【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及油泥陶粒生产，特别是涉及一种利用落地油泥和热解渣制备高性能轻骨料的生产工艺及系统。
技术介绍
1、油泥是在原油开采运输、提炼储存过程中或者发生石油事故时，石油储层中细微颗粒与不同石油的采出液共同渗入地面系统，产生大量的油泥、油砂等危险固体废物。危害性：含油泥中的微生物、重金属、无机盐类、苯系物、酚类、石油烃等有机污染物不仅会对周围土壤和水体产生污染，还会散发一定量的恶臭气体。根据油泥产生途径不同，大致可分为以下三类：（1）原油开采过程中产出的落地油泥；（2）原油集输过程产出的罐底油泥；（3）炼油厂含油污水处理过程中产生的油泥。全国每年新增油泥总量约为600万吨，其中油田油泥和炼油厂油泥各为300万吨，此外，还有大量历史欠账形成的存量油泥。当前国内油泥处理技术种类繁多，但是普遍存在技术适用范围小，处理成本较高等问题，导致每年新增的油泥还有相当比例没有得到有效的处理，非法填埋和非达标排放等现象比较普遍。油泥未经处理直接排放不仅造成资源浪费，而且会对土地、人体健康、地表植被、地表和地下水等产生严重影响。因此，如何处置油泥将成为急需突破的技术瓶颈。
2、热解渣是油泥热解工艺产生的一种以无机物为主要成分的危险废弃物。油泥热解技术是指一种在无氧、高温条件下，含油污泥中的有机物和油类发生裂解和热缩，在催化剂的作用下将蒸馏和热分解融为一体，将污泥转变为含有固、液、气三相物质的一种无害化处理方法，此方法通过热解将含油污泥分解为无机矿物质残渣、油类和石油烃。其中油类和石油烃可以作为产品出售并获得经济效益，但是热解渣还属于危
3、粉煤灰是燃煤电厂中细磨煤粉在锅炉中燃烧后的副产物，粉煤灰一般呈灰褐色，通常呈酸性，比表面积在250～500m2/kg，尺寸从几百微米到几微米，通常为球状颗粒，主要化学成分为sio2、al2o3和fe2o3，有些时候还含有较高的cao。粉煤灰是一种典型的非均质物质，含有未燃尽的碳、未发生变化的矿物石英等。我国粉煤灰的年产量逐年增加，累积堆存量也逐年持续增加，全国不同地区资源贫富、经济实力、基本建设规模等差异导致粉煤灰的产量、堆存量及综合利用情况地区差异明显，特别是山西、内蒙古、陕西等地区粉煤灰产量和堆存量大，但综合利用率低，亟待寻求合适的资源化、高值化的利用方式来解决。
4、一般利用固废、危废制备陶粒时，为了提高回转窑的产量，造粒后的陶粒生料球需在煅烧前在100-300℃温度下进行烘干处理才能进入窑内进行煅烧，且烘干只选用一种常规的回转式烘干设备。针对于陶粒烘干过程会产生一定量的挥发性voc成分和石油烃等易燃易爆的挥发性物质，现有技术中，例如中国专利公开号cn114370759a公开了一种利用固废制备陶粒的低能耗系统及工艺，针对此类易燃易爆的挥发性有机物难以通过脱硫脱硝除尘等烟气处理方法除去，需要进行进一步设置二燃室进行燃尽处理，导致烟气处理量比较大，能耗高。
5、中国专利公开号cn109553390a公开了一种污泥陶粒生产系统，污泥先经过烘干处理，然后粉碎成污泥粉，然后与不同原料混合且分别进行球磨和搅拌处理，之后再进行造粒形成陶粒坯球，再进行煅烧，最后筛分得到产品。该专利将污泥直接烘干处理后再去配料制备陶粒生料球，由于污泥烘干会散发出大量的臭味和有机挥发物，导致产生大量的含有挥发性的废气，这将对尾气处理系统带来麻烦，需匹配较大的环保处置能力，大幅度增加环保处置费用，降低了污泥陶粒的经济价值。
