区主要水稻土土壤pH及植物生长的影响
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(1) 应用异密度流化床燃烧技术 。工业分析表 明 ,燃烧后的油污泥灰的焦渣特性为粘着 ,由于油污 泥燃 烧 后 的 粒 度 分 布 较 窄 ( 小 于 120 目 , 约 0. 13 mm) [7] ,容易形成大量的细粉而被烟气带出床外 ,因 此需要加入媒体床料以保证正常流化 。设计中采用 石英砂与石灰石作为异密度流化床的媒体床料 ,实 现油污泥的异密度循环流化燃烧 。石灰石与石英砂 混合组成的媒体床料的颗粒粒度与质量份额示于 表 3。
CarΠ% 25. 04 32. 42 21. 31 21. 69 19. 71 19. 08 15. 44 3. 05
HarΠ% 3. 99 1. 84 2. 66 2. 31 1. 24 1. 75 0. 96 1. 33
元素分析 OarΠ% 1. 14 4. 52 4. 99 4. 69 8. 77 1. 28 8. 36 2. 92
Incineration of Oily Sludge in Circulating Fluidized Beds with Energy Recovery
LIU Jian2guo1 , J IANG Xiu2min1 ,2 , MA Yu2feng2 , HAN Xiang2xin1 , YU Li2jun1 , WANG Hui2 , ZHANG Chao2qun1 , CUI Zhi2gang1 , REN Geng2po1 , HUANG Xiang2yong1 (1. School of Mechanical and Power Engineering , Shanghai Jiaotong University , Shanghai 200240 , China ; 2. College of Energy Science and Engineering , Harbin University of Technology , Harbin 150001 , China)
工业分析
AarΠ%
VarΠ%
66. 39
28. 24
48. 71
37. 03
65. 72
22. 92
67. 73
28. 07
69. 53
26. 68
75. 73
22. 24
70. 09
24. 82
79. 36
7. 26
Qar ,netΠkJΠkg 12833. 83 11975. 26 9394. 45 9172. 12 6649. 47 8193. 89 4976. 50 2176. 74
第 1 期
刘建国 ,等 :油污泥的循环流化床焚烧和资源化利用
·51 ·
的可持续发展具有重要意义 。 目前 ,焚烧工艺被世界各国认为是污泥处理中
的最佳实用技术 。在欧洲 、美国 、日本等地 ,该工艺 已日渐成熟 ,它以处理速度快 ,减量化程度高 ,能源 再利用等突出特点而著称 。我国污泥处理和处置研 究起步较晚 ,目前还处在由堆放到处理的发展阶段 , 水平很低 ,主要表现在堆放现象普遍存在 ,处理场地 二次污染相当普遍 ,直接污染了土壤 、地表水和地下 水并占有大量土地 ,尚未根本解决环境污染问题[2] 。 因此 ,对污泥处理焚烧技术的研究就显得十分重 要[3] 。本文基于油污泥的燃料特性 ,结合油污泥处 理专利技术 ———油污泥的异密度循环流化床燃烧处
图 1 为油污泥流化床焚烧处理系统的工艺流 程 ,它由异密度循环流化床锅炉 、泥浆搅拌制备体 统 、供给系统 、除尘系统等组成 。具体处理工艺为 : 经机械脱水的油污泥呈半固体状态 ,用卡车从各采 油场运输到污泥处理厂的储泥池内 。储泥池的设计 规模可为焚烧锅炉的日处理量的 180 倍 ,也就是设 备半年的处理量 。油污泥在入炉前需要进行简单的 预处理 ,首先采用提升机将其投到搅拌罐内进行充 分搅拌 ,然后使用柱塞泵将搅拌均匀的油污泥送至 焚烧锅炉 。油污泥经设置在锅炉炉膛顶部的投料口
NarΠ% 0. 3 0. 46 0. 3 0. 3 0. 3 0. 3 0. 3 0. 3
SarΠ% 0. 4 0. 67 0. 52 0. 39 0. 45 0. 43 0. 43 0. 3
油污泥灰的熔融特性温度是锅炉设计的重要参 数 ,它决定了床温的上限 。利用德国生产的 LEIAZ2 ⅡA 型高温热显微镜 ,对 2 个典型试样进行了熔融 特性试验 ,试验结果示于表 2 。油污泥的变形温度 (DT) 较高 ,大于 1170 ℃,由于流化床的运行温度在 850～1050 ℃范围内 ,因此适合采用流化床燃烧方式 进行处理 。
