專利名稱：油基鉆井液廢棄物電磁微波處理系統(tǒng)及方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種鉆井液廢棄物處理系統(tǒng)和方法，特別涉及油基鉆井液廢棄物電磁微波處理系統(tǒng)及方法。
背景技術(shù)：
在鉆井施工過程中，要產(chǎn)生大量的鉆屑和廢棄物，由于這些鉆屑和廢棄物受到鉆井液和地層流體的污染，鉆屑和廢棄物中的含油量較高，最高可超過30%，一口井可產(chǎn)生的鉆屑和廢棄物可達(dá)到上百立方米，植物不生、生物死亡，最后會(huì)殃及我們?nèi)祟惖纳妗Ｒ虼藢?duì)油基泥漿鉆屑和廢棄物做無害化處理是環(huán)保的需要，也是我們?nèi)祟惿娴男枰Ｈ我馀欧艜?huì)污染周圍環(huán)境，給我們賴以生存的地球造成無法恢復(fù)的傷害，逐步縮小人類生存的空間。因此對(duì)鉆井過程中產(chǎn)生的鉆屑和廢棄物要經(jīng)過無害化處理才能排放。由于油基鉆井液 廢棄物的自然降解異常困難，同時(shí)人工處理的難度也相當(dāng)大，隨之而來的油基鉆井液廢棄物無害化處理成為推廣使用油基鉆井液的瓶頸問題。目前，對(duì)含油污泥處理較可行的方法是先經(jīng)機(jī)械預(yù)處理，然后進(jìn)行生物處理，其優(yōu)點(diǎn)是處理徹底，但對(duì)低粒度的含油污泥處理效果較差，且不能回收廢油。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種油基鉆井液廢棄物電磁微波處理系統(tǒng)及方法。本發(fā)明的油基鉆井液廢棄物電磁微波處理系統(tǒng)及方法，利用光波、電磁波和微波的綜合熱效應(yīng)，可對(duì)含油污泥中的油水乳狀液破乳分離，使之干化、脫水和廢油汽化，實(shí)現(xiàn)油、水和洛的資源化利用。使鉆屑和廢棄物中的油含量降低到2%以下，達(dá)到國家排放標(biāo)準(zhǔn)。一方面很好地解決了油基鉆井液廢棄物污染的問題，另一方面也減少了油基鉆井液油或合成基的浪費(fèi)。本發(fā)明的技術(shù)方案如下一種油基鉆井液廢棄物電磁微波處理系統(tǒng)，其特征在于，主要由螺旋推料器、鉆屑儲(chǔ)集箱、進(jìn)料口、光波預(yù)熱箱體、電磁振蕩箱體、微波加熱箱體、煙氣冷凝器、出料口組成，螺旋推料器1#連接螺旋推料器2#’螺旋推料器2# 一端設(shè)置在鉆屑儲(chǔ)集箱內(nèi)，將廢棄物送入鉆屑儲(chǔ)集箱內(nèi)，螺旋推料器3#的一端設(shè)置在鉆屑儲(chǔ)集箱內(nèi)，將廢棄物輸出鉆屑儲(chǔ)集箱，螺旋推料器3#的另一端連接進(jìn)料口，進(jìn)料口連接光波預(yù)熱箱體、電磁振蕩箱體和微波加熱箱體，微波加熱箱體上方設(shè)置有煙氣冷凝器，微波加熱箱體出口設(shè)置有螺旋推料器4#，在各箱體內(nèi)設(shè)置有輸送帶，使得廢棄物在各箱體內(nèi)進(jìn)行傳輸。在輸入螺旋輸送器上方設(shè)置有離心機(jī)。在鉆屑儲(chǔ)集箱上方可根據(jù)實(shí)際情況設(shè)置有若干振動(dòng)篩。在進(jìn)料能量抑制器與光波預(yù)熱箱體之間設(shè)置有金屬探測系統(tǒng)。在微波加熱箱體與出料能量抑制器之間設(shè)置有金屬探測系統(tǒng)。出料系統(tǒng)還連接有控制系統(tǒng)。所述油基鉆井液廢棄物電磁微波處理系統(tǒng)還可以設(shè)置溫控防火裝置、噴淋滅火裝置、電器冷卻系統(tǒng)、控制電路防爆裝置、輻射隔離保護(hù)裝置、防凍裝置、防雨裝置或廢氣隔離吸附裝置。所述油基鉆井液廢棄物電磁微波處理系統(tǒng)中的箱體材質(zhì)采用不銹鋼板、連接形式采用緊固件連接。進(jìn)料系統(tǒng)采用斜坡式料倉形式，料倉內(nèi)設(shè)置有強(qiáng)磁攪拌棒?！