乍得垃圾焚燒爐工藝方案探討

曲正新, 張琦, 于立松

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乍得垃圾焚燒爐工藝方案探討

曲正新, 張琦, 于立松

（中國(guó)石油天然氣勘探開發(fā)公司, 北京100034）

中油國(guó)際（乍得）有限責(zé)任公司為了處理油田垃圾，滿足乍得日益嚴(yán)格的環(huán)保要求，建設(shè)了垃圾焚燒爐。經(jīng)過分析和論證，垃圾焚燒爐采用國(guó)標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)，工藝流程優(yōu)化為滿足國(guó)標(biāo)規(guī)范的最短流程，主要工藝單元包括污泥晾曬儲(chǔ)存及運(yùn)送、回轉(zhuǎn)爐及二燃室、尾氣凈化及除塵系統(tǒng)、其他輔助系統(tǒng)和自動(dòng)化控制系統(tǒng), 實(shí)現(xiàn)了旋轉(zhuǎn)窯爐內(nèi)負(fù)壓自動(dòng)控制調(diào)節(jié)、急冷中和塔溶液流量自動(dòng)調(diào)節(jié)、二燃室出口溫度控制、二次風(fēng)量控制、二次室防爆。做為中石油海外項(xiàng)目自營(yíng)建設(shè)的首個(gè)垃圾焚燒設(shè)施，裝置各項(xiàng)指標(biāo)完全滿足設(shè)計(jì)要求，解決了項(xiàng)目公司垃圾處理的問題，滿足了乍得政府環(huán)保要求，同時(shí)也為海外同類項(xiàng)目積累了經(jīng)驗(yàn)。

垃圾; 國(guó)標(biāo)標(biāo)準(zhǔn); 最短流程;工藝單元; 自動(dòng)化控制; 環(huán)保

中油國(guó)際（乍得）有限責(zé)任公司從2007年在乍得開始石油勘探開發(fā)相關(guān)的作業(yè)，至今已經(jīng)積累了大量的油泥、污泥、生活垃圾等并存放在垃圾堆場(chǎng)，成為了當(dāng)?shù)氐沫h(huán)保隱患。為了滿足乍得日益嚴(yán)格的環(huán)保要求，油田決定新建一套固廢處理裝置，擬以原油伴生氣為燃料，采用焚燒手段對(duì)高危廢棄物進(jìn)行無害化處理，以達(dá)到廢棄物減量化、無害化的目的。燃燒后的灰渣可用于鋪墊井場(chǎng)和通井路，燃燒后的煙氣經(jīng)過高效的凈化處理，達(dá)到符合國(guó)際環(huán)保要求后排空。

1 設(shè)計(jì)依據(jù)及原則

1.1 設(shè)計(jì)依據(jù)