Abstract : At present , incineration is considered the world over of being the one of the best ways for dealing with oily sludge. With an eye on the oily sludge in Chinese oil fields , a kind of differential density circulating fluidized bed combustion technology for treating oily sludge is proposed. This is a clean way of transforming oily sludge into energy , involving relatively low operating cost and diminishing the cost of oil exploitation ; simultaneously realizing peril2free treatment of pollutants , cutting down its bulk , transforming it into energy , thereby solving the problem of environmental contamination. The technical particularities and the technolgical process of fluidized bed incineration treatment is being described in detail , together with the design parameters and structural features of a 20 tΠh circulating fluidized bed incineration boiler. Figs 2 , tables 6 and refs 10. Keywords : power and mechanical engineering ; boiler ; oily sludge ; differential density circulating fluidized bed
·52 ·
动 力 工 程
第 27 卷
进入锅炉进行燃烧 。锅炉主要包括异密度循环流化 床主体 、引风机 、送风机 、控制系统 、热烟气点火器及 其配套系统等 。在流化床内油污泥燃烧放出的热量 经受热面传给工质 ,生产的蒸汽可以用于发电或生 产用汽 。焚烧后排烟经除尘器 、烟囱排入大气 。除 尘器采用布袋除尘方式 ,除尘效率可以达到99. 8 % 以上 ,烟尘排放完全可以达标 (小于 100 mgΠm3 ) ; 处 理后的灰送入电厂灰场 ,以便集中综合利用 。
循环流化床锅炉可以燃烧热值很低 、甚至在其 它锅炉中无法燃烧的燃料 。实践证明 ,4000 kJΠkg 以 上的燃料都可以在循环流化床锅炉中稳定燃烧 。油
污泥的发热量取决于油Π泥Π水的比例 ,无水污泥的 发热量大于 16～27 MJΠkg ,工艺上经离心脱水或者 压滤脱水后污泥的含水率为 70 %～80 % ,热值约为 4000～6750 kJΠkg ,因此可以直接送到炉内焚烧 ,无 需干燥 、助燃 ,大大简化了处理工艺 ,节约了处理成 本 。对于有一定堆放时间的油污泥 ,自然干燥的作 用使污泥热值较高 ,可直接进行焚烧处理 。流化床 内物料混合运动剧烈 ,气 、固相混合均匀 ,油污泥能 够在循环流化床燃烧室内得到很好的燃尽 。 2. 1 处理油污泥的工艺流程
表 2 油污泥的熔融特性 Tab . 2 Melting characteristics of oily sludge
试样 编号
变形温 度 DTΠ℃
软化温 度 STΠ℃
流动温 度 FTΠ℃
焦渣 特性
3号
1185
1353
1459
粘着
7号
1170
1294
1392
粘着
பைடு நூலகம்
2 油污泥的异密度循环流化床燃烧处 理
第 27 卷 第 1 期 2007 年 2 月
动 力 工 程 Journal of Power Engineering
文章编号 :100026761 (2007) 012050204
Vol . 27 No. 1 Feb. 2007
油污泥的循环流化床焚烧和资源化利用
刘建国1 , 姜秀民1 ,2 , 马玉峰2 , 韩向新1 ,于立军1 , 王 辉2 , 张超群1 , 崔志刚1 , 任庚坡1 , 黄庠永1
表 1 实验样品的工业分析与元素分析 Tab. 1 Proximate and ultimate analysis of oily sludge test samples
序
号
MarΠ%
1号
2. 74
2号
11. 38
3号
4. 50
4号
2. 89
5号
1. 97
6号
1. 43
7号
1. 51
8号
0. 56
