乍得垃圾焚烧炉工艺方案探讨

曲正新, 张琦, 于立松



乍得垃圾焚烧炉工艺方案探讨

曲正新, 张琦, 于立松

（中国石油天然气勘探开发公司, 北京100034）

中油国际（乍得）有限责任公司为了处理油田垃圾，满足乍得日益严格的环保要求，建设了垃圾焚烧炉。经过分析和论证，垃圾焚烧炉采用国标标准，工艺流程优化为满足国标规范的最短流程，主要工艺单元包括污泥晾晒储存及运送、回转炉及二燃室、尾气净化及除尘系统、其他辅助系统和自动化控制系统, 实现了旋转窑炉内负压自动控制调节、急冷中和塔溶液流量自动调节、二燃室出口温度控制、二次风量控制、二次室防爆。做为中石油海外项目自营建设的首个垃圾焚烧设施，装置各项指标完全满足设计要求，解决了项目公司垃圾处理的问题，满足了乍得政府环保要求，同时也为海外同类项目积累了经验。

垃圾; 国标标准; 最短流程;工艺单元; 自动化控制; 环保

中油国际（乍得）有限责任公司从2007年在乍得开始石油勘探开发相关的作业，至今已经积累了大量的油泥、污泥、生活垃圾等并存放在垃圾堆场，成为了当地的环保隐患。为了满足乍得日益严格的环保要求，油田决定新建一套固废处理装置，拟以原油伴生气为燃料，采用焚烧手段对高危废弃物进行无害化处理，以达到废弃物减量化、无害化的目的。燃烧后的灰渣可用于铺垫井场和通井路，燃烧后的烟气经过高效的净化处理，达到符合国际环保要求后排空。

