含油污泥焚烧处理技术在油田的应用

秦 艳 李红旭

新疆正天华能环境工程技术有限公司 （新疆 乌鲁木齐 830011）

含油污泥焚烧处理技术在油田的应用

秦 艳 李红旭

新疆正天华能环境工程技术有限公司 （新疆 乌鲁木齐 830011）

含油污泥是油田开发过程中产生的废弃物，为了减少油泥排放对环境的污染，采用焚烧技术是实现无害化处理及资源化利用的有效途径之一。该技术的研究和应用，为油田寻找到了一种含油污泥综合利用的方法，既有效利用了能源，又解决了含油污泥外排的问题，减少了环境污染，有利于企业实现可持续发展战略。

含油污泥 焚烧处理 资源化

含油污泥是油田开发生产的主要污染源之一，也是影响油田环境质量的一大难题。其主要是含油污水处理后的含油污泥、油田生产站场原油储罐的清罐油泥砂以及油田生产作业产生的含油固体废物，其中含有苯系物、酚类、蒽、芘等毒性物质，具有恶臭气味，同时含有一定量的原油。如直接外排，有毒物质会污染水、土壤和空气，恶化生态环境。

根据《国家危险废物名录》规定，含油污泥属于危险废物(编号HW08)。因此寻找一种经济有效的油田含油污泥处理及利用技术，实现油泥无害化处理十分必要。

含油污泥处理技术

含油污泥处理是以减量化、资源化、无害化为原则。目前国内外常用的含油污泥处理方法有：溶剂萃取法、热化学洗涤法、生物法、含油污泥调剖、热解处理、焚烧法等[1]。对上述6种含油污泥无害化与资源化处理技术的对比分析结果见表1。

通过以上各种含油污泥处理技术的特点、资源回收、处理效果、技术成熟度等方面对比，焚烧技术较成熟，减容率高，无害化较彻底，余热可充分利用，因此以焚烧技术实现含油污泥的无害化处理及资源化利用最佳。

含油污泥在经焚烧处理后,多种有害物质几乎全部除去,最终成为稳定的灰渣。近年来,焚烧法采用了合适的预处理工艺和先进的焚烧方法,满足了越来越严格的环境要求,污泥焚烧技术已经逐步成为处理污泥的主流,越来越受到世界各国的青睐。法国、德国的石化企业多采用焚烧的方式进行油泥处理，灰渣属于一般工业固体废物，用于修路或埋入指定的灰渣填埋场,焚烧产生的热能用于供热和发电[2]。

典型案例分析

某油田采取了先进的工艺技术，将含油污泥进行有效的焚烧处理，使之无害化、减量化，而且利用焚烧所产生的余热供应蒸汽，达到资源化的目的。这不仅将含油污泥对环境的污染减轻到最低限度，使油田职工的生活环境和健康水平得到改善和提高，同时对油田的环境保护和石油企业在环保行业的发展也起到了示范作用。

1 含油污泥性质

该油田含油污泥主要产自污水处理厂产生的含油污泥、罐底清除污泥以及作业的落地油泥，其中污水处理厂产生的含油污泥占相当大的比例 （80%以上），物性测定见表2。

表2 污水处理厂含油污泥基本组成

油罐底泥富含有机物，成分复杂，含有苯系物、酚类、蒽、芘等有恶臭有毒物质，不能直接排放。同污水处理厂所产含油泥渣相比，罐底含油污泥含油量较低，其基本组成见表3。

表3 罐底油泥基本组成

落地油泥与作业时的操作等有关。其理化性质变化性较大，无法确定，含油量的多少也是随机而定，一般在10%～30%。其所含的油品质量较好，但由于采油现场情况复杂，导致油泥中除泥土、沙石外，还带有少量其它固体废弃物。

2 炉型选择

该油田采用的焚烧处理技术的工程内容包括：石油泥渣干化、接收、储存系统；上料系统；油泥焚烧系统；余热锅炉；烟气净化系统；辅助系统；热工控制系统。其中焚烧炉是整个焚烧过程的核心，焚烧炉类型不同,整个焚烧反应的焚烧效果也不同。目前世界上焚烧炉的型号已达 200多种,其中较广泛应用的炉型包括:回转窑焚烧炉、循环流化床焚烧炉等[3]。

由于含油污泥中含有一定量的原油，一定温度下具有很强流渗的特殊性，因此采用层燃与热解气化相结合的焚烧技术才具有明显的处理优势，层燃螺旋炉排焚烧炉正是基于这种原理的新型炉型。

层燃螺旋炉排焚烧炉采取将预处理后的含油污泥等物料经布料机均匀投入焚烧室，进行分层燃烧，炉排驱动燃烧物料整体产生螺旋式移动，形成动态平衡的方式，对含油污泥等物料进行焚烧处理，整个焚烧过程中不需要添加任何辅助燃料，燃尽的炉渣经炉排挤碎后通过湿式出渣机排出。该炉结构为二室燃烧，对一次燃烧产生的热解混合烟气，进行二次燃烧，残留物（液态焦油、较纯的碳素以及浮渣底泥本身含有的无机灰土和惰性物质等）充分燃烧后产生的残渣经炉排的机械挤压、破碎后，由排渣系统排出炉外。浮渣底泥经一次燃烧后实现了能量的两级分配，形成能量的动态平衡，从而保证了焚烧炉的持续正常运转。

