本发明属于能源化工领域，具体涉及一种含水油渣造粒再热解气化的装置及方法。
背景技术：
以煤为原料制取煤焦油的煤热解或热解-气化过程中产生的油渣处理难度很大，大部分企业采用储存的方法，带来很大的环保隐患，因此寻求一条安全、可靠、先进、经济并能够适合以煤为原料制取煤焦油的煤热解或热解-气化产生油渣特性和现状的新工艺，对产生的含油水的废渣进行无害化处理，同时保证获取一定的经济效益。
热解产生的粉料和含油水废渣作为原料，以热熔共混法进行加工，将不同种类的聚合物采用物理或化学的方法共混，不仅可以显著改善原聚合物的性能，而且可以极大地降低聚合物材料开发和研制过程中的费用，降低成本。在共混物中，两种组分分别构成分散相态和连续相态，其中以机械共混法最为常见，利用混炼机械的强剪切作用使大分子断裂，生成自由基，再与其它种类分子相互结合，生成新型结构的聚合物，实现不同聚合物间性能的优势互补。
基于油渣具有一定挥发性、含碳粉料堆密度较低等特征，常用的混炼机械有开炼机、密炼机、双螺杆挤出机以及相关概念的连续混炼机难以满足实际工艺要求，因此需要选择密炼系统作为加工设备，该设备为密封设备，大大减少了粉尘污染。
热解法回收油渣中的油类物质已经被广泛应用，热解吸高温热处理是目前国外广泛用于含油污泥无害化处理的一种工艺。含水油渣在无氧条件下加热到水的沸点以上，烃类物质裂解温度以下的温度，使烃类物质及水蒸发出来，剩余泥渣能达到安全环保排放要求，烃类物质可以回收利用，但其工艺复杂，处理成本高，热解产物为可冷凝的热解油，不可冷凝的热解气以及固体产物热解残渣。使用热解法处理油渣的优点：1)油渣中的液体和气体产物具有比较高的热值，能实现对资源的回收；2)能减小固体废弃物的体积，实现减量化；3)和焚烧相比，油渣热解排放的有害物质少于焚烧，油渣中的重金属可以富集在热解残渣中。
但现有含水油渣的热解工艺、用物理或化学的方法共混工艺存在如下缺陷和不足：
1、以煤为原料制取煤焦油的煤热解或热解-气化过程中产生的油渣都是连续生产过程，由于油渣高粘度的物理特性，间歇式混炼使得存储油渣的设备成本大大提高；
2、以煤为原料制取煤焦油的煤热解或热解-气化过程中产生的粉料，具有极强的吸附性，无法很好的利用，导致资源浪费和环境污染；
3、若能充分利用热解气化产生的粉体与含水油渣进行改性，改性物料返炉热解能实现油渣无害化处理。
技术实现要素：
针对现有技术存在的不足，本发明目的在于提供一种结构简单，运行费用低的含水油渣造粒再热解气化的装置及方法，能回收油渣中的大部分油品，油渣、含碳粉料在闭路循环完全利用，实现环保无害化处理固废。
为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：
一种含水油渣造粒再热解气化的装置，包括粉料定量输送系统、油渣连续输送进料系统、初步混合系统、油渣改性加热混炼系统、油渣降温破碎造粒系统和轻油回收系统；
粉料定量输送系统和油渣连续输送进料系统分别与初步混合系统连接，粉料定量输送系统用于将粉煤热解气化产生的粉料按一定进料速率进料送入初步混合系统，油渣连续输送进料系统用于将粉煤热解气化产生的含水油渣连续进料送入初步混合系统，初步混合系统用于将两种物料通过两次混合利用粉料的多孔特性吸附油渣中的油分子，并实现混合物的改性；
初步混合系统与油渣改性加热混炼系统连接，油渣改性加热混炼系统用于将初步混合系统送入的改性油渣在密闭加热的条件下实现熔融混合，混合物料加热产生轻组分；轻油回收系统与油渣改性加热混炼系统连接用于回收混合的物料加热产生的轻组分；
