五、熱裂解技術(shù)的基本原理 1、熱裂解設(shè)備 熱裂解需要諸多專業(yè)的設(shè)備,主要包括進料系統(tǒng),該系統(tǒng)為外配套設(shè)備,主要對固廢處理,對其進行擠壓和傳輸,送至一次燃燒室;一次燃燒室是熱裂解的核心區(qū)域,固廢在缺氧、高溫環(huán)境下生成有機氣體,干燥處理后送至二次燃燒室。在一次燃燒室殘留的固廢經(jīng)工藝處理后,和輸送的氧氣燃燒生成殘留物。一般來講,二次燃燒室的時間、溫度可調(diào)整,經(jīng)過科學(xué)的生產(chǎn)工藝,生成所需產(chǎn)物。 熱裂解設(shè)備 廢舊輪胎熱裂解處理設(shè)備 目前市面上最先進的廢舊輪胎熱裂解處理設(shè)備當(dāng)屬全自動連續(xù)式廢舊輪胎熱裂解處理設(shè)備。全自動連續(xù)式廢舊輪胎熱裂解處理設(shè)備配置PLC集成化控制系統(tǒng),自動化程度高,人員配備需求量小,可24小時連續(xù)進料,連續(xù)排渣,安全環(huán)保前提下實現(xiàn)長時期滿負荷不間斷連續(xù)穩(wěn)定運行,是經(jīng)過產(chǎn)業(yè)化市場應(yīng)用的目前比較先進的廢舊輪胎熱裂解處理裝備。 (1)自動化程度高:連續(xù)式廢舊輪胎熱裂解處理設(shè)備通過PLC自動化智能控制系統(tǒng),對每個單體設(shè)備、工藝控制點進行實時監(jiān)控、采集、顯示、計算、處理并發(fā)出相應(yīng)的指令,自動糾偏、自動報警,真正實現(xiàn)智能化安全操作,人員配備需求量低; (2)連續(xù)生產(chǎn)性強:連續(xù)式廢舊輪胎熱裂解處理可連續(xù)進料,連續(xù)排渣,無需反復(fù)停頓冷卻再排渣,節(jié)省無效時間段,節(jié)能高效; (3)安全環(huán)保系數(shù)高:與間歇式熱裂解處理設(shè)備的敞開式進料排渣方式相比,連續(xù)式設(shè)備采用密閉式雙向排渣設(shè)計,保證固體產(chǎn)物在密閉設(shè)備及管路中輸送,無粉塵泄露和揚塵現(xiàn)象,安全環(huán)保系數(shù)更高。 (4)處理量大效率高:連續(xù)式廢舊輪胎熱裂解處理設(shè)備單臺最小處理量在15噸/天,最大處理量在50噸以上,單臺設(shè)備一次進料更多,處理量更大,生產(chǎn)效率更高。 2、油泥熱裂解處理 油泥熱裂解處理現(xiàn)場 油泥處理再生設(shè)備 石油開采過程中通常會產(chǎn)生很多的含油污泥,若得不到及時、有效的處理,將嚴重破壞環(huán)境。目前,熱裂解法針對含油污泥的處置,已從試驗轉(zhuǎn)變?yōu)閷嵺`。熱裂解屬于無害化技術(shù),相較于焚燒法,雖然專業(yè)性、投資高,但是處置效果好。具體操作中,先對含油污泥進行脫水干燥處理,然后送至爐窯熱解,此時要求溫度處于500~600℃。在無氧環(huán)境下,含油污泥重組,此過程需添加氮氣。經(jīng)由熱裂解處理后,污泥殘渣可達排放標(biāo)準??傊?,熱裂解技術(shù)是一種相對成熟的處置含油污泥的技術(shù),我國多數(shù)的油田已開始使用該技術(shù)處置含油污泥,并取得一定的效果,說明熱裂解技術(shù)大范圍推廣成為可能。 (1)油泥的基本特征及類型 因為油泥的成因復(fù)雜,所以其性質(zhì)多種多樣、種類繁多,油泥大多是水、泥、油、其它雜質(zhì)混合而成,處理比較困難。根據(jù)油泥成因不同,油泥分為以下幾種類型: 01 落地油泥 油田生產(chǎn)過程中,會有部分石油無法充分回收,泄漏到地上;石油運輸過程中,也會有石油泄漏;石油裝置和油井拆卸過程中出現(xiàn)滴油、跑油、冒油等情況;油井井噴或放噴后部分石油無法回收也會落到地上。