一种油基岩屑掺烧方法

技术领域

本发明属于固体废物处理和生物质资源化利用技术领域，具体涉及一种油基岩屑掺烧方法。

背景技术

油基岩屑是油气田钻井过程中产生的一种危险废物，其成分十分复杂，通常是由石油烃类、钻屑、水、大分子有机物等杂质组成。一般经石油固控系统处理后，油基岩屑含固率在80wt％～90wt％，含油率在5wt％～10wt％，含水率在5wt％～10wt％，其中还含有大量的苯系物、酚类、蒽、芘等具有恶臭的有毒物质，成分比较复杂，属于危险废物。

目前油基岩屑的处理方式主要有：固化技术、物化分离技术、焚烧技术、高温裂解技术、岩屑回注等技术。其中，焚烧技术的优点是油基岩屑经焚烧后，其中的大部分有害物质消除彻底，避免了对环境的污染，体积减容比高，处理工程安全，所以应用比较广泛。但单独焚烧油基岩屑需要建设专门的焚烧炉及相应的烟气处理系统和热能回收系统，投资成本较高。所以目前一般是在循环流化床锅炉、炉排炉、回转窑等燃煤锅炉或固废焚烧炉中掺烧油基岩屑，利用原有燃煤锅炉或固废焚烧炉的烟气净化系统达标排放，能够降低投资。

发明内容

本发明是基于发明人对以下事实和问题的发现和认识做出的：油基岩屑与煤或固废掺烧时，由于油基岩屑热值较低，通常低于4MJ/Kg，掺烧量超过10wt％时，油基岩屑不容易着火，且容易造成炉膛温度降低甚至导致灭火；同时，半固态油基岩屑粘性较大，容易在掺烧前的储存和输送设备中产生粘连，堵塞设备。

本发明旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。为此，本发明的实施例提出一种油基岩屑掺烧方法。

本发明实施例的油基岩屑掺烧方法，包括以下步骤：

S1、将新鲜芦竹进行切割和破碎，得到芦竹颗粒；

S2、将所述芦竹颗粒与经石油固控系统处理后的油基岩屑按照0.5:1～2:1的质量比进行混合，得到混合物料；

S3、对所述混合物料进行造粒和干燥，得到掺烧料；

S4、将所述掺烧料输送到燃煤锅炉或固废焚烧炉中进行掺烧。

本发明实施例的油基岩屑掺烧方法带来的优点和技术效果为：

(1)步骤S1对新鲜芦竹进行切割和破碎，是为了得到芦竹颗粒，便于后续与油基岩屑混合后造粒。

(2)步骤S2中严格控制芦竹颗粒与经石油固控系统处理后的油基岩屑的比例，可以保障后续造粒过程中能顺利压制成型，且尽可能提高油基岩屑的比例保证油基岩屑的处理。

(3)步骤S2中采用经石油固控系统处理后的油基岩屑而非油气田油井排出的初始油基岩屑，是为了降低油基岩屑的含油量和含水量，提高油基岩屑的处理效率。

(4)步骤S3中造粒后要进行干燥，可以降低掺烧料中的含水量，提高掺烧料的热值，有利于后续入炉掺烧后点火。

(5)步骤S4依托原有燃煤锅炉或固废焚烧炉来处理掺烧量，无需额外建立焚烧炉和烟气处理系统，可以大大降低投资成本。

(6)本发明实施例的油基岩屑掺烧方法将油基岩屑与芦竹颗粒协同处置，解决了油基岩屑热值低与燃煤掺烧容易灭火的问题，以及油基岩屑粘度大易堵塞输送设备的问题。

(7)本发明实施例的油基岩屑掺烧方法将油基岩屑与芦竹颗粒协同处置，芦竹属多年生禾本科芦竹属植物，喜温暖，喜水湿，生于河岸道旁、砂质壤土上，在亚洲分布广泛，以芦竹为原料进行掺烧成本较低。