1.1.1 法律法規(guī)和相關(guān)文件

《中國(guó)人民共和國(guó)環(huán)境保護(hù)法》；

《中華人民共和國(guó)固體廢物污染環(huán)境防治法》；

乍得政府《第014/PR/98 號(hào)法令 關(guān)于保護(hù)環(huán)境的基本原則》；

乍得政府《環(huán)境污染和危害條例No.904 》（2009）。

1.1.2 工程標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范

《危險(xiǎn)廢物鑒別標(biāo)準(zhǔn)》（GB5085-2008）；

《國(guó)家危險(xiǎn)廢物名錄》（2008）；

《危險(xiǎn)廢物焚燒污染控制標(biāo)準(zhǔn)》（GB18484- 2001）；

《危險(xiǎn)廢物集中焚燒處置工程建設(shè)技術(shù)規(guī)范》（HJ/T 176-2005）；

《惡臭污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》（GB14554-93）；

《危險(xiǎn)廢物（含醫(yī)療廢物）焚燒處置設(shè)施性能測(cè)試技術(shù)規(guī)范》(HJ561-2010)；

《危險(xiǎn)廢物貯存污染控制標(biāo)準(zhǔn)》(GB18597- 2001)；

《一般工業(yè)固體廢棄物貯存處置場(chǎng)污染控制標(biāo)準(zhǔn)》(GB 18599-2001)；

《生活垃圾焚燒爐及余熱鍋爐》（GB/T18750- 2008）；

《廢礦物油回收利用污染控制技術(shù)規(guī)范》（HJ 607-2011）。

《油田含油污泥綜合利用污染控制標(biāo)準(zhǔn)》（DB23/T 1413—2010）。

1.1.3 設(shè)備標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范

《鋼制焊接常壓容器》（NB/T 47003.1—2009）；

《壓縮機(jī)、風(fēng)機(jī)、泵安裝工程施工及驗(yàn)收規(guī)范》（GB 50275-2010）；

《石油、重化學(xué)和干氣工業(yè)用離心泵》（GB/T3215-2007）；

《垃圾焚燒袋式除塵工程技術(shù)規(guī)范》（HJ 2012-2012）。

1.2 設(shè)計(jì)原則

（1）選擇的工藝方案遵循垃圾處理處置無害化、資源化、減量化的原則，同時(shí)考慮廢物的類別、性質(zhì)等特點(diǎn)。

（2）選擇的工藝流程借鑒國(guó)外垃圾處理處置原則技術(shù)方法，選擇技術(shù)成熟、有運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)、通用性好的處置工藝。

（3）在設(shè)備選型上選擇性能穩(wěn)定、價(jià)格合理、經(jīng)營(yíng)費(fèi)低、操作方便、維護(hù)簡(jiǎn)單的設(shè)備。

（4）系統(tǒng)運(yùn)行過程中必須嚴(yán)格保證使用安全性及確保焚燒爐的連續(xù)穩(wěn)定運(yùn)行性。

2 處理規(guī)模以及相關(guān)要求

（1）焚燒爐設(shè)計(jì)處理指標(biāo)：處理規(guī)模10t/d，含油污泥（含水率≤50%）；

（2）焚燒爐技術(shù)性能和煙氣排放滿足《危險(xiǎn)廢物焚燒污染控制標(biāo)準(zhǔn)》（GB18484-2001）；

（3）采用回轉(zhuǎn)窯、二次燃燒。一次燃燒溫度控制在800～1 000 ℃，煙氣二次燃燒溫度控制在1 100 ℃并確保停留時(shí)間＞2 s；

（4） 監(jiān)測(cè)與自控：所有運(yùn)行條件與參數(shù)設(shè)計(jì)在線監(jiān)測(cè)并自動(dòng)記錄與控制，設(shè)定與控制操作在計(jì)算機(jī)上進(jìn)行；

（5） 防腐保溫：采用國(guó)內(nèi)先進(jìn)的防腐保溫材料，達(dá)到最好的防腐保溫效果。

3 處理工藝流程及工藝單元描述

3.1 處理工藝流程描述

本工程處理流程經(jīng)過優(yōu)化，滿足我國(guó)排放標(biāo)準(zhǔn)的最短流程。具體工藝流程示意，詳見圖1。

圖1 焚燒系統(tǒng)流程示意圖

（1）含油污泥拉運(yùn)至晾曬場(chǎng)，經(jīng)過5天晾曬，當(dāng)含水率小于50%時(shí)運(yùn)送至儲(chǔ)泥區(qū)儲(chǔ)存。利用鏟車將污泥運(yùn)送至翻斗，翻斗將含油污泥送入螺旋輸送器進(jìn)料口，由螺旋輸送器送入回轉(zhuǎn)窯內(nèi)焚燒，少量醫(yī)療廢棄物由上部開口送入回轉(zhuǎn)窯內(nèi)燃燒。污泥在回轉(zhuǎn)窯內(nèi)經(jīng)烘干、熱解、燃燒、冷卻等幾個(gè)階段［1］，燃燒出來的灰渣經(jīng)出灰裝置自動(dòng)排出至儲(chǔ)渣間。（備注：若需要處理半固態(tài)的含油泥漿，則需要向泥漿中混入一些焚燒后的灰渣，將泥漿基本上變?yōu)楣虘B(tài)，然后進(jìn)行晾曬。）