N油基鉆井液廢棄物電磁微波處理方法，輸入螺旋輸送器安裝在油基鉆井液循環(huán)罐的外側(cè)，直接將除砂器、除泥器或離心機(jī)除下來下來的廢棄物輸送到鉆屑儲(chǔ)集箱中，再由變頻輸入螺旋輸送器送入進(jìn)料系統(tǒng)，通過螺旋輸送器使鉆井液廢棄物依次通過進(jìn)料能量抑制系統(tǒng)、光波預(yù)熱箱體、電磁振蕩箱體、微波加熱箱體，一部分鉆井液廢棄物在微波加熱箱體中變成蒸汽，經(jīng)過設(shè)置在微波加熱箱體上方的煙氣冷凝器進(jìn)行回收并儲(chǔ)存在冷凝油箱中，另一部分鉆井液廢棄物經(jīng)過出料系統(tǒng)成為可排放的固體廢棄物。在光波預(yù)熱箱體中，使廢棄物表面溫度達(dá)到80°C。 在電磁振蕩箱中，使廢棄物溫度升至150°C。微波加熱箱體的頻率為2450土MHz，微波加熱將物料溫度升至220度左右，油汽化分離從微孔中快速揮發(fā)。汽化油通過排煙管道排出箱體外冷凝至40度以下再回收。光波輻射預(yù)熱近距離的光波輻射使廢棄物的表面溫度受熱高于中心和內(nèi)部受熱，光波預(yù)熱段可將物料表面初始溫度由常溫迅速加熱到80度以上，廢棄物表面受熱大于內(nèi)部，廢棄物表面開始膨化產(chǎn)生微孔氣泡。電磁振蕩電磁波穿透作用于廢棄物中心內(nèi)部，廢棄物內(nèi)部中心受熱迅速膨化加劇和表面形成溫度梯度差，內(nèi)部產(chǎn)生氣泡壓力和表面微孔氣泡形成氣壓差，鉆井廢棄物中的油和水開始在微孔氣壓作用下分離，此階段物料溫度升至約150度，油和水的狀態(tài)并不是油包水，水和油分離后水全部被蒸發(fā)殆盡。3、微波加熱微波屬于超高頻電磁波，是介電加熱中最節(jié)能的，微波的能量直接作用在物料負(fù)載上，空氣和金屬箱體不吸收微波，物料接收的是電能轉(zhuǎn)化為微波能的一次轉(zhuǎn)化，無常規(guī)傳導(dǎo)加熱的二次轉(zhuǎn)化。采用2450MHZ的微波頻率每秒可將極性分子振蕩運(yùn)動(dòng)24億5千萬次。廢棄物內(nèi)部和表面在經(jīng)過光波的表面預(yù)熱和電磁分離時(shí)，內(nèi)部和表面形成了內(nèi)小外大致密的膨化微孔，氣壓差和重力將質(zhì)量重的泥土沉淀下端，油分離至上端，微波加熱將物料溫度升至220度左右，油汽化分離從微孔中快速揮發(fā)。4、冷凝回收汽化油通過排煙管道排出箱體外冷凝至40度以下再回收。本發(fā)明的有益效果I、設(shè)備采用疊式組裝，方式合理，運(yùn)輸方便，占地面積小。2、設(shè)備保護(hù)裝置齊全，運(yùn)行安全可靠。設(shè)備裝有金屬探測裝置、控制電路防爆系統(tǒng)、輻射隔離保護(hù)裝置、防凍處理工藝、防雨裝置等。3、工藝簡單，操作方便，在一個(gè)電控柜就可以對(duì)設(shè)備進(jìn)行全程操作。


圖I :電磁微波分離系統(tǒng)總裝俯視2 :電磁微波分離系統(tǒng)示意3 電磁微波分離系統(tǒng)附屬結(jié)構(gòu)示意圖I-螺旋推料器1# 2-螺旋推料器2# 3-鉆屑儲(chǔ)集箱4_螺旋推料器3# 5_進(jìn)料口 6-電磁微波分離系統(tǒng) 7-出料口 8-螺旋推料器4# 9-煙氣出料能量抑制器10-金屬探測器11-進(jìn)料能量抑制器61-煙氣冷凝器62-輸送帶63-光波預(yù)熱箱體64-電磁振蕩箱體65-撬裝系統(tǒng)、66-微波加熱箱體