6、中国专利号cn115682635a公开了一种适用于含有高含量挥发性voc物料的烘干工艺及系统，该专利提出了两段式烘干技术来解决含有高含量挥发性voc物料的烘干问题，生料球先送入一段间接烘干机间接烘干至含水率10％，然后送入二段直接烘干机直接烘干至含水率＜2％，之后送入回转窑煅烧。该专利为了将含高挥发性的voc大部分都在一段间接烘干中都挥发出来，所以将第一段的含水率由22-23%烘干至10%，剩余的由二段烘干至2%，其没有考虑两段烘干能力的匹配问题，从而导致烘干能耗增加，特别是当存在一段烘干能不足时，其并没有增加补充热源的措施，进而影响其二段烘干的能力。
7、综上，现有技术至少存在如下技术问题：
8、（1）现有技术对油泥的预处理，无法保证其与粉煤灰等粉状固废达到高效均化的要求，进而导致造粒后生料球内部含油物质的不均匀，最后导致烘干和烧成过程中的破损率增高。
9、（2）采用一般固废和含油危废为原料制备陶粒时，出回转窑和烘干机的烟气中含有大量挥发性有机物，烘干过程中挥发性有机物及石油烃遇到含氧气体会产生易燃易爆的风险，但目前现有技术中还没有针对挥发性有机物易引起爆燃的防护措施。
10、（3）现有油泥陶粒生产中因采用直接烘干的方式，在产生大量烘干废气的同时，也产生了高浓度voc，通过常规的尾气处理手段难以处理，一般需设置二燃室进行燃尽处理，但由于二燃室需要维持在850℃以上才能将voc燃尽，当烟气处理量比较大，导致二燃室能耗比较高。
11、（4）当油泥陶粒中的voc挥发温度高于300℃时，目前在提高烘干温度时则会造成陶粒生料球的破损率，这是因为含有水分的陶粒生料球在烘干时会由于受较高温度影响使水分急剧释放出来，引起陶粒开裂。
12、（5）目前在烘干系统中使用一段式烘干机，陶粒生料球随着含水率的下降，破损率明显增加，产品成品率下降，造成烟气中粉尘量急剧增加、窑内产生飞砂，收尘系统成本增加等。当两段式烘干针对油泥陶粒生料球的含水率不匹配时，也会造成烘干过程中的破损率和烘干能耗增加。
13、（6）窑尾余热利用技术中，目前常用的空气-空气换热效率比较低，换热时间长，无法做到将窑尾烟气从850℃急剧降到350℃，以避免二噁英的再次生成。
14、（7）现有烧成设备中没有针对油泥陶粒的特性进行针对性优化升级，导致能耗偏高、产品破损率偏高以及不利于窑尾高温下的高效脱硝，进而导致后续烟气处置中增加脱销成本等。
15、综上所述，不管是一般固废还是危险固废都无法单独使用并产生较高的经济价值，导致一般固废和危险固废的历史堆存量巨大并对环境造成了严重影响。因此，寻求一种将一般固废和危险废弃物组合利用并能产生较高的经济价值且不产生二次污染物的方法，是解决一般固废和危险废弃物的最佳处置方式。
技术实现思路
1、本专利技术为解决现有技术存在的问题，提供了一种利用落地油泥和热解渣制备高性能轻骨料的生产工艺及系统，系统由以下几个部分构成：油泥预处理系统、油泥陶粒造粒系统、窑尾热回收系统、窑头热回收系统、烧成系统和尾气处理系统；本专利技术在利用危废油泥和一般固废组合配料制备高性能陶粒的同时，克服油泥原料组分的复杂性，提出了油泥高效预处理及混料系统，保证了生料成分的均匀性和稳定性；充分利用烧成系统里的余热用于生料球的烘干等，提高了系统热效率，降低了系统能耗和生料球的破损率等；特别是利用针对于油泥陶粒的独特本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种利用落地油泥和热解渣制备高性能轻骨料的生产工艺，其特征在于，包括如下步骤：
2.根据权利要求1所述的利用落地油泥和热解渣制备高性能轻骨料的生产工艺，其特征在于：原料中，按重量百分比计，落地油泥5-50%和/或热解渣5-50%、粉煤灰40-70%、膨润土5-15%；所述落地油泥和/或热解渣、粉煤灰和膨润土的重量百分比之和为100%。
3.根据权利要求1所述的利用落地油泥和热解渣制备高性能轻骨料的生产工艺，其特征在于：落地油泥用带筛分功能的铲车进行筛分处理，筛除大于20mm的石子和其他杂物，然后铲车将筛下的落地油泥送入破碎机进行破碎打散处理，经破碎处理后的落地油泥送入滚筒筛分机进行筛分处理，≤5mm的落地油泥进入配料系统的配料仓备用，＞5mm的物料再次进入破碎机处理；