含油污泥是石油生产的“伴生品”,在采油过程 中产生大量的井场落地油泥和油井产出液中含有的 大量泥砂在污水罐中沉积而成的罐底油泥 。这些污
收稿日期 :2006202228 作者简介 :刘建国 (19692) ,男 ,内蒙古通辽人 ,博士研究生 ,主要 从事洁净燃烧技术方面的研究 。
泥既造成原油损失 ,也是石油生产的主要污染源之 一 ,每年需支付数额甚大的污染赔偿费 。以石油勘 探开发业为例 ,每年将有近百万 t 的油泥 、油砂产 生[1] ,若加上石油化工厂生产的“三泥”,总量还要大 得多 。含油污泥的处理是困扰石油开采企业的难 题 ,科学 、有效地解决含油污泥处理问题对石油行业
图 1 油污泥处理工艺流程 Fig 1 Oily sludge treatment’s technolgical process
2. 2 油污泥循环流化床焚烧炉的特点 锅炉结构设计是以燃料特性为基础的 ,通常燃
料的发热量对燃烧室的尺寸 、受热面的布置产生影 响 ;成灰特性影响燃烧的组织和传热 ,挥发分的含量 会影响燃烧热量在高度上的分布 ,因此影响受热面 的布置 ;灰的熔融特性对运行床温有制约作用 。根 据油污泥独特的物理和燃烧特性 ,该焚烧炉在设计 上具有如下特点 :
理方法[4] ,吸收异密度循环流化床的设计经验和研 究成果[5 ,6] ,提出了采用异密度循环流化床燃烧处理 油污泥的实现方式 、处理工艺 、技术特点 ,并介绍了 1 台 20 tΠh 油污泥的异密度循环流化床锅炉的设计 方案及结构 。
1 油污泥的燃料特性
油污泥发热量是焚烧处理的最关键因素 。胜利 油田提供的 8 种堆存不同时间油污泥样品的工业分 析和元素分析 (表 1) 。试样分析结果表明 :8 种油污 泥样品的发热量在 2100～13000 kJΠkg 左右 ,油污泥 堆存时间越久 ,则热值越低 。
(1. 上海交通大学 机械与动力工程学院 ,上海 200240 ; 2. 哈尔滨工业大学 能源科学与工程学院 ,哈尔滨 150001)
摘 要 : 目前 ,焚烧工艺被世界各国认为是污泥处理中的最佳实用技术之一 。针对我国油田的油 污泥情况 ,提出一种采用异密度循环流化床燃烧技术处理油污泥的方法 。该方法能以较低的运行 成本对油污泥进行资源化洁净利用 ,降低石油开采成本 ,实现危险污染物的无害化 、减量化 、资源化 处理 ,解决环境污染问题 。详细介绍了流化床焚烧处理的工艺流程 、技术特点和 1 台 20 tΠh 循环流 化床焚烧油污泥锅炉的设计参数和结构 。图 2 表 6 参 10 关键词 : 动力机械工程 ;锅炉 ; 油污泥 ; 异密度循环流化床 中图分类号 : TE992. 3 文献标识码 : A
CarΠ% 25. 04 32. 42 21. 31 21. 69 19. 71 19. 08 15. 44 3. 05
HarΠ% 3. 99 1. 84 2. 66 2. 31 1. 24 1. 75 0. 96 1. 33
元素分析 OarΠ% 1. 14 4. 52 4. 99 4. 69 8. 77 1. 28 8. 36 2. 92
Incineration of Oily Sludge in Circulating Fluidized Beds with Energy Recovery
LIU Jian2guo1 , J IANG Xiu2min1 ,2 , MA Yu2feng2 , HAN Xiang2xin1 , YU Li2jun1 , WANG Hui2 , ZHANG Chao2qun1 , CUI Zhi2gang1 , REN Geng2po1 , HUANG Xiang2yong1 (1. School of Mechanical and Power Engineering , Shanghai Jiaotong University , Shanghai 200240 , China ; 2. College of Energy Science and Engineering , Harbin University of Technology , Harbin 150001 , China)
工业分析
AarΠ%
VarΠ%
66. 39
28. 24
48. 71
37. 03
65. 72
22. 92
67. 73
28. 07
69. 53
26. 68
75. 73
22. 24
70. 09
24. 82
79. 36
7. 26
Qar ,netΠkJΠkg 12833. 83 11975. 26 9394. 45 9172. 12 6649. 47 8193. 89 4976. 50 2176. 74
第 1 期
刘建国 ,等 :油污泥的循环流化床焚烧和资源化利用
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的可持续发展具有重要意义 。 目前 ,焚烧工艺被世界各国认为是污泥处理中