在一些实施例中，步骤S1中，所述芦竹颗粒的直径小于10mm。

在一些实施例中，步骤S2中，所述芦竹颗粒与所述油基岩屑的质量比为1:1～2:1。

在一些实施例中，步骤S3中，所述掺烧料的直径小于15mm。

在一些实施例中，步骤S3中，所述掺烧料的含水率为40wt％以下。

在一些实施例中，步骤S4中，所述掺烧料的掺烧比例为30wt％以下。

在一些实施例中，步骤S4中，所述掺烧料的掺烧比例为20～30wt％。

附图说明

图1是本发明的油基岩屑掺烧方法的流程示意图。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

本发明实施例提供了一种油基岩屑掺烧方法，包括以下步骤：

S1、将新鲜芦竹进行切割和破碎，得到芦竹颗粒；

S2、将所述芦竹颗粒与经石油固控系统处理后的油基岩屑按照0.5:1～2:1的质量比进行混合，得到混合物料；

S3、对所述混合物料进行造粒和干燥，得到掺烧料；

S4、将所述掺烧料输送到燃煤锅炉或固废焚烧炉中进行掺烧。

本发明实施例的油基岩屑掺烧方法，将芦竹颗粒和油基岩屑混合后造粒成型并干燥，得到掺烧料，再以掺烧料的形式入炉掺烧。一方面，相对于油基岩屑来说，芦竹的热值较高，由两者制备成的掺烧料的热值自然也比油基岩屑的热值高，后续入炉掺烧后不会出现不易着火甚至灭火的问题。另一方面，由于芦竹颗粒具有大量纤维，而半固态的油基岩屑具有很好的粘性，混合后得到的混合物料中油基岩屑粘结在芦竹颗粒上，芦竹颗粒又能包裹油基岩屑，造粒和干燥后得到的掺烧料则成为一种固态燃料，能有效降低油基岩屑的粘性，防止储存和输送设备中堵塞现象的发生。

另外，芦竹作为能量草的一种，收到基含水率约为50wt％-60wt％，收到基热值约为6-7MJ/kg，干基含水量约为26～30wt％，干基热值约为16.7-18.8MJ/kg。与燃煤或固废相比，芦竹的收到基热值虽然较低，但芦竹的挥发分较高，更容易点火和燃烧；灰分较低，有利于降低烟气含尘浓度；硫含量较低，燃烧后对环境的影响较小。所以相对于相关技术中利用油基岩屑对燃煤或固废进行掺烧的方式，本发明实施例的掺烧方法选择对芦竹颗粒和油基岩屑进行协同处理再入炉掺烧，更有利于降低原有燃煤锅炉或固废焚烧炉的烟气含尘浓度、硫含量，从而更有利于降低对环境的污染。

在一些实施例中，步骤S1中，所述芦竹颗粒的直径小于10mm，例如1mm、2mm、3mm、4mm、5mm、6mm、7mm、8mm、9mm、10mm等。芦竹颗粒的直径在以上范围内，不仅有利于和油基岩屑混合均匀，而且有利于后续掺烧料入炉掺烧时快速燃烧。

需要了解的是，油气田油井排出的初始油基岩屑中含固率在40％～60％，含油率为10wt～30wt％，含水率为10wt％～30wt％。石油固控系统是用于分离处理钻井液中岩屑、泥砂等颗粒，维持钻井液性能以及储存循环钻井液的设备，主要配备有收集传输装置、振动筛、除泥除砂器、离心机、甩干机等装置。经石油固控系统处理后的油基岩屑，含固率为80wt％～90wt％，含油率为5wt％～10wt％，含水率为5wt％～10wt％。

本发明实施例的油基岩屑掺烧方法中，步骤S2中，所述芦竹颗粒与所述油基岩屑的质量比为0.5:1～2:1，例如0.5:1、0.6:1、0.7:1、0.8:1、0.9:1、1:1、1.1:1、1.2:1、1.3:1、1.4:1、1.5:1、1.6:1、1.7:1、1.8:1、1.9:1、2:1等。当两者的质量比低于0.5:1时，芦竹颗粒的量较少，混合物料难以造粒成型。而当两者的质量比高于2:1时，油基岩屑的量又较少，难以保证较高的油基岩屑掺烧比例，不利于大批量处理油基岩屑。优选地，在一些实施例中，步骤S2中，所述芦竹颗粒与所述油基岩屑的质量比为1:1～2:1，有助于提高油基岩屑的掺烧比例。