油渣降温破碎造粒系统与油渣改性加热混炼系统连接，将油渣改性加热混炼系统加热后的改性油渣送入油渣降温破碎造粒系统，油渣降温破碎造粒系统用于将油渣降温冷却并研磨破碎成细料，进而返回至粉煤热解气化装置。
进一步，所述粉料定量输送系统包括热解废固粉料收集器，热解废固粉料收集器仓体上部连接废固粉料除尘单元和废固粉料保护气单元，仓体下部设置废固粉料定量器和废固粉料流化单元，仓体固定在废固粉料称重单元上。
进一步，所述油渣连续输送进料系统包括高粘性含水油渣收集器和油渣进料器，高粘性含水油渣收集器和油渣进料器连接后与初步混合系统相连。
进一步，所述高粘性含水油渣收集器和油渣进料器通过镜面处理不锈钢管连接，并通过镜面处理不锈钢管与初步混合系统竖直连接。
进一步，所述初步混合系统包括多极油渣混合造粒机、一级造粒下料阀、二级造粒下料阀、一级造粒呼吸器和二级造粒呼吸器；多极油渣混合造粒机包括一级造粒机和二级造粒机，一级造粒机上部分别与粉料定量输送系统和油渣连续输送进料系统连接，下部通过一级造粒下料阀连接二级造粒机进料口，二级造粒机下部出口连接二级造粒下料阀，一级造粒呼吸器和二级造粒呼吸器分别设置于一级造粒机和二级造粒机上，用来保持造粒机处于微正压状态。
进一步，所述油渣改性加热混炼系统包括油渣改性加热混炼机、轻油回收器和轻油燃烧机；油渣改性加热混炼机上部油渣入口连接初步混合系统出料口，油渣改性加热混炼机的循环介质入口和循环介质出口连接轻油燃烧机。
进一步，所述轻油回收系统包括清油回收器，清油回收器连接有轻油回收罐，油渣改性加热混炼机轻油出口连接到清油回收器。
进一步，所述油渣降温破碎造粒系统包括油渣降温冷却器和油渣改性研磨破碎机，油渣改性加热混炼系统油渣出口与降温冷却器油渣入口连通，降温冷却器油渣出口与油渣改性研磨破碎机物料入口连通，油渣改性研磨破碎机出口与改性粉料发送器连通，通过改性粉料发送器经改性粉料发送通道发送至粉煤仓。
进一步，所述油渣改性研磨破碎机为平盘、碗式、E型或辊式的研磨破碎机；所述油渣改性加热混炼机采用板式、管壳式、双盘管式或双刺刀式换热方式。
含水油渣造粒再热解气化的方法，包括如下步骤：
步骤一、粉煤热解气化产生的粉料通过粉料定量输送系统连接进料，粉煤热解气化产生的含水油渣通过渣连续输送进料系统连续进料；
步骤二、以上两种物料进入初步混合系统，经一极混合进行粗混，完成物料的连续进料和物料80％均匀度混合；然后二级混合实现不低于98％的均匀混合，利用粉料的多孔特性吸附油渣中的油分子，并实现混合物的改性，物料完全混合后进入油渣改性加热混炼系统；
步骤三、在油渣改性加热混炼系统密闭加热的条件下实现熔融混合，生成新型结构的聚合物，实现不同聚合物间性能的优势互补，充分搅拌均匀混合改性油渣；混合的物料加热产生的轻组分通过轻油回收系统回收进一步利用；
步骤四、经过油渣改性加热混炼系统熔融混合的改性油渣进入油渣降温破碎造粒系统冷却降至常温，然后进行研磨得到60～200目的细料，细料通过改性粉料发送器发送至粉煤仓，进而返回至粉煤热解气化装置反应。
本发明有益效果在于：
1)将以煤为原料制取煤焦油的煤热解或热解-气化过程中产生的废固含碳粉料和含水油渣送入初步混合系统经两级混合，充分利用各自特性，利用含碳粉料的极强的吸附性吸附含水油渣中的油性分子，并实现混合物的改性，降低油渣的固、液比，提高配煤制粉性能；
