本發明涉及油田資源與環境技術領域中一種廢棄物無害化處理試驗方法及裝置，特別是一種含油固體廢棄物無害化處理方法及裝置。

背景技術：

油田井下作業、壓裂以及鉆井過程中產生的裹有油泥的防滲布、油基鉆屑以及油工服、油手套等含油固體物，被國家列入國家危險固體廢棄物（hw49和hw08），難以降解，倘若處理不善，會對水環境、土壤環境及空氣環境造成危害，甚至危害人類的身心健康。隨著2015年1月?新環保法?的頒布實施，國家對危險固體廢物的處置、處理及環境污染防治等提出了越來越嚴格的要求。在填埋、資源化利用以及無害化等眾多的處置方式中，熱解析無害化處理技術由于工藝流程簡單，對有毒有害物質處置徹底，減容、減量效果明顯，能夠回收部分能源，產生的煙氣少等優勢，逐漸地成為油田環保工作者處置含油固體危廢物的主要處理技術。

為了確定不同種類的含油固體物最佳熱解溫度、熱解時間以及升溫速率等熱解參數，為工業化建站提供設計基礎，本發明提供了一種試驗方法及裝置。

技術實現要素：

本發明所要解決的技術問題是克服背景技術中存在的油田產生的含油固體物沒有能確定其適宜的熱解溫度、熱解時間以及升溫速率等參數的試驗裝置的問題，而提供一種含油固體廢棄物無害化處理試驗裝置，該含油固體廢棄物無害化處理試驗裝置，能夠確定含油固體物適宜的熱解溫度、熱解時間以及升溫速率等參數，回收部分能源，減少環境污染。本發明還提供一種含油固體廢棄物無害化處理試驗方法。

本發明解決其問題可通過如下技術方案來達到：該含油固體廢棄物熱解析試驗裝置，包括爐管、爐膛，所述爐管貫穿于爐膛中央，被爐膛所包裹；所述爐膛分為上爐膛和下爐膛兩部分，所述爐管兩端安裝密封法蘭，右端法蘭中心引出管路，管路上接有真空表、安全閥以及進氣閥a；左端法蘭中心引出管路，管路通過剛性回轉接頭和進氣閥b與冷凝罐相通；所述冷凝罐一側連接冷卻水進水管路和冷卻水進出水管路、出氣口；冷凝罐上端開口依次接氣體檢測傳感器和真空泵吸氣管路，最終與真空泵抽氣口相連接；冷凝罐下端經冷凝液導出管與冷凝液暫存箱相連；所述爐管可實現旋轉，受旋轉控制系統調控。

一種使用含油固體廢棄物熱解析試驗裝置的試驗方法，包括以下步驟：

（1）、將試驗物料裝填在保持一定真空度的爐管內，通過爐膛的高溫間接對爐管內的待試驗物料進行間接加熱；

（2）、同時通過旋轉控制系統實現裝有物料爐管在爐膛內的旋轉，并調控轉速；

（3）、利用真空泵對裝有物料已密封的爐管持續抽真空；同時將熱解過程中產生的熱解蒸汽（包括凝結氣和不凝氣）不斷地抽離爐管；其中熱解蒸汽包括凝結氣和不凝氣；

（4）、利用冷凝罐回收熱解蒸汽中的凝結氣，不凝氣在真空泵的抽力下經氣體檢測傳感器記錄下不凝氣累計產生量；

（5）、通過智能溫控調節儀設定控溫程序，考察試驗物料熱解溫度、熱解時間及升溫速率。

本發明與上述背景技術相比較可具有如下有益效果：該含油固體廢棄物熱解析試驗裝置由于采用上述系統，可針對不同種類的含油固體物開展熱解析無害化處理技術試驗研究，確定適宜的熱解溫度、熱解時間以及升溫速率等熱解參數，為工業化建站提供設計基礎。經所述試驗裝置處理后的物料，固體殘渣中礦物油含量可達到0.3%以下；回收的含油污水中含油量可達到500mg/l以下；回收油中的含水率可達到0.5%以下。完全符合國家對危險固體廢物的處置、處理及環境污染防治等提出的嚴格要求。