4.根据权利要求1所述的利用落地油泥和热解渣制备高性能轻骨料的生产工艺，其特征在于：分段加水至出第一个双轴搅拌机的陶粒生料水分控制在8-15%，分段加水至出第二个双轴搅拌机的陶粒生料水分控制在18-25%。
5.根据权利要求1所述的利用落地油泥和热解渣制备高性能轻
6.根据权利要求1所述的利用落地油泥和热解渣制备高性能轻骨料的生产工艺，其特征在于：所述回转式间接烘干机的烘干介质为导热油，烘干热源来自陶粒回转窑的窑尾烟气；经窑内SNCR脱硝后的700-900℃窑尾烟气经除尘后经过导热油换热器间接换热后温度降低至300-350℃进入烟气处理系统处理后达标排放，导热油油温升至200-350℃，导热油将窑尾余热带入回转式间接烘干机内烘干陶粒生料球；从回转式间接烘干机出来的导热油再循环回到导热油换热器补充热源。
7.根据权利要求6所述的利用落地油泥和热解渣制备高性能轻骨料的生产工艺，其特征在于：烟气处理系统中经换热后的300-350℃烟气先进行急冷，使烟气急速降温至 190~200℃，同时控制烟气在200℃~350℃温度区的滞留时间小于1S；再将急冷后190~200℃的烟气进行二噁英脱除和酸性气体脱除，之后再将反应后烟气除尘去除烟气中的颗粒物，使烟气中颗粒物浓度不超过20mg/m3；再将除尘后的烟气进入两级湿法脱酸系统，先通过液体雾化实现气液接触强化传质效果，然后通过酸碱中和反应，使烟气中的酸性物质反应消除掉；脱酸后的烟气通过引风机引入烟囱达标排放。
8.根据权利要求1所述的利用落地油泥和热解渣制备高性能轻骨料的生产工艺，其特征在于：所述回转式间接烘干机内烘干陶粒生料球产生的含有较高浓度石油烃和水汽的烘干废气依次经除尘和冷凝，冷凝产生的冷凝水送入水处理系统，水处理系统中一部分水用于油泥陶粒造粒系统，经冷凝脱水后的含石油烃废气送入篦冷机高温段并作为二次助燃空气送入陶粒回转窑内烧掉所含的石油烃。
9.根据权利要求1所述的利用落地油泥和热解渣制备高性能轻骨料的生产工艺，其特征在于：所述带式烘干机的烘干热源为从篦冷机出来经除尘后的250-300℃热风和/或来自天然气热风炉加热的循环风。
10.根据权利要求1所述的利用落地油泥和热解渣制备高性能轻骨料的生产工艺，其特征在于：所述带式烘干机内烘干陶粒生料球产生的含有较低浓度石油烃和水汽的烘干废气一部分进入热风炉作为助燃空气并烧掉石油烃，剩余部分依次经除尘和冷凝后送入篦冷机，一部分鼓入篦冷机高温段作为助燃空气进入陶粒回转窑烧掉石油烃，另一部分鼓入篦冷机中低温段作为冷却气源对篦冷机中的高温陶粒进行冷却获得热量后再次进入带式烘干机对陶粒生料球进行烘干，实现废气循环利用；冷凝后的废水进入水处理系统处理后达标排放。
11.根据权利要求1所述的利用落地油泥和热解渣制备高性能轻骨料的生产工艺，其特征在于：所述陶粒回转窑为陶粒焙烧回转窑，包括窑体，所述窑体内壁设有耐火层，窑体由窑尾至窑头依次为挡料止回区和快速焙烧区，所述挡料止回区的入料口侧设有入料缩口，挡料止回区的中间设有挡料凸台，挡料止回区的入料端中心设有高温SNCR脱硝装置；所述快速燃烧区的窑体内壁沿窑体圆周方向设有三个及以上曲面结构的拱高部，快速焙烧区的出料口侧设有出料缩口。
12.根据权利要求11所述的利用落地油泥和热解渣制备高性能轻骨料的生产工艺，其特征在于：所述入料缩口和出料缩口均设有向各自所在区内侧的导流坡，所述挡料凸台的高度不大于拱高部高度的1/2，所述拱高部的入料端设有导流台。
13.一种实现权利要求1-12任一项所述生产工艺的利用落地油泥和热解渣制备高性能轻骨料的生产系统，其特征在于：由以下几个部分构成：油泥预处理系统、油泥陶...