2)在油渣改性加热混炼系统密闭加热的条件下实现熔融混合，生成新型结构的聚合物，实现不同聚合物间性能的优势互补，含碳粉料和油渣的结合，二者能够加热后充分互熔，两种物质尽量物性接近，低沸点液体可以燃烧产热，为改性油渣提供热源，低沸点液体也可以回收；
3)熔融混合高沸点液体可以被粉料吸收固化，然后经油渣降温破碎造粒系统冷却后形成块状，粉碎后具有和煤粉接近的性能，完全能够满足返炉要求；
4)实现高粘性含水油渣混合造粒的连续生产，设备成本大大降低；
5)工业示范装置，在满足连续生产的前提下，含水油渣和含碳粉料返回反应器再热解气化是最经济、最环保的工艺，且工艺的稳定性在中试装置得到验证。
本发明装置结构简单，价格便宜，运行费用低，根据现场实际，能回收油渣中的大部分油品，含碳粉料可进一步气化，在系统内形成闭路循环，实现环保无害化处理固废，通过内循环消化废固，从而严格控制废固排放量，回收油渣中的大部分油品，油渣、含碳粉料并完全利用，经济及环境价值突出。
通过该装置及方法实现了热解气化产生油渣、热解粉料在闭路循环，不仅解决环保问题，含碳废固也被回收能化利用，该装置具有明显的设计、制造及运行的优势，经济效益明显。
进一步，所述的高粘性含水油渣收集器和油渣进料器是通过镜面处理不锈钢管与初步混合系统一级混合造粒系统竖直连接，实现高粘性油渣连续进料，有效的防止高粘性油渣的堵塞的问题。
本发明相对现有含水油渣的热解工艺、用物理或化学的方法共混工艺具有以下特点：
1、采用粉料定量输送系统和油渣连续输送进料系统，相对间歇式混炼大大降低存储油渣的设备成本；
2、利用含碳粉料的极强的吸附性吸附含水油渣中的油性分子，充分利用粉料的吸附性，降低油渣的固、液比，提高经济效益；
3、充分利用热解气化产生粉体与含水油渣改性，改性物料返炉热解是能实现油渣无害化处理的最有效、最环保的处理方式。
附图说明
图1为发明的工艺流程示意图；
图中：1、热解废固粉料收集器；2、高粘性含水油渣收集器；3、多极油渣混合造粒机；4、油渣改性加热混炼机；5、油渣降温冷却器；6、油渣改性研磨破碎机；7、轻油回收器；8、轻油燃烧机；9、改性粉料发送器；10、轻油回收罐；11、改性粉料发送通道；12、废固粉料除尘单元；13、废固粉料保护气单元；14、废固粉料称重单元；15、废固粉料流化单元；16、废固粉料定量器；17、一级造粒下料阀；18、二级造粒下料阀；19、一级造粒呼吸器；20、二级造粒呼吸器；21、循环介质出口；22、循环介质入口；23、冷却循环水入口；24、冷却循环水出口；25、轻油排料阀；26、油渣进料器；27、粉煤仓。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明作进一步详细描述，但不作为对本发明的限定。
参见图1，本发明的含水油渣造粒再热解气化的装置包括：粉料定量输送系统，油渣连续输送进料系统、初步混合系统、油渣改性加热混炼系统、油渣降温破碎造粒系统和轻油回收系统；
所述粉料定量输送系统包括热解废固粉料收集器1，热解废固粉料收集器1仓体上部连接废固粉料除尘单元12和废固粉料保护气单元13，仓体下部设置废固粉料定量器16和废固粉料流化单元15，仓体固定在废固粉料称重单元14上。
热解废固粉料定量输送系统，用于存储、计量热解气化装置产生粉料型废固，废固粉料保护气单元13产生高温粉料，固废固粉料流化单元15实现粉料流化、废固粉料定量器16定时定量输送至初步混合系统。
油渣连续输送进料系统包括高粘性含水油渣收集器2和油渣进料器26，高粘性含水油渣收集器2和油渣进料器26通过镜面处理不锈钢管与初步混合系统一级混合造粒系统竖直连接。