附圖說明

附圖1是本發明的結構示意圖；

附圖2是本發明中旋轉系統的結構示意圖；

附圖3是本發明中旋轉系統的左視圖；

附圖4是本發明中旋轉系統的右視圖；

附圖5是本發明實施例2中試驗設定的控溫程序；

附圖6是本發明實施例2中不凝氣產量與溫度之間關系。

圖中：1-爐管，2-上爐膛，3-下爐膛，4-冷凝罐，5-氣體檢測傳感器，6-冷凝液暫存箱，7-真空表，8-安全閥，9-控制面板，10-智能溫控調節儀，11-氣體流量顯示面板，12-旋轉調速器，13-冷卻水進水管路，14-冷卻水出水管路，15-冷凝液導出管，16-出氣口，17-真空泵吸氣管路，18-真空泵，19-進氣閥a，20-爐膛打開把手，21-回轉接頭，22-進氣閥b，23-支撐箱體，24-工作臺，25-主動齒輪，26-從動齒輪，27-爐管外套齒輪，28-調速電機，29-從動輪，30-轉軸。

具體實施方式：

下面結合附圖及實施例將對本發明作進一步說明：

實施例1

如附圖1所示，包括爐管1、爐膛，所述爐管1貫穿于爐膛中央，被爐膛所包裹；所述爐膛分為上爐膛2和下爐膛3兩部分，所述上爐膛2外部裝有爐膛打開把手20，可以通過爐膛打開把手20將上爐膛掀開，以觀察可視石英玻璃爐管1內物料的狀態；所述爐管1兩端安裝卡套式機械密封法蘭，右端法蘭中心引出管路，管路上接有真空表7、安全閥8以及進氣閥a19；左端法蘭中心引出管路，管路通過剛性回轉接頭21和進氣閥b22與冷凝罐4相通；所述爐管1連接旋轉控制系統，可受旋轉控制系統調控實現旋轉；所述爐管1置于支撐箱體23上，支撐箱體23內裝有旋轉控制系統，如圖2所示；所述支撐箱體23正面面板上安有控制面板9、智能溫控調節儀10、旋轉調速器12；冷凝液暫存箱6及支撐箱體23坐于工作臺24上，所述真空泵18置于工作臺24的底板上；氣體流量顯示面板11置于工作臺24的正面面板或側板上；所述冷凝罐4一側連接冷卻水進水管路13和冷卻水進出水管路14、出氣口16；所述冷凝罐4為一種夾套式冷凝罐，夾套內走冷卻水，對進入罐內的熱解蒸汽進行快速冷凝；冷凝罐4上端開口依次接氣體檢測傳感器5和真空泵吸氣管路17，最終與真空泵18抽氣口相連接；氣體檢測傳感器5檢測到的不凝氣的量通過電信號顯示在氣體流量顯示面板11上；冷凝罐4下端經冷凝液導出管15與冷凝液暫存箱6相連，冷凝液導出管15上接有閥門；所述智能溫控調節儀10為廈門宇電儀表廠生產的ai-518/518p智能溫控調節儀。

如圖2、圖3、圖4所示，所述旋轉控制系統由調速電機28、主動齒輪25、2個從動齒輪26、爐管外套齒輪27、2個從動輪29組成；所述爐管1一端通過爐管外套齒輪27坐落在2個從動齒輪26上，爐管1另一端坐落在2個從動輪29上；所述調速電機28通過轉軸30連接主動齒輪25；主動齒輪25與1個從動齒輪26相互咬合，而該從動齒輪26又與固定在爐管1上的爐管外套齒輪27相互咬合；調速電機28通過電線聯接旋轉調速器12；所述調速電機28、主動齒輪25、2個從動齒輪26、爐管外套齒輪27、2個從動輪29均安置于支撐箱體23內；所述旋轉調速器12通過電線與調速電機28聯接，控制調速電機28啟停和轉速；所述調速電機28通過轉軸30連接主動齒輪25，調速電機28通過轉軸30帶動主動齒輪25轉動；轉動的主動齒輪25依次通過從動齒輪26、固定在爐管1上的爐管外套齒輪27，最終實現爐管的旋轉，轉速控制范圍為0~10r/min。所述2個從動齒輪26和2個從動輪29分別安裝于爐管1的兩端；所述安裝在爐管1兩端的2個從動齒輪26和2個從動輪29除了帶動和助力爐管1旋轉的作用外，還起到對爐管1的支撐作用，還可實現整體爐膛的傾斜，最大傾斜角度為60°，達到自動卸出爐管內熱解殘渣的目的。所述旋轉控制系統通過旋轉調速器12控制爐管1在爐膛內實現360°旋轉，轉速控制范圍為0~10r/min。