1 设计依据及原则

1.1 设计依据

1.1.1 法律法规和相关文件

《中国人民共和国环境保护法》；

《中华人民共和国固体废物污染环境防治法》；

乍得政府《第014/PR/98 号法令 关于保护环境的基本原则》；

乍得政府《环境污染和危害条例No.904 》（2009）。

1.1.2 工程标准规范

《危险废物鉴别标准》（GB5085-2008）；

《国家危险废物名录》（2008）；

《危险废物焚烧污染控制标准》（GB18484- 2001）；

《危险废物集中焚烧处置工程建设技术规范》（HJ/T 176-2005）；

《恶臭污染物排放标准》（GB14554-93）；

《危险废物（含医疗废物）焚烧处置设施性能测试技术规范》(HJ561-2010)；

《危险废物贮存污染控制标准》(GB18597- 2001)；

《一般工业固体废弃物贮存处置场污染控制标准》(GB 18599-2001)；

《生活垃圾焚烧炉及余热锅炉》（GB/T18750- 2008）；

《废矿物油回收利用污染控制技术规范》（HJ 607-2011）。

《油田含油污泥综合利用污染控制标准》（DB23/T 1413—2010）。

1.1.3 设备标准和规范

《钢制焊接常压容器》（NB/T 47003.1—2009）；

《压缩机、风机、泵安装工程施工及验收规范》（GB 50275-2010）；

《石油、重化学和干气工业用离心泵》（GB/T3215-2007）；

《垃圾焚烧袋式除尘工程技术规范》（HJ 2012-2012）。

1.2 设计原则

（1）选择的工艺方案遵循垃圾处理处置无害化、资源化、减量化的原则，同时考虑废物的类别、性质等特点。

（2）选择的工艺流程借鉴国外垃圾处理处置原则技术方法，选择技术成熟、有运行经验、通用性好的处置工艺。

（3）在设备选型上选择性能稳定、价格合理、经营费低、操作方便、维护简单的设备。

（4）系统运行过程中必须严格保证使用安全性及确保焚烧炉的连续稳定运行性。

2 处理规模以及相关要求

（1）焚烧炉设计处理指标：处理规模10t/d，含油污泥（含水率≤50%）；

（2）焚烧炉技术性能和烟气排放满足《危险废物焚烧污染控制标准》（GB18484-2001）；

（3）采用回转窑、二次燃烧。一次燃烧温度控制在800～1 000 ℃，烟气二次燃烧温度控制在1 100 ℃并确保停留时间＞2 s；

（4） 监测与自控：所有运行条件与参数设计在线监测并自动记录与控制，设定与控制操作在计算机上进行；

（5） 防腐保温：采用国内先进的防腐保温材料，达到最好的防腐保温效果。

3 处理工艺流程及工艺单元描述

3.1 处理工艺流程描述

本工程处理流程经过优化，满足我国排放标准的最短流程。具体工艺流程示意，详见图1。

图1 焚烧系统流程示意图

（1）含油污泥拉运至晾晒场，经过5天晾晒，当含水率小于50%时运送至储泥区储存。利用铲车将污泥运送至翻斗，翻斗将含油污泥送入螺旋输送器进料口，由螺旋输送器送入回转窑内焚烧，少量医疗废弃物由上部开口送入回转窑内燃烧。污泥在回转窑内经烘干、热解、燃烧、冷却等几个阶段［1］，燃烧出来的灰渣经出灰装置自动排出至储渣间。（备注：若需要处理半固态的含油泥浆，则需要向泥浆中混入一些焚烧后的灰渣，将泥浆基本上变为固态，然后进行晾晒。）

（2）回转窑烟气中包含少量未燃尽的热解气化有机气体和可能产生的二噁英成分，烟气进入二燃室后充分混合并继续燃烧［1］，最终温度达1 100 ℃左右，滞留时间达2 s以上。

（3）二次燃烧室出来的高温烟气进入水冷集尘器，预除烟气中的大颗粒粉尘，经过预除尘处理后的烟气，10～20μm以上颗粒浮尘得以最初的拦截处理［1］。集尘器中通入自来水，产生的水蒸气直接排到大气中，高温烟气降至700 ℃左右。

（4）约700 ℃的高温烟气进入半干急冷除酸塔，控制系统操纵碱液加压泵，按需要将溶液喷入反应塔内，被雾化的NaOH雾滴受向上的热烟气作用，在喷嘴附近形成一个碱性雾滴悬浮的高密度区域，烟气中的酸性物质穿过此区域时发生中和反应，去除烟气中的有毒有害酸性气体和吸收部分重金属成份，同时将烟气温度1秒内急速冷却到200 ℃（快速避开200～500 ℃的二恶英合成区域）［1］。

（5）随后干燥的过热烟气进入干式除酸及二恶英吸收装置，喷入炭石灰（活性炭及消石灰Ca（OH）去除烟气中二恶英、重金属、酸性气体等有毒有害气体［1］。

（6）然后约180 ℃的烟气由布袋除尘器去除烟气中的细微粉尘，和烟气中游离的重金属成份［2］。以达到严格的粉尘排放要求80 mg/m3以下。

（7）净化达标后的烟气通过引风机，由烟囱排到大气中。

（8）油泥燃烧产生的渣土可用来铺垫井场或作为修通井路的材料，其他飞灰和除尘器出灰运送至填埋场处置。

3.2 主要工艺单元的功能及技术指标

主要工艺单元包括污泥晾晒储存及运送、回转炉及二燃室、尾气净化及除尘系统、其他辅助系统和自动化控制系统，共5个系统组成。具体组成和功能详见表1。

表1 主要工艺单元和功能简述

3.3 工艺系统关键控制点简述

（1）旋转窑炉内负压自动控制调节

为防止烟气外泄造成二次污染，使系统在微负压状态下运行，在燃烧室上安装了智能型微压变送器，用于测量系统负压，其输出的调节信号变频调速烟囱前的引风机转速，以达到稳定压力之目的，采用PID 调节。

（2）急冷中和塔溶液流量自动调节

急冷中和塔出口烟气温度控制在200 ℃左右，防止布袋结露。为保持烟温恒定，同时吸收酸性气体，喷雾吸收塔出口烟气温度反馈信号，通过PID 自动调节急冷塔喷水系统的喷水量。

（3）二燃室出口温度控制

该温度测量值直接反映出焚烧炉的焚烧状况，是整个焚烧系统中最重要的参数之一。它在燃烧回路中是燃烧指令的反馈值，根据它可得到燃料指令、风量指令。它又是炉膛温度辅助燃烧连锁保护的判断条件。当辅助燃烧装置的连锁保护投入自动状态时，<1 100 ℃，燃烧器火力输出自动调大。