以上情況都會形成有原油氣味的落地油泥,落地油泥由于與泥混合,多呈棕黑色,水分大。 02 罐底油泥 石油儲運過程匯總會造成很多污染,除了運輸過程會有泄漏,存儲時間長、存儲不當(dāng)都會有污染。存儲時間長,石油中的高熔點蠟、瀝青質(zhì)、膠質(zhì)、所夾帶的沙粒、泥土、重金屬鹽類等無機雜質(zhì)因密度差便會和水一起沉降積累在油罐底部,形成又黑又稠的膠狀物質(zhì)。這種膠狀物質(zhì)內(nèi)含雜質(zhì)長時間存在,會有有害氣體產(chǎn)生,但其含油量很高,所以稱罐底油泥。 03 地面溢油 油田區(qū)域范圍內(nèi),包括沿海、農(nóng)用、砂石等土壤,容易出現(xiàn)地面溢出油,地面溢出油包括原油、成品油,油田區(qū)域出現(xiàn)地面溢油的原因有多種,比如采油過程中油管斷裂、采油過程中抽油機出現(xiàn)問題、清理鉆井設(shè)備、停產(chǎn)維修、集輸管線斷裂引起的泄漏、原油煉制加工等環(huán)節(jié)均能產(chǎn)生地面溢油,從而形成油泥。 04 煉油廠含油污泥 煉油廠的油泥產(chǎn)生量很大,而且油泥含量復(fù)雜,降解難、沉降難、濃縮難、處理難,煉油廠污水處理系統(tǒng)會產(chǎn)生大量油泥,包括隔油池的底泥、浮選池的浮渣、剩余活性污泥。煉油廠含油污泥的性質(zhì)復(fù)雜,處理難度較大。 (2)廢油泥處理再生設(shè)備 廢油泥處理再生設(shè)備,是當(dāng)今國內(nèi)外普遍使用的油泥無害化處理技術(shù)。 01 將廢油泥裝入連續(xù)式熱裂解油泥處理設(shè)備中,餾出油蒸汽,油氣通過冷凝器,可液化部分冷凝為混合油,不可液化部分送入燃燒室燃燒給主爐加熱,這樣既節(jié)約了燃料資源,又不會污染環(huán)境。 02 燃燒后產(chǎn)生的煙氣進入噴淋塔,與水泵抽送的堿液混合,此時堿液中的堿性物質(zhì)與煙氣中的酸性物質(zhì)發(fā)生酸堿中和反應(yīng),達到清除煙氣中酸性物質(zhì)的目的。煙氣氣體經(jīng)酸堿中和后,通過吸附塔中的填料除去煙氣氣體中的殘余堿液,流回水池內(nèi),清潔的煙氣外排,完成煙氣的脫硫除塵處理。 03 裂解后的廢油泥渣,通過配比系統(tǒng)制成磚塊和防塌劑。 04 冷凝后的毛油,加入分餾處理器加熱,通過催化重整工藝,餾出油蒸汽,油蒸汽通過冷凝器,分餾出基礎(chǔ)燃料油,經(jīng)沉淀過濾化學(xué)處理,加入各種添加劑,整理成為合格的燃料油。 3、廢輪胎熱裂解處理 隨著汽車行業(yè)的發(fā)展,居民購車量不斷增加,汽車逐漸成為出行必備品。此背景下,廢舊輪胎的數(shù)量持續(xù)上漲。對于廢舊輪胎的處理,目前也有很多種方法,如制膠、翻新、熱裂解等,其中熱裂解憑借諸多優(yōu)勢,得到多個國家的認可。輪胎的成分是橡膠,熱裂解過程中會產(chǎn)生炭、油和氣。其中,熱解氣的主要成分是碳氫、氫氣組合烴類,含氧量極少。熱解氣為熱能,可以重復(fù)使用,是一種價值極高的分解產(chǎn)物,有助于實現(xiàn)垃圾的無害化處理。熱解油黏度低,熱度高,芳香烴含量高,在一次和二次反應(yīng)時易受時間和溫度影響?,F(xiàn)階段,熱解油已作為燃料廣泛使用。熱解炭是輪胎熱解過程中產(chǎn)生的,溫度達500℃時產(chǎn)量更高??赏ㄟ^不同工藝回收利用,但是熱解炭有害元素多,利用程度有限。利用熱裂解技術(shù)處置廢舊輪胎,可有效回收利用相關(guān)資源,但考慮到此工藝復(fù)雜,影響因素多,目前尚未大范圍地應(yīng)用,在未來的研究實驗中,應(yīng)重點提高對廢液、廢氣體的回收率,提升熱解炭的質(zhì)量。 土法煉油采用的是立式土爐,立式土爐類似一個大圓桶,周圍用磚砌好,采用底部加熱的方式,燃料一般選擇炭黑或者煤來加熱,污染相當(dāng)嚴重。