的最佳实用技术 。在欧洲 、美国 、日本等地 ,该工艺 已日渐成熟 ,它以处理速度快 ,减量化程度高 ,能源 再利用等突出特点而著称 。我国污泥处理和处置研 究起步较晚 ,目前还处在由堆放到处理的发展阶段 , 水平很低 ,主要表现在堆放现象普遍存在 ,处理场地 二次污染相当普遍 ,直接污染了土壤 、地表水和地下 水并占有大量土地 ,尚未根本解决环境污染问题[2] 。 因此 ,对污泥处理焚烧技术的研究就显得十分重 要[3] 。本文基于油污泥的燃料特性 ,结合油污泥处 理专利技术 ———油污泥的异密度循环流化床燃烧处
图 1 为油污泥流化床焚烧处理系统的工艺流 程 ,它由异密度循环流化床锅炉 、泥浆搅拌制备体 统 、供给系统 、除尘系统等组成 。具体处理工艺为 : 经机械脱水的油污泥呈半固体状态 ,用卡车从各采 油场运输到污泥处理厂的储泥池内 。储泥池的设计 规模可为焚烧锅炉的日处理量的 180 倍 ,也就是设 备半年的处理量 。油污泥在入炉前需要进行简单的 预处理 ,首先采用提升机将其投到搅拌罐内进行充 分搅拌 ,然后使用柱塞泵将搅拌均匀的油污泥送至 焚烧锅炉 。油污泥经设置在锅炉炉膛顶部的投料口
NarΠ% 0. 3 0. 46 0. 3 0. 3 0. 3 0. 3 0. 3 0. 3
SarΠ% 0. 4 0. 67 0. 52 0. 39 0. 45 0. 43 0. 43 0. 3
油污泥灰的熔融特性温度是锅炉设计的重要参 数 ,它决定了床温的上限 。利用德国生产的 LEIAZ2 ⅡA 型高温热显微镜 ,对 2 个典型试样进行了熔融 特性试验 ,试验结果示于表 2 。油污泥的变形温度 (DT) 较高 ,大于 1170 ℃,由于流化床的运行温度在 850～1050 ℃范围内 ,因此适合采用流化床燃烧方式 进行处理 。
Abstract : At present , incineration is considered the world over of being the one of the best ways for dealing with oily sludge. With an eye on the oily sludge in Chinese oil fields , a kind of differential density circulating fluidized bed combustion technology for treating oily sludge is proposed. This is a clean way of transforming oily sludge into energy , involving relatively low operating cost and diminishing the cost of oil exploitation ; simultaneously realizing peril2free treatment of pollutants , cutting down its bulk , transforming it into energy , thereby solving the problem of environmental contamination. The technical particularities and the technolgical process of fluidized bed incineration treatment is being described in detail , together with the design parameters and structural features of a 20 tΠh circulating fluidized bed incineration boiler. Figs 2 , tables 6 and refs 10. Keywords : power and mechanical engineering ; boiler ; oily sludge ; differential density circulating fluidized bed
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动 力 工 程
第 27 卷
进入锅炉进行燃烧 。锅炉主要包括异密度循环流化 床主体 、引风机 、送风机 、控制系统 、热烟气点火器及 其配套系统等 。在流化床内油污泥燃烧放出的热量 经受热面传给工质 ,生产的蒸汽可以用于发电或生 产用汽 。焚烧后排烟经除尘器 、烟囱排入大气 。除 尘器采用布袋除尘方式 ,除尘效率可以达到99. 8 % 以上 ,烟尘排放完全可以达标 (小于 100 mgΠm3 ) ; 处 理后的灰送入电厂灰场 ,以便集中综合利用 。