初步混合系统包括多极油渣混合造粒机3、一级造粒下料阀17、二级造粒下料阀18、一级造粒呼吸器19、二级造粒呼吸器20。一级造粒机上部与废固粉料定量器16、油渣进料器26，下部通过一级造粒下料阀17连接二级造粒机进料口，二级造粒机下部出口连接二级造粒下料阀18。一级造粒呼吸器19和二级造粒呼吸器20用来保持多极油渣混合造粒机处于微正压状态。
由废固粉料定量器16和废固粉料称重单元14组成废固粉料定量器，完成进料定时定量，通过程序控制给料时间和容积式废固粉料定量器16的频率来精确控制给料量。
油渣改性加热混炼系统包括油渣改性加热混炼机4、轻油回收器7和轻油燃烧机8。油渣改性加热混炼机4上部油渣入口连接二级造粒下料阀18，循环热介质由循环介质入口22进入油渣改性加热混炼机4，由循环介质出口21排出油渣改性加热混炼机4，循环介质入口22和循环介质出口21连接轻油燃烧机8，油渣改性加热混炼机4轻油出口连接到清油回收器7，清油回收器7连接有轻油回收罐10。轻油回收器7可回收全部或者部分轻油，轻油燃烧器8，可利用回收的轻油作为燃料，也可引入天然气或者低热值合成气作为燃料。轻油回收器7回收的轻油组分在70℃～170℃。
油渣改性加热混炼机4可采用板式换热、管壳式换热、双盘管式换热、双刺刀式换热等换热方式。油渣改性加热混炼机4产生的轻油组分，经轻油回收器7回收后，可给轻油燃烧器8供给燃料，也可进入轻油回收罐10回收，轻油回收罐10底部有轻油排料阀25。油渣改性加热混炼机4启动初期的热源由电加热或者蒸汽加热的形式提供。轻油回收系统完成油渣改性加热混炼系统挥发轻油组分的回收和利用，利用轻油燃烧产生热量去加热物料。
油渣降温破碎造粒系统包括油渣降温冷却器5、油渣改性研磨破碎机6及相应冷却循环。油渣改性加热混炼机4下部油渣出口与降温冷却器5油渣入口连通，降温冷却器5油渣出口与油渣改性研磨破碎机6物料入口连通，降温冷却器5设置冷却循环水入口23和冷却循环水出口24，油渣改性研磨破碎机6出口与改性粉料发送器9连通。
油渣改性研磨破碎机6的研磨方式可以是平盘磨、碗式磨、E型磨和辊式磨。经加热混炼后的油渣经油渣降温冷却器5降温冷却至常温后进入油渣改性研磨破碎机6，经油渣改性研磨破碎机6破碎至60～200目，通过改性粉料发送器9经改性粉料发送通道11发送至粉煤仓27，进而返回至粉煤热解气化装置。
破碎研磨后产生的满足60～200目的改性油渣可直接进入粉煤仓，和原料煤粉混合重新进入热解气化反应器中。
热解气化产生的粉料，粉料中含碳粉料为碳含量60wt％(分析基)以上的干煤粉、热解粉料、细灰、气化灰渣等的一种或多种混合。
基于上述装置本发明含水油渣造粒再热解气化的方法包括如下步骤：
步骤一、粉煤热解气化产生的粉料，在废固粉料定量器的程序控制下按一定的进料速率经热解废固粉料收集器1进料，粉煤热解气化产生含水油渣通过高粘性含水油渣收集器2连续进料。
步骤二、以上两种物料进入初步混合系统的一极混合造粒机进行粗混，在程序设定的时间内完成物料第一次混合，本次混合主要完成物料的连续进料和物料80％均匀度；物料然后通过一级造粒下料阀17进入二级混合造粒机进行进一步混合，在二级混合造粒系统实现不低于98％的均匀混合，充分利用粉料的多孔特性吸附油渣中的油分子，并实现混合物的改性，物料完全混合后进入油渣改性加热混炼机4；
