項目名稱
一、總體思路
項目從含油廢棄物導致的環境污染問題入手，以無害化、減量化、資源化為指導原則，針對高含液含油廢棄物，采用針對性藥劑以及相匹配的加熱方式，優化了熱化學調質工藝，同步實現了高效、低成本物料三相分離。針對熱相分離設備，創新開發了中心注入式分段傳熱技術、逆向耦合振擊結構部件、柔性動靜面密封技術、煙氣循環余熱利用技術，高效解決了同類技術傳熱效率低、易結焦、泄漏嚴重等缺陷問題。開發研制了5~20 m3/h系列化調質分離成套設備，以及處理規模達8 t/h的單螺旋和雙螺旋窯爐、15 t/次間歇回轉窯、10 t/h連續回轉窯等熱相分離系列設備，解決了不同屬性含油廢棄物無害化、減量化和資源化的處理需求，實現了調質分離、熱相分離技術裝備的集約化、模塊化和智能化的重大突破。項目通過集成化大規模工程應用，有效解決石油石化行業面臨的危廢處置難題，真正實現了經濟、社會、環境效益的有機統一，為能源綠色開發提供了強有力的技術支撐?？傮w技術思路如圖1所示：
二、技術方案
（一）開發形成減量化、預處理二合一高效調質分離設備
針對不同來源的高含液含油廢棄物，采用具有破乳、降低界面張力的配伍藥劑以及相匹配的加熱方式，同步實現物料的流化與篩分，優化了熱化學調質工藝，同步實現了高效、低成本的物料三相分離，油中含水率＜2%，廢棄物體積減少50~80%；設備采用全防爆設計、全自動多級監控和密封運行，安全環保。設備處理能力5 m3/h、10 m3/h、20 m3/h，工藝流程包括預處理、調質處理、初級分離、沉降分離和深度分離階段，其工藝流程和設備組成如圖2，3所示。
圖1總體技術思路
圖2調質分離工藝流程
圖3調質分離成套設備
（二）針對熱相分離裝備，創新開發了中心注入式分段傳熱技術、逆向耦合振擊結構部件、柔性動靜面密封技術、煙氣循環余熱利用技術，實現熱相分離設備連續穩定運行新突破
1. 創新開發了中心注入式分段傳熱技術
采用高溫煙氣內加熱的模式，將天然氣清潔燃燒產生的高溫煙氣由中空的推送中心軸注入，調節煙氣流速等參數，與物料逆向間接接觸換熱，避免熱煙氣對一個位置的沖刷，減少熱量的損失。
2. 研發了煙氣循環余熱利用技術技術。
開發余熱耦合回用設備，采用煙氣回用+煙氣余熱回收（空氣預熱）的雙重方式，使排煙溫度從300℃左右降至150-200℃，大幅度提升熱量利用率，降低設備的能耗15%~20%，設備的運行成本顯著降低。
3. 自主開發柔性動靜面密封技術。
基于現有熱相分離裝備普遍具有盤根或鱗片密封存在的缺陷問題，研究適應高溫軸向、徑向同時形變的動靜面密封技術，優化密封組件結構材質，自主開發了高效可靠的長壽命、易拆裝的自調心柔性密封結構組件柔性動靜面密封結構，在傳統的密封機械機構基礎上增加了氮氣的氣膜柔性密封結構，可阻止油氣的外泄及空氣進入熱相分離設備中，實現熱相分離過程中的絕氧環境，設備內壓力保持-50 Pa ~ -200 Pa，保證了設備的安全穩定操作。
4. 研發了逆向耦合振擊結構部件。
通過內加熱的雙螺旋的嚙合作用，實現雙螺旋葉片以相位差進行相互碰撞摩擦，實現熱相分離過程的強制自清焦，防止在設備內發生板結現象，延長設備維保周期。
（三）研發制造出系列化、滿足不同工況需求的熱相分離技術工藝設備，實現熱相分離設備集約化、模塊化和智能化的重大突破。
通過研究各類含油廢棄物在熱相分離過程中的變化特性，研發出了相適應的系列化熱相分離設備（單螺旋熱相分離設備、雙螺旋熱相分離設備、間歇熱相分離設備和連續回轉窯熱相分離設備）。系列化設備物料適應性廣，可滿足不同含油廢棄物處理需求。含油廢棄物經熱相分離設備處理后固相的總石油烴含量完全符合排放標準（＜0.3%~2%），實現回收油中含水率＜2%，處理過程中無二噁英排放，處理后廢水廢氣達到排放標準；全套設備采用模塊化設計，高度集成、智能化控制，占地面積小，操作維護簡單，單班操作人數3~4人/套，可在5-7天內快速組裝，實質性減低運輸、安裝時間和成本。其工藝歷程包括進料系統、熱相分離系統、冷凝系統、油水分離系統、冷卻水系統和不凝汽處理系統等組成，如圖4所示：