【技术特征摘要】
1.一种利用落地油泥和热解渣制备高性能轻骨料的生产工艺，其特征在于，包括如下步骤：
2.根据权利要求1所述的利用落地油泥和热解渣制备高性能轻骨料的生产工艺，其特征在于：原料中，按重量百分比计，落地油泥5-50%和/或热解渣5-50%、粉煤灰40-70%、膨润土5-15%；所述落地油泥和/或热解渣、粉煤灰和膨润土的重量百分比之和为100%。
3.根据权利要求1所述的利用落地油泥和热解渣制备高性能轻骨料的生产工艺，其特征在于：落地油泥用带筛分功能的铲车进行筛分处理，筛除大于20mm的石子和其他杂物，然后铲车将筛下的落地油泥送入破碎机进行破碎打散处理，经破碎处理后的落地油泥送入滚筒筛分机进行筛分处理，≤5mm的落地油泥进入配料系统的配料仓备用，＞5mm的物料再次进入破碎机处理；
4.根据权利要求1所述的利用落地油泥和热解渣制备高性能轻骨料的生产工艺，其特征在于：分段加水至出第一个双轴搅拌机的陶粒生料水分控制在8-15%，分段加水至出第二个双轴搅拌机的陶粒生料水分控制在18-25%。
5.根据权利要求1所述的利用落地油泥和热解渣制备高性能轻骨料的生产工艺，其特征在于：陶粒生料进行造粒时，粒度尺寸控制在5-15mm；整形时，控制球形度≤2.0。
6.根据权利要求1所述的利用落地油泥和热解渣制备高性能轻骨料的生产工艺，其特征在于：所述回转式间接烘干机的烘干介质为导热油，烘干热源来自陶粒回转窑的窑尾烟气；经窑内sncr脱硝后的700-900℃窑尾烟气经除尘后经过导热油换热器间接换热后温度降低至300-350℃进入烟气处理系统处理后达标排放，导热油油温升至200-350℃，导热油将窑尾余热带入回转式间接烘干机内烘干陶粒生料球；从回转式间接烘干机出来的导热油再循环回到导热油换热器补充热源。
7.根据权利要求6所述的利用落地油泥和热解渣制备高性能轻骨料的生产工艺，其特征在于：烟气处理系统中经换热后的300-350℃烟气先进行急冷，使烟气急速降温至 190~200℃，同时控制烟气在200℃~350℃温度区的滞留时间小于1s；再将急冷后190~200℃的烟气进行二噁英脱除和酸性气体脱除，之后再将反应后烟气除尘去除烟气中的颗粒物，使烟气中颗粒物浓度不超过20mg/m3；再将除尘后的烟气进入两级湿法脱酸系统，先通过液体雾化实现气液接触强化传质效果，然后通过酸碱中和反应，使烟气中的酸性物质反应消除掉；脱酸后的烟气通过引风机引入烟囱达标排放。
8.根据权利要求1所述的利用落地油泥和热解渣制备高性能轻骨料的生产工艺，其特征在于：所述回转式间接烘干机内烘干陶粒生料球产生的含有较高浓度石油烃和水汽的烘干废气依次经除尘和冷凝，冷凝产生的冷凝水送入水处理系统，水处理系统中一部分水用于油...
【专利技术属性】
技术研发人员：韩辉，吴锡林，董涛，彭学平，范道荣，范毓林，姜兵，谢志英，林敏燕，范清帅，
申请(专利权)人：天津水泥工业设计研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：
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