申请日2016.03.18
公开(公告)日2017.09.26
IPC分类号C02F11/10
摘要
本发明公开了一种微波热解污泥的装置及方法。微波热解污泥的装置包括：彼此连通在一起的微波反应装置、水蒸气回收装置以及油气回收装置。其中，微波反应装置包括微波反应腔，微波反应腔中设置的第一微波发生器使得微波反应腔在微波反应腔的进口至出口的方向上具有温度依次升高的多个温度区域。本发明利用微波作为热源代替传统加热方法对污泥进行热解，采用分段加热冷凝的方式，分别得到水、热解气体和热解残渣，并充分利用冷凝过程中的热能，作为污泥干化的热源，达到了节能环保和污泥资源化利用的目的。
权利要求书
1.一种微波热解污泥的装置，包括：彼此连通在一起的微波反应装置、水蒸气回收装置以及油气回收装置，所述微波反应装置包括微波反应腔，所述微波反应腔中设置的第一微波发生器使得所述微波反应腔在所述微波反应腔的进口至出口的方向上具有温度依次升高的多个温度区域。
2.根据权利要求1所述的，其特征在于，所述微波反应腔包括在所述微波反应腔的进口至出口的方向上的第一温度区域和第二温度区域，并且所述第一温度区域的体积与所述第二温度区域的体积之比的范围为2:1至3:1。
3.根据权利要求2所述的微波热解污泥的装置，其特征在于，所述第一温度区域的温度设置为600℃至800℃，所述第二温度区域的温度设置为800℃至900℃。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的微波热解污泥的装置，其特征在于，所述水蒸气回收装置包括连接在一起的水蒸气冷凝装置和泠凝水储罐。
5.根据权利要求4所述的微波热解污泥的装置，其特征在于，所述油气回收装置包括热解气气液分离装置，所述热解气气液分离装置包括冷凝液储罐和不凝气储罐，其中，所述不凝气储罐与所述水蒸气冷凝装置相连通。
6.根据权利要求1至5中任一项所述的微波热解污泥的装置，其特征在于，所述微波反应腔的进口处设置有进料仓，所述进料仓内设置有第二微波发生器。
7.根据权利要求1至6中任一项所述的微波热解污泥的装置，其特征在于，所述微波反应装置还包括设置在出口的热解残渣回收装置，所述热解残渣回收装置与所述微波反应腔的出口的连接处设置有刮板。
8.根据权利要求1至7中任一项所述的微波热解污泥的装置，其特征在于，所述微波反应腔内还设置有螺旋输送器。
9.一种应用如权利要求1至8中任一项所述的微波热解污泥的装置热解污泥的方法，包括以下步骤：
步骤一：在所述进料仓内放置污泥;
步骤二：通过所述进料仓内的第二微波发生器对所述污泥内的水进行蒸发以形成干化后的污泥;
步骤三：所述干化后的污泥依次通过所述微波反应腔内的多个温度区域后被热解以形成热解残渣和热解气体;
步骤四：在所述热解气气液分离装置内对所述步骤三产生的热解气体进行冷凝分离，以使得不凝气体进入所述不凝气储罐，冷凝液体进入所述冷凝液储罐。
10.根据权利要求9所述的微波热解污泥的装置，其特征在于，在步骤一中，加入所述污泥的同时掺入一定比例的热解残渣。
11.根据权利要求10所述的微波热解污泥的装置，其特征在于，所述热解残渣的相对于所述污泥的比例为5%至10%。
12.根据权利要求9所述的微波热解污泥的装置，其特征在于，在步骤一之前，对所述污泥进行压滤或离心分离。
13.根据权利要求9至12中任一项所述的微波热解污泥的装置，其特征在于，在所述步骤二中，所述第二微波发生器产生的温度为150度。
说明书
微波热解污泥的装置及方法
技术领域
本发明涉及污泥处理领域，特别涉及油田污泥处理的装置及方法。
背景技术
在现有技术中，常见的处理油泥的技术方法主要有填埋法、固化法、焚烧法、焦化法及化学热洗、溶剂萃取、生物处理、制砖技术等。其中，热处理技术不但有利于提高油泥中油回收率，而且在较高温度下部分重质沥青物质可结焦成固体碳，固化油泥中含有的重金属等有害物质，实现油泥的无害化处理。
现有的热处理技术主要分为传统热源和微波两种。传统热源通常使用电加热或燃烧加热的方法，其热量传递主要通过热传导，对流和辐射三种途径。因此，导致油泥在高温下呈现中心和表面的温差大且内部温度分布不均匀，对其在高温热解时产生很多不利影响。而微波作为一种新兴技术，不同于传统加热方式，它是材料在电磁场中由介质损耗而引起的体加热，其能量是通过空间或者媒质以电磁波形式传递的。与传统热源加热比较，微波具有加热均匀、高效快速、易于控制并对物料具有选择性的特点。除了热效应外，微波的非热效应可使得分子链断裂得到更多小分子物质，最终使产物平均分子量减少。所以，在油泥热处理过程中，采用微波技术，不但能够缩短热处理时间，降低能耗，而且可以得到大量油资源回收。此外，油泥经过处理后不再产生二次污染，满足“三化”原则，有很好的工业应用前景。