层燃螺旋炉排焚烧炉与其它焚烧炉的比较见表4。

由表4可以看出，层燃螺旋炉排焚烧炉具有投资适中、操作安全、焚烧彻底且效率高、无需预处理、无二次污染等优良性能，尤其适合含油污泥的焚烧处理。

3 焚烧处理工艺

该焚烧处理技术的整体工艺为：将经过晾晒处理的油泥运送到料仓，经加料器均匀撒落在带式布料器上，然后根据燃烧条件变频操作布料器把油泥送入炉膛燃烧，产生的烟气进入二次燃烧室燃尽，其中烟气余热通过锅炉换热产生蒸汽用于生产、生活使用，低温烟气经除酸除尘后排入大气。燃剩的固体

残渣经过检验合格后用于铺路或填埋。在此过程中产生的污水通过管道进入排放池。焚烧处理工艺流程见图1。

表4 层燃螺旋炉排焚烧炉与其它焚烧炉的综合比较

续表4

4 二噁英控制

油泥焚烧可能会产生令全球关注的有害物质二噁英（PCDDs/PCDFs）。二噁英熔点约为303～305℃，在705℃以下相当稳定，高于此温度即开始分解。通常二噁英的生成量很少，但一旦形成，就非常稳定，需要很长时间的物理、化学、生物学降解期。因此，能否有效控制二噁英，成为焚烧处理技术成败的关键要素之一。

层燃螺旋炉排焚烧炉所采用的层燃+热解气化技术，在焚烧机理、还原性气氛、烟尘产生量和燃烧温度等重要技术特征上具备其它技术所无法获得的优势，避免和破坏了污染物的生成条件，采取了针对二噁英等污染物生成机理的控制措施；同时在系统设计和配置中充分运用了“3T+E”（3T指Temperature（温度）、Time（时间）、Turbulence（湍流）；E指Excess oxygen（过量空气量））的综合控制措施，即保证足够的燃烧高温促使二噁英分解；保证烟气在高温工况中的停留时间；形成搅动湍流使烟气中的残碳充分燃烧。

（1）一燃室内抑制生成。在蓄热层燃焚烧的一燃室中，预处理过的油泥在缺氧状态下稳定而缓慢地热分解，通过均匀布料，转动速度较慢，烟尘产生量小。还原性工况和极少的烟尘量抑制了粉尘（含阳离子Cu2+、残碳等二噁英生成催化剂）的生成。

（2）二燃室充分分解。油泥中有机分热解产生的可燃气体引入二燃室，并补充二次风充分搅动形成强烈湍流，燃烧温度在900～1100℃之间，二燃室中的烟气停留时间超过2s，可以有效破坏已生产的二噁英类物质，而且二燃室为气体燃烧，避免了烟气中的残碳存在，削弱了二噁英的生成环境。

（3）余热锅炉急冷抑制再合成。在焚烧炉膛和二燃室内均未布置水冷管壁，以保证二燃室的高温对二噁英的充分分解。余热锅炉受热面布置在二燃室出口，采用急冷技术使烟气在短时间内（小于2s）急速冷却至200℃左右，从而越过二噁英易行成的温度区，使之难以再合成。

（4）尾气净化系统进一步去除。在布袋除尘器的烟气流量设计中采取低温去除效应 （烟气温度180℃左右）和低速去除效应 （烟气流速小于1m/ min）等措施。

经过上述措施，可稳定地将烟气中的二噁英浓度控制在0.5 TEQ ng/m3以内，满足《危险废物焚烧污染控制标准》（GB 18484-2001）中二噁英类0.5 TEQ ng/Nm3的标准限值。

结论

（1）通过对比6种含油污泥处理技术，焚烧技术较成熟，减容率高，无害化较彻底，余热可充分利用，因此以焚烧技术实现含油污泥的无害化处理及资源化利用最佳。

（2）含油污泥中含有一定量的原油，一定温度下具有很强流渗的特殊性，因此采用层燃与热解气化相结合的焚烧技术才具有明显的处理优势，层燃螺旋炉排焚烧炉正是基于这种原理的炉型，它投资适中、操作安全、焚烧彻底且效率高、无需预处理、无二次污染等，尤其适合含油污泥的焚烧处理。

（3）根据二噁英在705℃以下相当稳定，高于此温度即开始分解的特性，层燃螺旋炉排焚烧炉采取了一燃室内抑制生成；二燃室充分分解；余热锅炉急冷抑制再合成；尾气净化系统进一步去除等措施将二噁英浓度控制在0.5 TEQ ng/m3以内，满足标准要求。

（4）焚烧处理技术的研究和应用，为含油污泥的无害化、资源化、减量化寻找到了一种综合利用的方法，既有效利用了能源，又解决了含油污泥外排的问题，减少了环境污染。

[1]萨依绕,李慧敏.新疆油田含油污泥处理技术研究与应用[J].油气田环境保护，2009（19）：11-13.

[2]万慧茹,方晓牧.含油污泥处置技术浅析[J].环境保护与循环经济，2008（11）：35-37.

[3]匡少平,吴信荣.含油污泥的无害化处理与资源化利用[M].北京:化学工业出版社，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.

oily sludge;incineration disposal;resource

2010-03-08