1. 自主研發了國內首套適應大粒徑油泥的連續回轉窯熱相分離設備。
在借鑒國內的間歇回轉窯及國外的技術基礎上，自主研發了國內首套連續回轉窯熱相分離成套設備，該設備的加熱腔體較大，適合處理大粒徑油泥（粒徑≤50 mm），最大處理規模達到10 t/h，熱效率50~55%，成套裝備運行功率220-250 kW，能源（天然氣）消耗25-50 Nm3/t，其設備組成和處理量變化如圖5，6所示。
圖4 熱相分離技術工藝流程圖
圖5連續回轉窯熱相分離設備
圖6連續回轉窯處理量曲線圖
2. 開發了適應低粘度含油廢棄物的單螺旋熱相分離裝備。
在引進國外技術的基礎上對設備進行升級開發了單螺旋熱相分離成套設備，設備采用固定腔螺旋推進式設備形式，實現部分清潔功能；爐體采用獨特密封結構，可適應較大熱變形工況；利用煙氣余熱加熱助燃空氣，實現10%熱量回收；針對不同物料種類及屬性，配套開發預處理方案，包括篩分、破碎、干化、計量輸送等設備.
成套裝備如圖7所示，主要包括篩分破碎機、進出料輸送系統、熱相分離系統、油水回收利用系統、冷卻循環系統、氣體處理系統、中央控制系統以及附件總成。設備最大處理規模達到8 t/h，熱效率45~50%，成套裝備運行功率140-180 kW，能源（天然氣）消耗30-80 Nm3/t，物料腔內壓力維持在-50～-200 Pa范圍內，單臺設備處理量曲線圖（每套設備包含兩臺設備）如圖8所示。
3. 自主開發了適應高粘度含油廢棄物的雙螺旋熱相分離成套設備。
雙螺旋熱相分離成套設備采用雙螺旋、雙層爐、內加熱的設計，解決設備處理高粘度含油廢棄物（稠油污泥、含聚污泥、罐底油泥等）時結焦板結、熱效率不高問題以及雙層爐局部溫度集中的問題。雙螺旋熱相分離設備處理能力提升25%，最大處理規模達到4 t/h；注入式傳熱，燃料利用率提升10%，熱效率55~60%，成套裝備運行功率
160-200 kW，能源（天然氣）消耗50-80 Nm3/t；物料停留時間為1～5 h，出料溫度在300～600℃之間，殘留TPH<1%，尾氣排放滿足GB31571-2015《石油化學工業污染物排放標準》。設備組成和原理如圖9，10所示。
圖7單螺旋熱相分離成套設備
圖8單螺旋處理量曲線圖
圖9雙螺旋熱相分離設備
圖10雙螺旋設備原理圖
4. 開發了適應復雜含油廢棄物的間歇熱相分離裝備。
間歇熱相分離技術采用續批式的間歇作業模式，可靈活應對各類復雜的含油廢棄物處置，同時實現礦物油的收集。其最大處理規模達到15 t/批次；熱效率50~55%，成套裝備運行功率30-80 kW，技術原理和設備如圖11，12所示。
圖11間歇熱相分離技術原理圖
12間歇熱相分離設備
三、實施效果
通過廠內調試和工業試驗，證實本項目成套裝備完全滿足設計要求，技術成熟度高；物料適應范圍廣，可處理常規和非常規油氣勘探開發過程中產生的含油鉆屑、廢棄泥漿、含油污泥及煉化過程產生的浮渣、底泥和剩余活性污泥等。本項目研究成果推廣應用程度高，自2015年起，在中國石化勝利油田公司、中國石油新疆油田公司等4家油氣田產廢企業共建成了50萬噸/年的處理裝置，累計處理量已達44萬噸，應用現場如圖13-16所示。
圖13西北油田單螺旋設備現場圖
圖14大慶油田雙螺旋設備現場圖
圖15勝利油田調質分離設備現場圖
圖16新疆油田連續回轉窯設備現場圖
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