（2）回轉(zhuǎn)窯煙氣中包含少量未燃盡的熱解氣化有機(jī)氣體和可能產(chǎn)生的二噁英成分，煙氣進(jìn)入二燃室后充分混合并繼續(xù)燃燒［1］，最終溫度達(dá)1 100 ℃左右，滯留時(shí)間達(dá)2 s以上。

（3）二次燃燒室出來的高溫?zé)煔膺M(jìn)入水冷集塵器，預(yù)除煙氣中的大顆粒粉塵，經(jīng)過預(yù)除塵處理后的煙氣，10～20μm以上顆粒浮塵得以最初的攔截處理［1］。集塵器中通入自來水，產(chǎn)生的水蒸氣直接排到大氣中，高溫?zé)煔饨抵?00 ℃左右。

（4）約700 ℃的高溫?zé)煔膺M(jìn)入半干急冷除酸塔，控制系統(tǒng)操縱堿液加壓泵，按需要將溶液噴入反應(yīng)塔內(nèi)，被霧化的NaOH霧滴受向上的熱煙氣作用，在噴嘴附近形成一個(gè)堿性霧滴懸浮的高密度區(qū)域，煙氣中的酸性物質(zhì)穿過此區(qū)域時(shí)發(fā)生中和反應(yīng)，去除煙氣中的有毒有害酸性氣體和吸收部分重金屬成份，同時(shí)將煙氣溫度1秒內(nèi)急速冷卻到200 ℃（快速避開200～500 ℃的二惡英合成區(qū)域）［1］。

（5）隨后干燥的過熱煙氣進(jìn)入干式除酸及二惡英吸收裝置，噴入炭石灰（活性炭及消石灰Ca（OH）去除煙氣中二惡英、重金屬、酸性氣體等有毒有害氣體［1］。

（6）然后約180 ℃的煙氣由布袋除塵器去除煙氣中的細(xì)微粉塵，和煙氣中游離的重金屬成份［2］。以達(dá)到嚴(yán)格的粉塵排放要求80 mg/m3以下。

（7）凈化達(dá)標(biāo)后的煙氣通過引風(fēng)機(jī)，由煙囪排到大氣中。

（8）油泥燃燒產(chǎn)生的渣土可用來鋪墊井場(chǎng)或作為修通井路的材料，其他飛灰和除塵器出灰運(yùn)送至填埋場(chǎng)處置。

3.2 主要工藝單元的功能及技術(shù)指標(biāo)

主要工藝單元包括污泥晾曬儲(chǔ)存及運(yùn)送、回轉(zhuǎn)爐及二燃室、尾氣凈化及除塵系統(tǒng)、其他輔助系統(tǒng)和自動(dòng)化控制系統(tǒng)，共5個(gè)系統(tǒng)組成。具體組成和功能詳見表1。

表1 主要工藝單元和功能簡(jiǎn)述

3.3 工藝系統(tǒng)關(guān)鍵控制點(diǎn)簡(jiǎn)述

（1）旋轉(zhuǎn)窯爐內(nèi)負(fù)壓自動(dòng)控制調(diào)節(jié)

為防止煙氣外泄造成二次污染，使系統(tǒng)在微負(fù)壓狀態(tài)下運(yùn)行，在燃燒室上安裝了智能型微壓變送器，用于測(cè)量系統(tǒng)負(fù)壓，其輸出的調(diào)節(jié)信號(hào)變頻調(diào)速煙囪前的引風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速，以達(dá)到穩(wěn)定壓力之目的，采用PID 調(diào)節(jié)。

（2）急冷中和塔溶液流量自動(dòng)調(diào)節(jié)

急冷中和塔出口煙氣溫度控制在200 ℃左右，防止布袋結(jié)露。為保持煙溫恒定，同時(shí)吸收酸性氣體，噴霧吸收塔出口煙氣溫度反饋信號(hào)，通過PID 自動(dòng)調(diào)節(jié)急冷塔噴水系統(tǒng)的噴水量。