例如，专利文献CN101838094A提出了“一种油田含油污泥微波热解资源化处理方法及装置”，将含油污泥送入微波加热的密闭反应器中，在温度200-900℃下进行热解处理，将热解处理产生的油气水进行回收再利用，热解后的残渣作路基材料或利用硝酸或利用NaOH碱进行改性，改性后的残渣做吸附材料。该方法为间歇式反应器，需要频繁更换物料，具有操作繁琐，散热损失大，反应过程不稳定，控制要求高等缺点，无法连续运行，不适于工业化推广。
另外，专利文献CN104163555A还提出了“一种微波辐照湿污泥干化热解连续反应装置及方法”，公开了一种微波辐照湿污泥干化热解连续反应装置及方法。充分利用微波物内部加热的特点减少散热损失，针对湿污泥直接干化热解，得到裂解油，可燃气和固体焦炭三种产品，并充分利用产物气的热量回收和产物残渣的辅助微波加热特性降低运行成本，提高了污泥热解率和产物品质。但也存在问题，如干化过程只通过微波加热进行，反应时间长，热效率低，能耗高;选用带式传送，需要加装污泥形状控制器来控制污泥形态，微波吸收效率低;热解残渣及其残余热能未进行有效利用等。
针对上述技术存在的问题，本发明技术旨在提供一种能够高效节能、连续方便处理含油污泥的微波热解污泥的装置及方法，以解决现有技术中的不足之处。
发明内容
本发明针对现有技术的不足之处，提出了一种微波热解污泥的装置及方法。
根据本发明提供的一种微波热解污泥的装置，包括：彼此连通在一起的微波反应装置、水蒸气回收装置以及油气回收装置，微波反应装置包括微波反应腔，微波反应腔中设置的第一微波发生器使得微波反应腔在微波反应腔的进口至出口的方向上具有温度依次升高的多个温度区域。
在一些实施方案中，微波反应腔包括在微波反应腔的进口至出口的方向上的第一温度区域和第二温度区域，并且第一温度区域的体积与第二温度区域的体积之比为2∶1至3∶1。
在一些实施方案中，第一温度区域的温度设置为600℃至800℃，第二温度区域的温度设置为800℃至900℃。
在一些实施方案中，水蒸气回收装置包括连接在一起的水蒸气冷凝装置和泠凝水储罐。优选地，水蒸气冷凝装置设置在冷凝水储罐的上游。
在一些实施方案中，油气回收装置包括热解气气液分离装置，热解气气液分离装置还包括冷凝液储罐和不凝气储罐，其中，不凝气储罐与水蒸气冷凝装置相连通。
在一些实施方案中，微波反应腔的进口处设置有进料仓，进料仓内设置有第二微波发生器。
在一些实施方案中，微波反应装置还包括热解残渣回收装置，热解残渣回收装置与微波反应腔的出口的连接处设置有刮板。
在一些实施方案中，微波反应腔内还设置有螺旋输送器。
在一些实施方案中，微波热解污泥的装置还包括防微波泄露装置。
根据本发明提供的一种应用上述微波热解污泥的装置热解污泥的方法，包括以下步骤：
步骤一：在进料仓内放置污泥;
步骤二：通过进料仓内的第二微波发生器对污泥内的水进行蒸发以形成干化后的污泥;
步骤三：干化后的污泥依次通过微波反应腔内的多个温度区域后被热解以形成热解残渣和热解气体;
步骤四：在热解气气液分离装置内对步骤三产生的热解气体进行冷凝分离，以使得不凝气体进入所述不凝气储罐，冷凝液体进入所述冷凝液储罐。
在一些实施方案中，在步骤一中，加入污泥的同时掺入一定比例的热解残渣。
在一些实施方案中，热解残渣的相对于污泥的比例为5%至10%。
在一些实施方案中，在步骤一之前，对污泥进行压滤或离心分离。
在一些实施方案中，在步骤二中，第二微波发生器产生的温度为150度。
在一些实施方案中，整个微波热解污泥的装置中充有氮气。
与现有技术相比，本发明的微波热解污泥的装置利用微波作为热源代替传统加热方法对污泥进行热解，污泥首先通过水蒸气回收装置来进行污泥中水的去除，随后去除水的污泥在微波反应腔内经过温度依次升高的多个温度区域，从而对去除水的污泥进行充分地热解处理，得到热解气体和热解残渣。根据本发明的微波热解污泥的装置，一方面对污泥进行了充分地热解，即对污泥中的不同物质进行分离，另一方面还充分利用了水蒸气回收装置和油气回收装置里冷凝过程中的热能，并将其作为污泥干化的热源，达到了节能环保和污泥资源化利用的目的。
