含油污泥资源化处理关键设备的开发

王廣收，葛延，孙向阳，王有飞，崔冬

（中国重型机械研究院股份公司，陕西西安710032）

含油污泥资源化处理关键设备的开发

王廣收，葛延，孙向阳，王有飞，崔冬

（中国重型机械研究院股份公司，陕西西安710032）

根据含油污泥含油率高、固、液难以分离的特点，本文阐述一种通过新开发的三相卧式螺旋沉降离心机与泥饼挤出机的配套使用工艺，可以最大资源化的处理含油污泥。并着重介绍一种轻、重液相堰口高度均可调结构，转动手柄，轻、重液相堰口高度可在合适的范围内无极调节。

调整堰口高度；三相卧式螺旋沉降离心机；含油污泥；挤出机

含油污泥是油田企业生产过程中主要污染源之一，含油污泥的处理与应用是国内外石油生产领域环境保护的重要内容，是较难解决而急需解决的一大难题。罐底含油污泥中一般含油率在70%～75%，含水率在20%～25%，含无机物5%。如通过离心分离将其回炼，泥饼再通过挤出机制作型煤，达到最大资源化的处理。

综合考虑国内外含油污泥处理技术的优缺点，提出以颗粒化原料制备为目的兼顾原油回收，以达到经济、社会效益最大化为目标，对油泥含油量超过规定值的进行离心分离，回收原油；含油量低的含油污泥及分离后的油泥通过成型设备加工成易燃烧产品[1，2]。

图1 油泥综合处理工艺路线Fig.1 Comprehensive sludge treatment process route

1 工艺系统

由于含油污泥成分复杂，沉淀时间长，黏度大等特点，在处理工艺上一般采用加热来降低污油泥的黏度，并根据污油泥乳化程度来添加破乳催化剂，搅拌均匀后由进料泵输送三相分离机。综合处理工艺路线（见图1）。

2 离心机原理

卧式螺旋离心机的主要作用是将固体从液体中分离出来，在离心机中，离心力是完成分离的主要因素，即在澄清过程中，悬浮在液体中的固体受到离心力以及与此相反的浮力和流动阻力的作用（见图2）。对离心机分离效果起决定作用的澄清速度是上述各个力的综合效果。固体颗粒的沉降速度受到离心机产生的离心力以及固体和液体因密度不同而产生的浮力和流动阻力的作用。流动阻力取决于颗粒的尺寸、形状以及液体的黏度。对许多物料来讲，液体的黏度主要受温度的影响。液体与沉降的固体所产生的摩擦力以及螺旋旋转的旋流和转筒旋转产生的搅动，产生一个综合性的动力效应，对离心机内的半静态沉降产生强烈的效果。

图2 静止液体中球型颗粒所受力的平衡图Fig.2 Spherical particles in stationary liquid force equilibrium diagram

密度为ρs，直径为d的污泥颗粒，在污泥黏度为μ，水相密度为ρw，离心速度为ε=ω2×r的离心机中的离心沉降速度v符合Stock公式，即：

由于ε和重力加速度g的比值即为离心因素a，通过变换，可得到公式：

由公式（2）可见，污泥悬浮颗粒在离心机内的沉降速度和其粒径d的平方、粒径和水相的密度差（ρs-1），离心机的离心因数a成正比，而和污泥混合液的黏度μ成反比。因此，污泥粒子与水相之间存在密度差是含油污泥离心分离的前提，要提高和保证离心分离效果，应从增大污泥颗粒粒径和密度，减少黏度，提高离心速度着手[3-5]。

3 设备简介

3.1 离心机结构简介[6-9]

三相离心机结构（见图3），电机通过大、小端带轮分别带动转鼓、差速器旋转，高速旋转的转鼓内有同心安装的螺旋推进器，转鼓两端支承在轴承上并且有一根静置的进料管将物料通过加速锥套快速输送到机内。转鼓通过右端轴承座处的空心轴与差速器的外壳固连，差速器的输出轴带动螺旋推进器与转鼓同向不同速高速旋转。分离液逆流从各自溢流口排出，固体渣从排渣口排出。转鼓三维（见图4），性能参数（见表1）。

经过消化国外先进技术的基础上自主研制开发出性能优越的离心机，在结构上做了相应的改进。进料口采用涡流式结构，加快物料快速进入转鼓，缩短物料与液池接触距离，减少物料对已形成分离的固相产生扰动，提高处理能力，避免螺旋体内的堵塞和进料管抱死现象。独特出料口结构可减少固渣对螺旋体的磨损以及对澄清液的扰动，分别（见图5、图6）[10，11]。

图3 卧式螺旋沉降离心机结构图Fig.3 Horizontal decanter centrifuge chart

图4 转鼓三维Fig.4 Three-dimensional of tumbler

图5 涡流式进料口Fig.5 Vortex inlet

图6 独特出料口Fig.6 Unique spouts

表1 性能参数Tab.1 Performance parameters

3.2 轻、重液相堰口高度调整结构简介[12-14]

目前是采用分别调整重液相溢流板、轻液相溢流板沿着溢流腔径向移动，从而改变堰口高度，调整环节多，较繁琐。轻、重液相经过各自的通道进入相应的积液腔（见图7）。

图7 轻、重液相堰口高度调整结构图Fig.7 Light and heavy liquid weir height adjustment chart

因调节板与溢流板上的溢流孔分布圆中心相对于转鼓中心有一偏心距e，故转动手柄带动调节板从手柄位置1到从手柄位置2，重液相堰口高度变化为a1与a2的差值，轻液相堰口高度变化为b1与b2的差值。重液相沿重液相管溢流，经撇液管进入重液相腔，轻液相沿轻液相管溢流，进入轻液相腔（见图8、图9）。

3.3 挤出机简介[15，16]

泥饼中添加一定比例的煤粉进入受料箱，由螺旋推进器推送出机头，从而形成型煤（见图10）。

图8 新型轻、重液相堰口高度均可调结构图Fig.8 New light，heavy liquid weir heights adjusted chart

图9 溢流孔说明图Fig.9 Illustrating of overflow hole

图10 挤出机简图Fig.10 Extruder chart

4 结语

通过调研国内外处理含油污泥的研究现状，提出一种最大资源化处理工艺。开发出的三相离心机以及挤出机，结构紧凑，使用效果理想。在含油污泥的无害化、资源化处理领域还属首例。尤其是新型轻、重液相堰口高度均可调结构在样机试验阶段需反复调试时，具有调节高效的优点。

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Oily sludge treatment resources development of key equipment

WANG Guangshou，GE Yan，SUN Xiangyang，WANG Youfei，CUI Dong
（China National Heavy Machinery Research Institute Co.，Ltd.，Xi'an Shanxi 710032，China）

According oily sludge oil is high,the solid-liquid separation is difficult,this paper describes the development of one kind through the new phase horizontal decanter centrifuge cake extruder supporting the use of technology that can handle the largest resource of containing oil mud.And highlights the kind of light and heavy liquid weir structure height can be adjusted,turn the handle,light and heavy liquid weir height infinitely adjustable within an appropriate range.

adjust the height of the weir；three-phase horizontal decanter centrifuges；oily sludge；extruder

TE968

A

1673-5285（2016）01-0089-05

10.3969/j.issn.1673-5285.2016.01.024

2015-11-23

陕西省重大难题攻关项目，项目编号：2012KTZB03-02-04。

王廣收，男（1980-），中国重型机械研究院股份公司工程师，主要研究方向为冶金设备非标设计。