（3）二燃室出口溫度控制

該溫度測(cè)量值直接反映出焚燒爐的焚燒狀況，是整個(gè)焚燒系統(tǒng)中最重要的參數(shù)之一。它在燃燒回路中是燃燒指令的反饋值，根據(jù)它可得到燃料指令、風(fēng)量指令。它又是爐膛溫度輔助燃燒連鎖保護(hù)的判斷條件。當(dāng)輔助燃燒裝置的連鎖保護(hù)投入自動(dòng)狀態(tài)時(shí)，<1 100 ℃，燃燒器火力輸出自動(dòng)調(diào)大。

（4）二次風(fēng)量控制

二次風(fēng)在焚燒系統(tǒng)中起助燃作用，可以通過二次風(fēng)機(jī)進(jìn)口風(fēng)門的開度控制，來調(diào)節(jié)二次風(fēng)量。燃料和風(fēng)量之間有一定的比例關(guān)系，風(fēng)量過多，會(huì)使二燃室出口煙氣中氧含量增加；風(fēng)量少了，不能充分燃燒。操作員可以通過二燃室出口煙氣溫度，含氧量等參數(shù)，控制二次風(fēng)的進(jìn)口風(fēng)門開度。

（5）二次室防爆措施

二燃室頂部應(yīng)設(shè)有緊急排放煙囪，實(shí)施定壓排放；當(dāng)焚燒爐瞬間氣量增大或系統(tǒng)突然停電等，二燃室頂部防爆門自動(dòng)打開泄壓，確保系統(tǒng)安全。

（6）廢渣及飛灰的處理

按照國(guó)家有關(guān)規(guī)定，飛灰屬于危險(xiǎn)廢物，必須送危險(xiǎn)廢物填埋場(chǎng)進(jìn)行安全填埋處置。

本項(xiàng)目的飛灰處理方案為：建造一個(gè)小型飛灰暫存間，定期采用自備的灰渣專用車將飛灰直接運(yùn)至危險(xiǎn)廢物處置場(chǎng)固化填埋處理。

焚燒殘?jiān)侵笍U物焚燒后由焚燒爐下部排出的爐渣。按照《危險(xiǎn)廢物鑒別標(biāo)準(zhǔn)》（GB5085.1～3-2007）鑒別，不屬于危險(xiǎn)廢物的可按一般廢物送生活垃圾填埋場(chǎng)填埋處置；經(jīng)檢測(cè)屬于危險(xiǎn)廢物，送危險(xiǎn)廢物填埋場(chǎng)進(jìn)行安全填埋處置［3］。根據(jù)對(duì)目前國(guó)內(nèi)部分危廢焚燒處置中心的了解，焚燒爐渣檢測(cè)分析的結(jié)果為非危險(xiǎn)廢物，根據(jù)《油田含油污泥綜合利用污染控制標(biāo)準(zhǔn)》，焚燒剩余的灰渣可用于墊井場(chǎng)和通井路［4］。

（7）現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)控系統(tǒng)

現(xiàn)場(chǎng)設(shè)置錄像監(jiān)控系統(tǒng)，重點(diǎn)監(jiān)視焚燒爐、二燃室、布袋除塵器等。

（8）設(shè)備電機(jī)絕緣耐熱等級(jí)和風(fēng)沙防護(hù)要求

乍得旱季最高氣溫為50 ℃，電機(jī)的絕緣耐熱等級(jí)應(yīng)為A級(jí)或E級(jí)，且考慮風(fēng)沙防護(hù)。拖輪、齒輪等旋轉(zhuǎn)部件均需要做風(fēng)沙防護(hù)。

（9）關(guān)于設(shè)備防腐和防雨的說明

鑒于該工程可能分為兩期考慮，工藝罩棚可能延后建設(shè)，考慮乍得環(huán)境較為特殊，故設(shè)備選型需要考慮耐候性防腐、電機(jī)選擇時(shí)要考慮防水等級(jí)。

（10）化驗(yàn)室及檢測(cè)項(xiàng)目說明

本工程不單獨(dú)設(shè)置化驗(yàn)室，但需要化驗(yàn)油泥含油率、含水率和爐渣灼減率等指標(biāo)，依托油田現(xiàn)有實(shí)驗(yàn)室或可考慮放置在值班室。

