5. 4.5. Термическое обезвреживание нефтесодержащих осадков и шламов

Для термического обезвреживания твердых нефтесодержащих отходов (осадки из очистных сооружений промпредприятий, шламы НПЗ и т.д.), основным компонентом которых являются минеральные примеси, применяются печи с кипящим слоем, а также многоподовые и барабанные печи.

На предприятиях нефтеперерабатывающей промышленности было построено несколько печей с кипящим слоем для сжигания нефтешламов. Одна из таких установок эксплуатировалась на Уфимском НПЗ. Печь представляла собой вертикальный цилиндрический аппарат, футерованный изнутри огнеупорным кирпичом диаметром 2,6 м, высотой 8 м. В качестве материала для создания кипящего слоя применялся кварцевый песок размером фракций 0,8/0,8 мм, высота слоя составляла 800—1000 м. Температура кипящего слоя рекомендовалась в пределах 600°С, подогрев его осуществлялся топливными форсунками, расположенными как в слое, так и под слоем. Псевдоожижение слоя песка создавалось холодным воздухом. Эксплуатация печи привела к отрицательным результатам. Главным лимитирующим фактором оказался кипящий слой, в который подавалось большое количество холодного воздуха. Вследствие этого предварительно подогретый до 600°С слой песка быстро остывал до 400-450°С. При такой температуре в слое песка процесс горения прекращался, шли реакции крекинга и коксования, т.е. газификации шлама, что явилось причиной образования коксовых агломератов и закупоривания кипящего слоя. Эти и другие причины привели к тому, что установка была подвергнута коренной реконструкции. Проект реконструкции предусматривал возможность сжигания шлама в топочном объеме без использования кипящего слоя. Для распыливания шлама была применена ротационная форсунка. В настоящее время применение печей с кипящим слоем для прокаливания нефтесодержащих шламов ограничено.

 

4.4. Результаты испытаний установки по совместному сжиганию жидких нефтеотходов и осадков из очистных сооружений

 

 

Схемы с многоподовыми печами применяются за рубежом, особенно в Западной Европе, для сжигания осадков канализационных станций. Основным технологическим оборудованием для сжигания нефтесодержащих осадков из очистных сооружений (как правило, в смеси с другими ПО) являются барабанные печи. Поскольку при сжигании жидких нефтеотходов, обводненных до 20 %, более 60 % тепла теряется с уходящими газами, целесообразно эту энергию использовать на термическое обезвреживание негорючих обезвоженных осадков, т.е. совместить процессы термического обезвреживания жидких горючих и негорючих отходов и загрязнений.

В МосводоканалНИИпроекте была проведена серия экспериментов по прокаливанию нефтесодержащих осадков в модели барабанной печи с использованием тепла от сжигания жидких нефтеотходов. Результаты испытаний лабораторной установки по совместному сжиганию жидких нефтеотходов и осадков из очистных сооружений представлены в табл. 4.4.

Состав шлака после термообработки: влажность 0,2 %, зольность 99,9 %, содержание нефтепродуктов 0,01 %. Из таблицы видно, что температура отходящих газов после барабанной печи лежит в пределах 1093 К. Поэтому целесообразно предусмотреть в конце предлагаемой схемы котелутилизатор. На прокаливание 1 кг нефтесодержащих осадков, состав которых приведен в таблице, требуется 0,25--0,3 кг жидких нефтеотходов в пересчете на условное топливо с теплотой сгорания около 2,1х10' Дж/кг.

 

Рис. 79. Термогравиметрические кривые осадка автотранспортных предприятий в присутствии Аг

ДТО - дифференциальная кривая потери массы; ДТА - дифференциальная кривая температурного анализа; Т - кривая температуры; С - потеря массы

 

Для разрушения трудно прокаливаемых агломератов и сокращения времени нахождения материала в промышленных печах можно использовать цепные завесы и насадки, применяемые в цементной промышленности.

По проведенным исследованиям совместно с Ивановским энергетическим институтом на стадии технического проекта была разработана технологическая схема термического обезвреживания отходов, основу которой составляет барабанная печь. Высокотемпературная газовая смесь получалась при сжигании нефтеотходов в турбобарботажной печи типа "Вихрь".

Для уточнения оптимального режима работы барабанной печи при обезвреживании нефтесодержащих осадков автотранспортных предприятий были проведены дополнительные термогравиметрические исследования свойств осадков на дериватографе системы Ф. Паулик, И. Паулик и Л. Эрдея (Венгрия) в аргоновой среде в интервале температур 40— 800°С.

Полученные термогравиметрические кривые приведены на рис. 79. Дифференциальная кривая потери массы (ДТС) позволяет установить температурные зоны деструкции присутствующих в осадке веществ.

Первая зона "А" -- "В" (интервал температур 150--180°С) характеризует деструктивные изменения связанной воды в осадке, т.е. ее переход в газообразное состояние. Вторая зона "С" — "Д" (интервал температур 317—415°С) характеризует деструктивные изменения органических веществ в осадке. Полная деструкция органических веществ в осадке происходит при температуре 415--420°С. Эта температура является минимальной при полном обезвреживании осадка автотранспортных предприятий, но недостаточной для обезвреживания отходящих газов. Анализируя кривую потери массы(G),следует отметить, что в интервале температур 317—420°С происходит уменьшение массы осадка.