步骤三、在油渣改性加热混炼机4密闭加热的条件下实现熔融混合，在高温下强剪切作用使大分子断裂，生成自由基，再与其它种类分子相互结合，生成新型结构的聚合物，实现不同聚合物间性能的优势互补，充分搅拌均匀混合改性油渣；混合的物料加热产生轻组分，轻油燃烧机8燃烧轻组分油品后放出的热量，作为在油渣改性加热混炼机4的热源，轻油回收器7中未消耗轻组分油品回收至轻油回收罐10中，通过轻油排料阀25排出系统进一步利用；
步骤四、改性油渣经过油渣降温冷却器5，该油渣强度提高，形成凝胶结构，弹性模量提高，降至常温具有较强的硬度、较好的可磨指数，具有很好的加工性能；
步骤五、冷却的改性油渣进入油渣改性研磨破碎机6，经油渣改性研磨破碎机6研磨后的60～200目的细料，通过改性粉料发送器9发送至粉煤仓27，进而返回至粉煤热解气化装置反应。
最后应该说明的是：以上实施例仅用于说明本发明的技术方案而非对其限制，尽管参照上述实施例对本发明进行了详细说明，所属领域的普通技术人员应当理解：依然可以对本发明的具体实施方式进行修改或者等同替换，而未脱离本发明精神和范围的任何修改或者等同替换，其均应涵盖在本权利要求范围当中。
技术特征：
1.一种含水油渣造粒再热解气化的装置，其特征在于：包括粉料定量输送系统、油渣连续输送进料系统、初步混合系统、油渣改性加热混炼系统、油渣降温破碎造粒系统和轻油回收系统；
粉料定量输送系统和油渣连续输送进料系统分别与初步混合系统连接，粉料定量输送系统用于将粉煤热解气化产生的粉料按一定进料速率进料送入初步混合系统，油渣连续输送进料系统用于将粉煤热解气化产生的含水油渣连续进料送入初步混合系统，初步混合系统用于将两种物料通过两次混合利用粉料的多孔特性吸附油渣中的油分子，并实现混合物的改性；
初步混合系统与油渣改性加热混炼系统连接，油渣改性加热混炼系统用于将初步混合系统送入的改性油渣在密闭加热的条件下实现熔融混合，混合物料加热产生轻组分；轻油回收系统与油渣改性加热混炼系统连接用于回收混合的物料加热产生的轻组分；
油渣降温破碎造粒系统与油渣改性加热混炼系统连接，将油渣改性加热混炼系统加热后的改性油渣送入油渣降温破碎造粒系统，油渣降温破碎造粒系统用于将油渣降温冷却并研磨破碎成细料，进而返回至粉煤热解气化装置。
2.根据权利要求1所述的含水油渣造粒再热解气化的装置，其特征在于：所述粉料定量输送系统包括热解废固粉料收集器(1)，热解废固粉料收集器(1)仓体上部连接废固粉料除尘单元(12)和废固粉料保护气单元(13)，仓体下部设置废固粉料定量器(16)和废固粉料流化单元(15)，仓体固定在废固粉料称重单元(14)上。
3.根据权利要求1所述的含水油渣造粒再热解气化的装置，其特征在于：所述油渣连续输送进料系统包括高粘性含水油渣收集器(2)和油渣进料器(26)，高粘性含水油渣收集器(2)和油渣进料器(26)连接后与初步混合系统相连。
4.根据权利要求3所述的含水油渣造粒再热解气化的装置，其特征在于：所述高粘性含水油渣收集器(2)和油渣进料器(26)通过镜面处理不锈钢管连接，并通过镜面处理不锈钢管与初步混合系统竖直连接。
5.根据权利要求1所述的含水油渣造粒再热解气化的装置，其特征在于：所述初步混合系统包括多极油渣混合造粒机(3)、一级造粒下料阀(17)、二级造粒下料阀(18)、一级造粒呼吸器(19)和二级造粒呼吸器(20)；多极油渣混合造粒机(3)包括一级造粒机和二级造粒机，一级造粒机上部分别与粉料定量输送系统和油渣连续输送进料系统连接，下部通过一级造粒下料阀(17)连接二级造粒机进料口，二级造粒机下部出口连接二级造粒下料阀(18)，一级造粒呼吸器(19)和二级造粒呼吸器(20)分别设置于一级造粒机和二级造粒机上，用来保持造粒机处于微正压状态。