本工程還需要配備便攜式煙氣監(jiān)測(cè)儀。

煙囪的設(shè)計(jì)應(yīng)符合GB18484-2001，按照GB/T16157的要求，設(shè)置永久采樣孔，并安裝用于采樣和測(cè)量的設(shè)施［5,6］。

（11）飛灰存儲(chǔ)間的標(biāo)識(shí)

按照GB18597-2001要求，飛灰存儲(chǔ)間應(yīng)設(shè)置有害標(biāo)識(shí)，如圖2所示。

圖2 有害標(biāo)識(shí)示意圖

4 結(jié)論

乍得項(xiàng)目垃圾焚燒爐是中石油海外項(xiàng)目自營(yíng)建設(shè)的首個(gè)垃圾焚燒設(shè)施。工程采用中國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)和制造，并對(duì)流程進(jìn)行了優(yōu)化，流程縮短，設(shè)備數(shù)量減少，投資得到有效控制。2016年11月份投產(chǎn)運(yùn)行后，裝置各項(xiàng)指標(biāo)完全滿足設(shè)計(jì)要求，解決了項(xiàng)目公司垃圾處理的問題，滿足了乍得政府環(huán)保要求，同時(shí)也為海外同類項(xiàng)目積累了經(jīng)驗(yàn)。

［1］李莊,李金林,趙鳳偉.含油污泥焚燒技術(shù)及其在海外油田項(xiàng)目的應(yīng)用[J].中國(guó)給水排水2015(8):319.

［2］某市醫(yī)療廢棄物無害化處理項(xiàng)目可行性研究報(bào)告 - 豆丁網(wǎng) （91） 《互聯(lián)網(wǎng)文檔資源（http://www.docin.com）》[EB/OL]. 2013.

［3］袁宏偉,沈凱,昌鵬,李正華,劉剛.LXRF立式熱解氣化焚燒爐技術(shù)及生活垃圾焚燒系統(tǒng)[J].鍋爐技術(shù), 2004(12):72.

［4］樊玉光,梁瑛.油田鉆井污泥焚燒處理技術(shù)與標(biāo)準(zhǔn)[J].石油工業(yè)技術(shù)監(jiān)督, 2015(04):57.

［5］危險(xiǎn)固體廢棄物處理規(guī)范-百度文庫 - 《互聯(lián)網(wǎng)文檔資源（http://wenku.baidu.c）》[EB/OL]. 2012.

［6］危險(xiǎn)廢物污染防治技術(shù)指南 - 豆丁網(wǎng)（34）《互聯(lián)網(wǎng)文檔資源（http://www.docin.com）》[EB/OL]. 2013.

Discussion on the Process of Rubbish Incinerator in Chad

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（CNODC, Beijing 100034, China）

CNPCIC built the rubbish incinerator to treat oilfield waste in order to meet increasingly stringent environmental requirements in Chad. After investigation and discussion, the rubbish incinerator was built by Chinese standards, and the process was optimized. The main processes included sludge drying, sludge storage and transportation, rotary kiln and secondary combustion chamber, gas clean-up and dust removal system, other auxiliary system and automation control system. The rubbish incinerator can automatically control the negative pressure inside the burner of rotary kiln, flow of quench deacidification tower, outlet temperature of the secondary combustion chamber, secondary air flow and explosion proof of the secondary combustion. As the first rubbish incineration facility of PetroChina's overseas projects, the facility can fully meet the design requirements, resolve the problem of rubbish disposal, meet the requirements of environmental protection of the government of Chad, and accumulate experiences for similar projects abroad.

Rubbish；Chinese standards;Shortened and optimized process;Process units;Automatic control; Environment protection

X 705

A

1671-0460（2017）08-1705-04

2017-04-21

曲正新（1970-），男，吉林省松原市人，中級(jí)職稱，1994年畢業(yè)于大慶石油學(xué)院機(jī)械制造工藝與設(shè)備專業(yè)，研究方向：從事油氣地面方案、集輸工藝、油田設(shè)備、工程管理。E-mail：quzhengxin@cnpcic.com，F(xiàn)rankqu218@163.com。