在一些实施例中，步骤S3中，所述掺烧料的直径小于15mm，例如1mm、2mm、4mm、6mm、8mm、10mm、12mm、14mm等，所述掺烧料的含水率为40wt％以下，例如10wt％、15wt％、20wt％、25wt％、30wt％、35wt％、40wt％等。掺烧料的直径和含水率在该范围内时，掺烧料的热值在4MJ/Kg以上，易于着火。如果掺烧料的直径过大或者含水量过高，则不利于后续入炉掺烧时快速燃烧。

在一些实施例中，步骤S4中，所述掺烧料的掺烧比例为30wt％以下，例如10wt％、15wt％、20wt％、25wt％、30wt％等。由于芦竹灰分中K

本发明实施例的油基岩屑掺烧方法对步骤S4中燃煤锅炉或固废焚烧炉的种类并没有特别的限制，可以采用相关技术中任一种燃煤锅炉或固废焚烧炉，例如循环流化床锅炉、链条炉、炉排炉或回转窑等炉窑。而焚烧后的烟气则依托原有燃煤锅炉或固废焚烧炉烟气处理系统(脱酸、脱硝、除尘等系统)进行环保处置，实现达标排放。

下面结合实施例和附图详细描述本发明。

实施例1

一种油基岩屑掺烧方法，包括以下步骤：

(1)对新鲜芦竹进行切割、破碎预处理。

收割后的新鲜芦竹含水率为55％，热值为6.5MJ/kg。先将新鲜芦竹切割至直径为25mm的颗粒，再经破碎机破碎至直径小于10mm的颗粒。

(2)对油基岩屑进行离心脱水脱油预处理

含固率为50wt％，含油率为20wt％，含水率为30wt％的初始油基岩屑输送到石油固控系统中进行处理，得到脱水脱油后的油基岩屑，其中含固率为85wt％，含油率为6wt％，含水率为9wt％，脱水脱油后的油基岩屑热值为3MJ/kg。脱除的废油则回用于钻井使用。

(3)芦竹颗粒与油基岩屑混合

将步骤(1)得到的芦竹颗粒与步骤(3)得到的油基岩屑，在混料机内按照0.5：1的质量比进行混合，混合物料的含水率为24wt％，热值为4.18MJ/kg。

(4)压制成型和干燥

将混合物料在造粒机内，压强为5～30MPa，压制成直径小于15mm的颗粒，并烘干至含水率为20wt％，得到固态的掺烧料，掺烧料的热值为4.60MJ/kg。

(5)输送掺烧

将步骤(4)得到的掺烧料经螺旋输送机、皮带机等输送至循环流化床燃煤锅炉进行掺烧，掺烧比例为20wt％，炉窑内高温区温度不低于850-900℃，停留时间＞2s。

(6)烟气处理

掺烧后的烟气，经循环流化床燃煤锅炉的除尘、脱硫、脱硝设备实现烟气的达标排放。

实施例2

本实施例的油基岩屑掺烧方法与实施例1相同，区别在于步骤(3)中芦竹颗粒和油基岩屑的质量比为0.6:1。

实施例3

本实施例的油基岩屑掺烧方法与实施例1相同，区别在于步骤(3)中芦竹颗粒和油基岩屑的质量比为0.8:1。

实施例4

本实施例的油基岩屑掺烧方法与实施例1相同，区别在于步骤(3)中芦竹颗粒和油基岩屑的质量比为1:1。

实施例5

本实施例的油基岩屑掺烧方法与实施例1相同，区别在于步骤(3)中芦竹颗粒和油基岩屑的质量比为1.2:1。

实施例6

本实施例的油基岩屑掺烧方法与实施例1相同，区别在于步骤(3)中芦竹颗粒和油基岩屑的质量比为1.5:1。

实施例7

本实施例的油基岩屑掺烧方法与实施例1相同，区别在于步骤(3)中芦竹颗粒和油基岩屑的质量比为2:1。

实施例1-7的油基岩屑掺烧方法中关键参数如表1所示。

表1.实施例1-7的油基岩屑掺烧方法中关键参数

实施例1-7的油基岩屑掺烧方法将油基岩屑与芦竹颗粒协同处置，解决了油基岩屑热值低与燃煤掺烧容易灭火的问题，以及油基岩屑粘度大易堵塞输送设备的问题。同时由于掺烧量不超过30wt％，长时间运行也并未发现芦竹与燃煤掺烧过程中温度场难以控制，以及对受热面产生积灰和结渣的问题。

在本发明中，术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。

尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。