立式土爐對廢舊輪胎加熱后產(chǎn)生的油氣會進入水箱冷凝器中進行冷凝,冷凝效果一般,出油率較低,且尾氣中仍然含有部分油氣,氣味異常刺鼻,對環(huán)境的污染很大,所以立式土爐已被國家逐步取締;而新式的廢舊輪胎熱裂解煉油設(shè)備采用回轉(zhuǎn)臥式爐,采用16mm厚鍋爐專用鋼板,耐高溫耐腐蝕?;剞D(zhuǎn)臥式爐的加熱燃料主要是采用燃油或者天然氣,是國家目前允許使用的燃料,不會對環(huán)境造成負擔(dān)。 其中:裂解所得常溫下不凝的氣體為熱解氣,主要以甲烷為主,還含有少量C2-C4 的烴類物質(zhì)和氫氣,其成分類似天然氣;裂解所得有機液體為熱解油,是一種包含汽油餾分、柴油餾分和重油的混合再生油,一般作為煉油廠的原料油,用于提取汽柴油組分的基礎(chǔ)油,或直接作為燃料油使用;裂解所得固體為炭黑和鋼絲,炭黑的幾項主要指標(biāo)達到或超過工業(yè)炭黑 N660 和 N772 標(biāo)準,可用于斜膠輪胎中的內(nèi)層簾布膠層、內(nèi)襯膠層等配方中,此外,還可以廣泛用于電纜、膠帶、密封件等橡膠制品中;鋼絲可以作為噴砂鋼丸等使用。 工藝流程 廢舊輪胎土法煉油和熱裂解煉油這兩種煉油工藝雖然說原理是一樣的,但是工藝流程卻大有不同,加熱、冷卻的方式也不同。土法煉油設(shè)備采用立式爐,處理量小,效率低,裂解不夠充分;熱裂解煉油設(shè)備采用旋轉(zhuǎn)臥式爐,處理量大,加熱效率高,保溫效果好,裂解率高達98%。土法煉油采用水箱式的冷卻方式,冷卻面積小,導(dǎo)致油氣冷卻不充分,出油率低;廢舊輪胎熱裂解煉油設(shè)備采用創(chuàng)新型三階段冷凝系統(tǒng)(立式冷凝器、列管式冷凝器、冷凝塔)冷卻面積大,冷卻效果好,出油率能保持在40%-45%左右。 在環(huán)保處理方面,土法煉油設(shè)備只有簡單的水處理,煉油過程中不但有黑煙而且還會產(chǎn)生刺鼻的異味,造成嚴重的環(huán)境污染。而河南東盈廢舊輪胎熱裂解環(huán)保設(shè)備采用組合式除味設(shè)備(脫硫除味塔)、除塵設(shè)備(脫硫除塵塔、水膜除塵器、脈沖除塵器)處理異味和煙塵,實現(xiàn)達標(biāo)排放。尾氣經(jīng)過凈化處理后通過循環(huán)加熱系統(tǒng)回爐燃燒提供熱能,節(jié)能環(huán)保,符合國家環(huán)保要求。 在工信部最新發(fā)布的《廢舊輪胎綜合利用行業(yè)規(guī)范條件(2020年本)》中明確表示,國家支持使用連續(xù)式廢輪胎熱裂解工藝和設(shè)備實現(xiàn)廢舊輪胎綜合再生循環(huán)利用,成功助力“黑色污染”轉(zhuǎn)變?yōu)椤昂谏S金”。 4、生活垃圾熱裂解處理 生活垃圾裂解處理現(xiàn)場 現(xiàn)階段,生活垃圾的處置方法比較多,但是處置結(jié)果均影響著生態(tài)環(huán)境。基于此,開始利用熱解氣體焚燒法進行處置,此方法是各種方法結(jié)合后形成的。生活垃圾經(jīng)過熱解后分離有害金屬,殘留物再進行燃燒(在無氧環(huán)境下操作),減少有害物質(zhì)的氧化和殘留。同時,無氧環(huán)境下進行燃燒,不會生成CuCl2,更不會生成二噁英。熱解過程在反應(yīng)器內(nèi)進行,常用反應(yīng)器為回轉(zhuǎn)窯反應(yīng)器、流化床反應(yīng)器、固定床反應(yīng)器,這些反應(yīng)器各有優(yōu)點和缺點,其中回轉(zhuǎn)窯反應(yīng)器操作簡單,熱解反應(yīng)不徹底;流化床反應(yīng)器效率高,物料用量少,但對設(shè)備的要求較高,增加成本;固定床反應(yīng)器效率高,適用于多種原料,但單次處理量較小。因此,在選擇處置設(shè)備時,應(yīng)結(jié)合實際情況。