽（含水蒸汽、氣態(tài)烴及衍生物、氣態(tài)有機物等）抽吸出來進(jìn)行噴淋冷卻，冷卻后的油水混合物進(jìn)入油水分離系統(tǒng)，未被冷凝的不凝氣經(jīng)過進(jìn)一步冷卻凈化后進(jìn)入燃燒室作為輔助燃料；油水分離系統(tǒng)除油后的中水經(jīng)過冷卻后循環(huán)用于熱解汽噴淋使用，油水分離系統(tǒng)中分離出的礦物油經(jīng)沉降凈化后資源化回收，系統(tǒng)內(nèi)剩余廢水需進(jìn)入廢水處理系統(tǒng)做深度凈化處理后回注或殘渣噴淋降溫抑塵；天然氣或不凝氣在燃燒室燃燒產(chǎn)生的高溫?zé)煔馀c熱解脫附系統(tǒng)中的油泥進(jìn)行間接加熱后經(jīng)過余熱利用、冷卻、活性炭吸附等處理后達(dá)標(biāo)排放。

4熱解脫附設(shè)備工程應(yīng)用及熱源分析

行業(yè)中比較成熟的熱解脫附成套設(shè)備主要包含原料預(yù)處理單元、物料輸送單元、熱解脫附單元、熱解汽處理單元、油水分離單元、煙氣凈化單元、氮氣保護(hù)單元、自動化控制單元。根據(jù)物料屬性和業(yè)主技術(shù)要求等存在的差異，不同廠家或施工單位對各單元的設(shè)備配置也存在較大差異，因此只重點對熱解脫附主體設(shè)備工程應(yīng)用情況進(jìn)行詳細(xì)分析。

4.1熱解脫附設(shè)備及應(yīng)用

按照換熱方式分類，熱解脫附分為直接熱解脫附和間接熱解脫附，目前針對含油污泥處理的熱解脫附設(shè)備的熱交換方式主要為間接換熱。間接熱解脫附設(shè)備是在含油污泥在無氧/微氧和微負(fù)壓狀態(tài)的熱解脫附室被逐步間接加熱至熱解脫附溫度。間接熱解脫附設(shè)備分為間歇式和連續(xù)式。2015年之前，間歇式的熱解脫附設(shè)備在重慶市涪陵區(qū)頁巖氣鉆井油基巖屑處理中應(yīng)用較多，后因設(shè)備處理能力小、效率低、環(huán)保隱患多等原因逐漸淘汰。2015年后，國內(nèi)也陸續(xù)引進(jìn)了國外連續(xù)式熱解脫附設(shè)備，較為成功的案例有重慶市涪陵區(qū)引進(jìn)TDU熱解設(shè)備、四川省遂寧市引進(jìn)美國RLC熱解設(shè)備用于頁巖氣鉆井油基巖屑的無害化處理；同時，國內(nèi)多家環(huán)保公司在加拿大斐斯公司TPS技術(shù)、日本熱解炭化技術(shù)等基礎(chǔ)上開發(fā)出了多款連續(xù)式熱解脫附設(shè)備，經(jīng)過多年應(yīng)用實踐和優(yōu)化改進(jìn)，國產(chǎn)連續(xù)式熱解脫附設(shè)備的性能和自動化水平得到了很大提升，能滿足國內(nèi)含油污泥的無害化和資源化處置需求。目前，國內(nèi)含油污泥處置單位大多使用國產(chǎn)連續(xù)式熱解脫附設(shè)備，應(yīng)用比較廣泛的有螺旋式和回轉(zhuǎn)窯式2種熱解脫附設(shè)備。

4.1.1螺旋式熱解脫附設(shè)備

螺旋式熱解脫附設(shè)備的主要特點是熱解脫附室為螺旋推進(jìn)器，物料在螺旋推進(jìn)器中向前推進(jìn)的過程中被逐步均勻加熱，加熱溫度可達(dá)500℃以上，含液率小于40%的含油污泥均可處理。根據(jù)物料性質(zhì)、處理能力要求等可以進(jìn)行個性化設(shè)計，螺旋推進(jìn)器筒徑在400～900mm范圍選擇，單套設(shè)備的螺旋推進(jìn)器可單級并列2支布局，也可上下兩級并列2支布局，在中石化西北油田、克拉瑪依油田、長慶油田、大慶油田、勝利油田等有較多的工程應(yīng)用案例，處理后剩余固相含油率低于2%，部分地方要求低于1%，整體處理效果顯著，在短期內(nèi)解決了各大油田歷史遺留含油污泥的環(huán)保隱患。此外，也有單位為了處理更高含液率的含油污泥設(shè)計了上下三級并列2支布局的成套設(shè)備，但未見工程應(yīng)用案例。

4.1.2回轉(zhuǎn)式熱解脫附設(shè)備

回轉(zhuǎn)式熱解脫附設(shè)備的主要特點是熱解脫附室為回轉(zhuǎn)窯，物料在回轉(zhuǎn)窯中向前推進(jìn)的過程中被逐步均勻加熱，加熱溫度可達(dá)500℃以上，含液率小于30%的含油污泥均可處理，尤其適合油基巖屑和含油土壤的處理?；剞D(zhuǎn)窯的筒徑1000～2000mm范圍選擇，長度6～14m范圍內(nèi)可選，單套設(shè)備的回轉(zhuǎn)窯均為單窯設(shè)計，四川省與重慶市的油基巖屑資源化利用項目的工程應(yīng)用案例較多，處理后剩余固相含油率低于1%，甚至可低于0.3%，油品回收率在70%～80%。與國外進(jìn)口設(shè)備同臺競技，除了設(shè)備造價優(yōu)勢外，在處理能力、處理效果、回收油品品質(zhì)上均表現(xiàn)出了一定優(yōu)勢。