該含油固體廢棄物熱解析試驗裝置，使用真空泵18，確保爐管內一定的負壓條件，將熱解產生的熱解蒸汽及時地抽離爐管，避免發生二次反應；所述真空泵18抽出的熱解蒸汽依次經過冷凝罐4、氣體檢測傳感器5最終經真空泵18出氣口排出；通過冷凝罐4快速冷凝熱解蒸汽中的凝結氣，通過氣體檢測傳感器記錄熱解蒸汽中不凝氣量。爐膛的控溫方式爐膛的控溫方式采用pid人工智能控制，可通過智能溫控調節儀10設定溫控歷程；控制面板9上有裝置通電啟動開關、加熱啟動開關以及狀態顯示燈；整體裝置安放置帶有萬向腳輪的工作臺上，便于試驗人員的操作及移動。

經所述試驗裝置處理后的物料，固體殘渣中礦物油含量可達到0.3%以下；回收的含油污水中含油量可達到500mg/l以下；回收油中的含水率可達到0.5%以下。

一種使用含油固體廢棄物熱解析試驗裝置的試驗方法，包括以下步驟：

（1）稱量500g的試驗物料，試驗物料為油田產生的裹有油泥井下作業廢棄防護物，裝入置于氧化鋁陶瓷纖維爐膛中央的石英玻璃爐管1中，兩端用機械密封法蘭固定；所述爐膛的高溫為1100℃；

（2）啟動試驗裝置的電源，通過智能溫控調節儀10設定試驗的控溫歷程：室溫0.5h內升溫至180℃，180℃保溫1.5h；2h內180℃升溫至300℃,300℃保溫1h；2h內300℃升溫至400℃,400℃保溫2h；2h內400℃升溫至500℃,500℃保溫4h；4h內500℃降溫至300℃,最后300℃自然降溫至室溫，詳見圖5；

試驗物料升溫速率平均為50℃/h,最高熱解溫度為500℃，累計熱解時間15h；

（3）啟動控溫程序前，檢驗裝置的密閉性，以滿足熱解反應的負壓條件。打開真空泵吸氣管路17、氣體檢測傳感器5、剛性回轉接頭21所在管路上的閥門19，關閉其他管路上以及爐管1最右端進氣口處閥門19。啟動真空泵18，觀察真空表7，待真空度達到-0.1mpa后；關閉氣體檢測傳感器5管路上的閥門，停運真空泵18，觀察真空表7，真空度2h內維持-0.1mpa不變，說明裝置密閉性良好，達到熱解析試驗的條件；

（4）啟動真空泵18，打開氣體檢測傳感器5管路上的閥門，通過旋轉調速器12控制爐管1在爐膛以2r/min的轉速旋轉；通過控制面板9上的加熱按鈕，啟動升溫程序，開始試驗；

（5）試驗過程中，每隔1h記錄氣體流量顯示面板上的氣體累計量的數值；待試驗結束后，將冷凝罐4中回收的冷凝液，通過冷凝液導出管15，將回收的冷凝液放入冷凝液暫存箱6內；通過冷凝液暫存箱6上標定刻度線，記錄下回收油及水的體積；可人工實現爐膛傾斜，傾斜最大角度60°，收集爐管內的熱解后的殘渣，計量并進行礦物油含量檢測；

（6）不凝氣累計產量與熱解溫度之間關系的試驗結果見圖6。由圖6可知，當溫度升至400℃時，再升溫不凝氣產量快速增長，說明待處理的裹有油泥井下作業廢棄防護物此時開始發生了深度裂解反應；直至溫度達到450℃，溫度再升高，不凝氣產量變化不大一直維持在225ml左右，說明熱解反應基本結束，最佳熱解溫度為450℃；

（7）收集的熱解后殘渣礦物油含量為0.22%，達到了小于0.3%的指標要求；回收的油中含水率為0.33%，回收水中含油量為230mg/l；

（8）同時可依據上述試驗方法，開展不同升溫速率和熱解時間的試驗研究，依據回收油產率及回收不凝氣的產率確定最佳升溫速率及熱解時間。

通過上述實施例1所提供的試驗裝置及試驗方法，確定油田產生的含油污泥、裹有油泥防護物、油基泥漿等含油固體廢棄物最佳熱解溫度、升溫速率及熱解時間等參數，為工業化站場的設計提供設計依據。