而借助熱裂解技術(shù)處置生活垃圾過程中,可直接借助垃圾處理產(chǎn)生的熱量發(fā)電,有助于節(jié)約電能,避免環(huán)境污染。 六、應(yīng)用前景與展望 生物質(zhì)能是我國農(nóng)村生活用能和部分生產(chǎn)用能的主要資源。近幾年來,我國農(nóng)村年總能耗量是3.3—3.5億噸標(biāo)準煤,其中生活用能的消費掏成是:薪柴占40%,秸桿43%,煤炭12.5%,其它占4.5%(T)。上述能源消費結(jié)構(gòu)反映出,一是由于薪柴和礦物能源不足,每年要低效率地直接燒掉約2.3億噸秸桿,造成秸桿不能還田,土壤有機質(zhì)下降,二是每年至少要燒掉1.8憶噸薪柴,遠遠超過了薪炭能源的合理提供量(8858萬噸)的承受能力,導(dǎo)致森林資源過度揀采。因此,為了解決農(nóng)村能源不足和生態(tài)環(huán)境日趨惡化的現(xiàn)狀,在開發(fā)生物質(zhì)資源的同時,應(yīng)用生物質(zhì)熱裂解技術(shù)提高生物質(zhì)利用的轉(zhuǎn)化率,將生物質(zhì)能轉(zhuǎn)化為商品能源是出路之一。 從我國薪炭林應(yīng)用來講,我國林業(yè)用地和森林資源分布極不平衡,廣大平原地區(qū)人多地少,林業(yè)用地嚴重不足,山區(qū)則相對人少地多,林業(yè)用地比較豐富,因此各地薪柴能源余缺不均。由于薪柴本身無一定規(guī)格難以成為商品,同時,薪柴能量密度低,遠距離收集運輸尚存困難,這樣我國主要林區(qū)每年都有大量薪柴被白白燒掉,嚴重缺柴地區(qū)連樹根也作燃料,所以通過林業(yè)廢棄物的熱裂解將其轉(zhuǎn)化成木炭,生物油和可燃氣等熱值高的商品能源,作到物以盡用,以豐補缺,將有重要意義。 展望未來,隨著廢輪胎領(lǐng)域法律框架逐步完善,土法煉油的市場空間將被擠壓,政策有望打通從“回收輪胎-熱裂解處置”的全鏈條,為熱裂解市場帶來提升空間。 熱裂解技術(shù)是近年來有機廢棄物處理領(lǐng)域的新興方法,是實現(xiàn)有機廢棄物無害化、減量化、資源化處理的一種有效方式。近年來,在政府主管部門的積極倡導(dǎo)和行業(yè)協(xié)會大力推動下,中鋼研、青島雙星等國內(nèi)多家企業(yè)也正在投入大量人力、財力從事裂解相關(guān)工藝技術(shù)研發(fā),這為廢輪胎熱裂解行業(yè)的發(fā)展注入了新動力,努力推動行業(yè)的健康發(fā)展。 熱裂解工藝技術(shù)在不斷規(guī)范,技術(shù)裝備水平也在不斷提升,應(yīng)用領(lǐng)域不斷拓寬,熱裂解行業(yè)的生產(chǎn)條件已經(jīng)發(fā)生了質(zhì)的飛躍,技術(shù)愈發(fā)成熟,業(yè)界的信心進一步增強??梢灶A(yù)見,在不遠的將來,隨著更多致力于環(huán)保事業(yè)、有社會責(zé)任感企業(yè)的加人,以及我國先進的連續(xù)化熱裂解處理技術(shù)裝備的推廣應(yīng)用,必將帶動我國廢輪胎、污油泥等有機廢棄物處理領(lǐng)域步入一個規(guī)范化、快速化發(fā)展的新時代,使行業(yè)呈現(xiàn)出一種前所未有的綠色環(huán)保新氣象。 七、參與方式 關(guān)于熱裂解可選擇以下方式進行參與: 1、聯(lián)合科研院所,參與熱裂解相關(guān)課題研究。 2、參與熱裂解材料回收行業(yè)。 3、尋求市場機遇,結(jié)合我單位基建優(yōu)勢,參與熱裂解廠房建設(shè)。 4、合作開發(fā),定位熱裂解材料種類,參與投資建設(shè)開發(fā)。 以上合作方式僅作參考,實際方式需結(jié)合具體情況重新定位。 |
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