4.2連續(xù)式熱解脫附設(shè)備的熱源

連續(xù)式熱解脫附設(shè)備主要有5個熱源，即①天然氣燃燒產(chǎn)生的高溫?zé)煔猓?00～1000℃）+

熱解脫附回收的不凝氣作為輔助燃料供熱，國內(nèi)絕大數(shù)含油污泥熱解脫附項目采用此方式；②柴油燃燒產(chǎn)生的高溫?zé)煔?，少部分不具備使用天然氣條件的項目采用此方式；③電磁加熱，少數(shù)小型化設(shè)備或試驗設(shè)備使用此方式；④導(dǎo)熱油加熱+電阻絲，國民油井TDU熱解脫附設(shè)備使用柴油燃燒加熱導(dǎo)熱油對熱解脫附室前段進(jìn)行預(yù)加熱，熱解脫附室后段使用電加熱精細(xì)控溫；⑤摩擦生熱，M-IS WACO開發(fā)的TCC HAMMERMILL設(shè)備采用此方式處理油基巖屑，最高加熱溫度僅為260℃。

5設(shè)備運行能效

國產(chǎn)螺旋式熱解脫附設(shè)備和回轉(zhuǎn)式熱解脫附設(shè)備，在油基巖屑處理項目中的運行能效數(shù)據(jù)如表1所示。

6工程應(yīng)用中存在的問題及解決建議

6.1存在的突出問題

由于技術(shù)的快速升級迭代，因而含油污泥熱解脫附技術(shù)的工程應(yīng)用案例非常多，且取得了良好的應(yīng)用效果，但在工程應(yīng)用中仍然存在一些突出的問題。含油污泥來源不同、性質(zhì)差異大、業(yè)主技術(shù)要求差異大，成套的熱解脫附設(shè)備很難做到標(biāo)準(zhǔn)化配套，且設(shè)備廠家的技術(shù)水平層次不齊，設(shè)備處理效果差異大，部分設(shè)備也存在很大的安全隱患。含油污泥的雜質(zhì)多、含液率高，降低了熱解脫附設(shè)備的處理效率。熱解脫附氣體中的灰塵含量大，其后續(xù)處理難度加大、設(shè)備檢維修頻繁。熱解脫附處理后的剩余固相冷卻及不落地轉(zhuǎn)運措施還未普及，出料車間揚塵問題突出，具有較大的環(huán)保隱患和職業(yè)健康隱患。剩余固相是否為危廢暫無政策性定論，需要進(jìn)一步做危廢鑒定后進(jìn)行綜合利用，導(dǎo)致綜合利用時效和途徑受限，部分地方存在臨時大量堆存的情況。

6.2問題解決建議

建議油田環(huán)保從業(yè)者可著力解決含油污泥熱解脫附技術(shù)不同使用場景的設(shè)備標(biāo)準(zhǔn)化配套問題及瓶頸技術(shù)問題，同時探索研究更多的有價值的剩余固相綜合利用途徑。建議政府環(huán)保部門對處理后剩余固相的管理做更深入的政策論證，以疏通剩余固相綜合利用的最后一道障礙。

結(jié)語

在政策和市場的驅(qū)使下，含油污泥熱解脫附技術(shù)在我國得到了大力的推廣應(yīng)用，國外進(jìn)口熱解脫附設(shè)備與國產(chǎn)熱解脫附設(shè)備同臺競技、百花齊放，尤其是國產(chǎn)的連續(xù)間接熱解脫附設(shè)備在處理效率和處理效果上都有了巨大的進(jìn)步，得到了市場的高度認(rèn)可，基本能夠達(dá)到國際先進(jìn)水平。實踐證明，間接熱解脫附技術(shù)已經(jīng)成為我國含油污泥無害化和資源化處理的主流技術(shù)，在我國乃至世界都具有非常廣闊的應(yīng)用前景，因此國內(nèi)專業(yè)化公司可憑借我國成熟的技術(shù)裝備和豐富的工程施工經(jīng)驗，開拓中東、非洲及拉美等潛在的海外石油石化環(huán)保市場。

參考文獻(xiàn)

[1]白瀟陽，周玲，倪虹果，等.含油污泥無害化處理技術(shù)原理和適用性分析[J].環(huán)境科學(xué)與技術(shù)， 2015，38（S1）： 285-289.

[2]魏彥林，呂雷，楊志剛，等.含油污泥回收處理技術(shù)進(jìn)展[J].油田化學(xué)，2015，32（01）：151-158.

[3] ELEKTOROWICZ M， HABIBI S. Sustainable Waste Management： Recovery of Fuels From Petroleum Sludge[J]. Can. J. Civ. Eng，2005，32（01）：

164-169.

[4]郝以專，孟相民，李曉祥.油田含油污泥處理工藝技術(shù)研究與應(yīng)用[J].油氣田環(huán)境保護(hù)， 2001，11（03）：40-42.

[5]李冰，謝衛(wèi)紅，朱景義.中國石油油田含油污泥處理現(xiàn)狀[J].石油規(guī)劃設(shè)計，2009，20（04）：18-20，49.

[6]宋秀艷，周鑫宏，蘇永新.國內(nèi)外含油污泥的處理現(xiàn)狀和發(fā)展前景[J].新疆石油科技， 2009，19（02）：51-55.

作者簡介

張建甲（1988—），男，漢族，甘肅華池人，工程師，碩士，主要從事油田固危廢處理技術(shù)研究和工程應(yīng)用推廣工作。