（4）二次风量控制

二次风在焚烧系统中起助燃作用，可以通过二次风机进口风门的开度控制，来调节二次风量。燃料和风量之间有一定的比例关系，风量过多，会使二燃室出口烟气中氧含量增加；风量少了，不能充分燃烧。操作员可以通过二燃室出口烟气温度，含氧量等参数，控制二次风的进口风门开度。

（5）二次室防爆措施

二燃室顶部应设有紧急排放烟囱，实施定压排放；当焚烧炉瞬间气量增大或系统突然停电等，二燃室顶部防爆门自动打开泄压，确保系统安全。

（6）废渣及飞灰的处理

按照国家有关规定，飞灰属于危险废物，必须送危险废物填埋场进行安全填埋处置。

本项目的飞灰处理方案为：建造一个小型飞灰暂存间，定期采用自备的灰渣专用车将飞灰直接运至危险废物处置场固化填埋处理。

焚烧残渣是指废物焚烧后由焚烧炉下部排出的炉渣。按照《危险废物鉴别标准》（GB5085.1～3-2007）鉴别，不属于危险废物的可按一般废物送生活垃圾填埋场填埋处置；经检测属于危险废物，送危险废物填埋场进行安全填埋处置［3］。根据对目前国内部分危废焚烧处置中心的了解，焚烧炉渣检测分析的结果为非危险废物，根据《油田含油污泥综合利用污染控制标准》，焚烧剩余的灰渣可用于垫井场和通井路［4］。

（7）现场监控系统

现场设置录像监控系统，重点监视焚烧炉、二燃室、布袋除尘器等。

（8）设备电机绝缘耐热等级和风沙防护要求

乍得旱季最高气温为50 ℃，电机的绝缘耐热等级应为A级或E级，且考虑风沙防护。拖轮、齿轮等旋转部件均需要做风沙防护。

（9）关于设备防腐和防雨的说明

鉴于该工程可能分为两期考虑，工艺罩棚可能延后建设，考虑乍得环境较为特殊，故设备选型需要考虑耐候性防腐、电机选择时要考虑防水等级。

（10）化验室及检测项目说明

本工程不单独设置化验室，但需要化验油泥含油率、含水率和炉渣灼减率等指标，依托油田现有实验室或可考虑放置在值班室。

本工程还需要配备便携式烟气监测仪。

烟囱的设计应符合GB18484-2001，按照GB/T16157的要求，设置永久采样孔，并安装用于采样和测量的设施［5,6］。

（11）飞灰存储间的标识

按照GB18597-2001要求，飞灰存储间应设置有害标识，如图2所示。

图2 有害标识示意图

4 结论

乍得项目垃圾焚烧炉是中石油海外项目自营建设的首个垃圾焚烧设施。工程采用中国国家标准设计和制造，并对流程进行了优化，流程缩短，设备数量减少，投资得到有效控制。2016年11月份投产运行后，装置各项指标完全满足设计要求，解决了项目公司垃圾处理的问题，满足了乍得政府环保要求，同时也为海外同类项目积累了经验。

［1］李庄,李金林,赵凤伟.含油污泥焚烧技术及其在海外油田项目的应用[J].中国给水排水2015(8):319.

［2］某市医疗废弃物无害化处理项目可行性研究报告 - 豆丁网 （91） 《互联网文档资源（http://www.docin.com）》[EB/OL]. 2013.

［3］袁宏伟,沈凯,昌鹏,李正华,刘刚.LXRF立式热解气化焚烧炉技术及生活垃圾焚烧系统[J].锅炉技术, 2004(12):72.

［4］樊玉光,梁瑛.油田钻井污泥焚烧处理技术与标准[J].石油工业技术监督, 2015(04):57.

［5］危险固体废弃物处理规范-百度文库 - 《互联网文档资源（http://wenku.baidu.c）》[EB/OL]. 2012.

［6］危险废物污染防治技术指南 - 豆丁网（34）《互联网文档资源（http://www.docin.com）》[EB/OL]. 2013.

Discussion on the Process of Rubbish Incinerator in Chad

,,

（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，中级职称，1994年毕业于大庆石油学院机械制造工艺与设备专业，研究方向：从事油气地面方案、集输工艺、油田设备、工程管理。E-mail：quzhengxin@cnpcic.com，Frankqu218@163.com。