6.根据权利要求1所述的含水油渣造粒再热解气化的装置，其特征在于：所述油渣改性加热混炼系统包括油渣改性加热混炼机(4)、轻油回收器(7)和轻油燃烧机(8)；油渣改性加热混炼机(4)上部油渣入口连接初步混合系统出料口，油渣改性加热混炼机(4)的循环介质入口(22)和循环介质出口(21)连接轻油燃烧机(8)。
7.根据权利要求6所述的含水油渣造粒再热解气化的装置，其特征在于：所述轻油回收系统包括清油回收器(7)，清油回收器(7)连接有轻油回收罐(10)，油渣改性加热混炼机(4)轻油出口连接到清油回收器(7)。
8.根据权利要求1所述的含水油渣造粒再热解气化的装置，其特征在于：所述油渣降温破碎造粒系统包括油渣降温冷却器(5)和油渣改性研磨破碎机(6)，油渣改性加热混炼系统油渣出口与降温冷却器(5)油渣入口连通，降温冷却器(5)油渣出口与油渣改性研磨破碎机(6)物料入口连通，油渣改性研磨破碎机(6)出口与改性粉料发送器(9)连通，通过改性粉料发送器(9)经改性粉料发送通道(11)发送至粉煤仓(27)。
9.根据权利要求1-8任一项所述的含水油渣造粒再热解气化的装置，其特征在于：所述油渣改性研磨破碎机(6)为平盘、碗式、E型或辊式的研磨破碎机；所述油渣改性加热混炼机(4)采用板式、管壳式、双盘管式或双刺刀式换热方式。
10.基于权利要求1所述装置的含水油渣造粒再热解气化的方法，其特征在于包括如下步骤：
步骤一、粉煤热解气化产生的粉料通过粉料定量输送系统连接进料，粉煤热解气化产生的含水油渣通过渣连续输送进料系统连续进料；
步骤二、以上两种物料进入初步混合系统，经一极混合进行粗混，完成物料的连续进料和物料80％均匀度混合；然后二级混合实现不低于98％的均匀混合，利用粉料的多孔特性吸附油渣中的油分子，并实现混合物的改性，物料完全混合后进入油渣改性加热混炼系统；
步骤三、在油渣改性加热混炼系统密闭加热的条件下实现熔融混合，生成新型结构的聚合物，实现不同聚合物间性能的优势互补，充分搅拌均匀混合改性油渣；混合的物料加热产生的轻组分通过轻油回收系统回收进一步利用；
步骤四、经过油渣改性加热混炼系统熔融混合的改性油渣进入油渣降温破碎造粒系统冷却降至常温，然后进行研磨得到60～200目的细料，细料通过改性粉料发送器(9)发送至粉煤仓(27)，进而返回至粉煤热解气化装置反应。
技术总结
本发明公开一种含水油渣造粒再热解气化的装置及方法，该装置包括粉料定量输送系统，油渣连续输送进料系统、初步混合系统、油渣改性加热混炼系统、油渣降温破碎造粒系统和轻油回收系统；油渣连续输送进料系统、粉料定量输送系统、初步混合系统，完成含水油渣和热解粉料的进料和配比；油渣改性加热混炼系统完成了均匀混合物料加热混炼；油渣降温破碎造粒系统完成混合物料的冷却降温及常温粉碎研磨，细料可直接进入反应器中热解气化反应；轻油回收系统完成轻油组分的回收和利用；通过该装置及方法实现了热解气化产生油渣、热解粉料在闭路循环，不仅解决环保问题，含碳废固也被回收能化利用，该装置具有明显的设计、制造及运行的优势，经济效益明显。
技术研发人员：杨会民;王研;郝婷;靳皎;吴升潇;张健;孔少亮;王武生
受保护的技术使用者：陕西延长石油(集团)有限责任公司
技术研发日：.08.16
技术公布日：.10.22
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