循环流化床锅炉可以燃烧热值很低 、甚至在其 它锅炉中无法燃烧的燃料 。实践证明 ,4000 kJΠkg 以 上的燃料都可以在循环流化床锅炉中稳定燃烧 。油
污泥的发热量取决于油Π泥Π水的比例 ,无水污泥的 发热量大于 16～27 MJΠkg ,工艺上经离心脱水或者 压滤脱水后污泥的含水率为 70 %～80 % ,热值约为 4000～6750 kJΠkg ,因此可以直接送到炉内焚烧 ,无 需干燥 、助燃 ,大大简化了处理工艺 ,节约了处理成 本 。对于有一定堆放时间的油污泥 ,自然干燥的作 用使污泥热值较高 ,可直接进行焚烧处理 。流化床 内物料混合运动剧烈 ,气 、固相混合均匀 ,油污泥能 够在循环流化床燃烧室内得到很好的燃尽 。 2. 1 处理油污泥的工艺流程
表 2 油污泥的熔融特性 Tab . 2 Melting characteristics of oily sludge
试样 编号
变形温 度 DTΠ℃
软化温 度 STΠ℃
流动温 度 FTΠ℃
焦渣 特性
3号
1185
1353
1459
粘着
7号
1170
1294
1392
粘着
பைடு நூலகம்
2 油污泥的异密度循环流化床燃烧处 理
第 27 卷 第 1 期 2007 年 2 月
动 力 工 程 Journal of Power Engineering
文章编号 :100026761 (2007) 012050204
Vol . 27 No. 1 Feb. 2007
油污泥的循环流化床焚烧和资源化利用
刘建国1 , 姜秀民1 ,2 , 马玉峰2 , 韩向新1 ,于立军1 , 王 辉2 , 张超群1 , 崔志刚1 , 任庚坡1 , 黄庠永1
表 1 实验样品的工业分析与元素分析 Tab. 1 Proximate and ultimate analysis of oily sludge test samples
序
号
MarΠ%
1号
2. 74
2号
11. 38
3号
4. 50
4号
2. 89
5号
1. 97
6号
1. 43
7号
1. 51
8号
0. 56
含油污泥是石油生产的“伴生品”,在采油过程 中产生大量的井场落地油泥和油井产出液中含有的 大量泥砂在污水罐中沉积而成的罐底油泥 。这些污
收稿日期 :2006202228 作者简介 :刘建国 (19692) ,男 ,内蒙古通辽人 ,博士研究生 ,主要 从事洁净燃烧技术方面的研究 。
泥既造成原油损失 ,也是石油生产的主要污染源之 一 ,每年需支付数额甚大的污染赔偿费 。以石油勘 探开发业为例 ,每年将有近百万 t 的油泥 、油砂产 生[1] ,若加上石油化工厂生产的“三泥”,总量还要大 得多 。含油污泥的处理是困扰石油开采企业的难 题 ,科学 、有效地解决含油污泥处理问题对石油行业
图 1 油污泥处理工艺流程 Fig 1 Oily sludge treatment’s technolgical process
2. 2 油污泥循环流化床焚烧炉的特点 锅炉结构设计是以燃料特性为基础的 ,通常燃
料的发热量对燃烧室的尺寸 、受热面的布置产生影 响 ;成灰特性影响燃烧的组织和传热 ,挥发分的含量 会影响燃烧热量在高度上的分布 ,因此影响受热面 的布置 ;灰的熔融特性对运行床温有制约作用 。根 据油污泥独特的物理和燃烧特性 ,该焚烧炉在设计 上具有如下特点 :
理方法[4] ,吸收异密度循环流化床的设计经验和研 究成果[5 ,6] ,提出了采用异密度循环流化床燃烧处理 油污泥的实现方式 、处理工艺 、技术特点 ,并介绍了 1 台 20 tΠh 油污泥的异密度循环流化床锅炉的设计 方案及结构 。
1 油污泥的燃料特性
油污泥发热量是焚烧处理的最关键因素 。胜利 油田提供的 8 种堆存不同时间油污泥样品的工业分 析和元素分析 (表 1) 。试样分析结果表明 :8 种油污 泥样品的发热量在 2100～13000 kJΠkg 左右 ,油污泥 堆存时间越久 ,则热值越低 。
(1. 上海交通大学 机械与动力工程学院 ,上海 200240 ; 2. 哈尔滨工业大学 能源科学与工程学院 ,哈尔滨 150001)
摘 要 : 目前 ,焚烧工艺被世界各国认为是污泥处理中的最佳实用技术之一 。针对我国油田的油 污泥情况 ,提出一种采用异密度循环流化床燃烧技术处理油污泥的方法 。该方法能以较低的运行 成本对油污泥进行资源化洁净利用 ,降低石油开采成本 ,实现危险污染物的无害化 、减量化 、资源化 处理 ,解决环境污染问题 。详细介绍了流化床焚烧处理的工艺流程 、技术特点和 1 台 20 tΠh 循环流 化床焚烧油污泥锅炉的设计参数和结构 。图 2 表 6 参 10 关键词 : 动力机械工程 ;锅炉 ; 油污泥 ; 异密度循环流化床 中图分类号 : TE992. 3 文献标识码 : A