具體實(shí)施例方式規(guī)模5噸時(shí)間2012年7月處理方式異地處理處理過程與結(jié)果每小時(shí)至少處理2噸的含油巖屑，初始含油20-30%左右，土壤中含水5%左右。微波加熱后水汽蒸發(fā)排潮，加熱后剩余5%的油。利用微波設(shè)備對(duì)含油物料加熱到150度左右，電磁微波設(shè)備每天使用時(shí)間為不超過12小時(shí)，中間帶休息時(shí)間。設(shè)備總長度不超過11米，寬度不超過3米，整機(jī)需要防爆配置。并要求做防雨配置。微波加熱干燥，干燥前總物料的含油率在30%左右，干燥后稱重計(jì)算脫油率達(dá)到了 95%，微波加熱后立即用遠(yuǎn)紅外測溫儀測試物料表面最高溫度不超過150度，加熱后的物料經(jīng)過貴方測試最終含油率不到5%。中心溫度不超過220度。未達(dá)到白油的閃點(diǎn)。箱體為304不銹鋼，其它電源架和支架采用202不銹鋼；整機(jī)外觀為全不銹鋼材料。(一 )微波設(shè)備技術(shù)指標(biāo)I、系統(tǒng)組成微波加熱箱體、微波發(fā)生器(水冷散熱)、微波抑制系統(tǒng)、物料輸送系統(tǒng)(隔爆電機(jī))、熱風(fēng)輸送系統(tǒng)(物料預(yù)熱及箱體溫度氣氛)、控制與檢測系統(tǒng)；2、使用環(huán)境I)輸入電源三相五線380V±10% 50Hz±l%2)配電功率138KVA3)環(huán)境溫度0 40°C4)其它要求相對(duì)濕度彡80%3、微波系統(tǒng)I)微波頻率2450 ± 50MHz2)微波功率輸出功率100KW (功率分段可調(diào))3)微波箱體數(shù)量8個(gè)4)設(shè)備尺寸(長 X 寬 X 高)13200mmX 1750mmX 1800mm5)微波設(shè)備整機(jī)外觀采用不銹鋼磨砂板制造；6)微波饋入部位頂部饋入
7)微波抑制器開口凈高度進(jìn)口 70_，出口 70_ ；8)冷卻方式磁控管(水冷散熱)、變壓器(油浸水冷散熱)。9)微波泄漏與電氣安全標(biāo)準(zhǔn)a、符合國家GB10436-89標(biāo)準(zhǔn)
b、符合國家GB5226電氣安全標(biāo)準(zhǔn)10)為便于清掃，設(shè)有打掃衛(wèi)生的大開口門，采用當(dāng)代高新技術(shù)的防微波泄漏的扼流裝置，大面積可視窗(有燈光)，設(shè)有開門自動(dòng)斷電保護(hù)裝置。頂板燈光口全封閉。箱內(nèi)拖棍軸頭采用固定式連接防止打火。4、進(jìn)出料系統(tǒng)和微波抑制器I)設(shè)備的進(jìn)料區(qū)(機(jī)頭)長度約800mm,出料區(qū)(機(jī)尾)長度約750mm。2)設(shè)備進(jìn)、出料端各裝有1200mm抑制器通道；進(jìn)料開口凈高度為70mm，出料口高度 70mm。抑制器設(shè)計(jì)采用隔離式原理、防止微波泄漏超過國家規(guī)定指標(biāo)5mW/cm2。(我公司執(zhí)行小于3mw/cm2)5、干燥箱體I)干燥段由8個(gè)微波箱體組成，箱體長1170mm，內(nèi)箱體寬度1240mm(聚四氟乙烯玻纖密網(wǎng)狀傳送帶寬度約1050mm)。內(nèi)箱體采用304不銹鋼磨砂板制造。采用外法蘭聯(lián)結(jié)。內(nèi)箱體外側(cè)面配置各75mm厚度的保溫層，外配不銹鋼覆板。8個(gè)干燥箱總長度共為9360mm。輸送帶距離地面850_。2)為便于清掃和觀察操作，每個(gè)箱體都設(shè)有打掃衛(wèi)生的大開口門可視觀察窗，窗門采用鋼化玻璃防止高溫炸裂。采用精密的防微波泄漏的扼流裝置，有開門自動(dòng)斷電保護(hù)功能。3)箱體的支架采用I. 5mm厚202不銹鋼板無骨架設(shè)計(jì)制造,做到牢固可靠。設(shè)計(jì)承重支撐腳，做到平穩(wěn)、有力、美觀。4)微波變壓器架寬約500mm，變壓器架設(shè)置于微波加熱箱體的側(cè)面，變壓器、高壓硅堆、高壓電容均設(shè)置在變壓器架上，外部做罩密閉與環(huán)境風(fēng)不發(fā)生反應(yīng)，避免與氣體接觸。5)加熱箱體頂部配置75mm厚保溫板,箱體兩側(cè)面配置75mm厚保溫板,底部配置50mm厚保溫板。6)配置熱電偶儀表在熱風(fēng)充入管口，帶模擬量輸出信號(hào)，熱風(fēng)溫度達(dá)到125度即刻停止工作，低于115度再次啟動(dòng)加熱。7)采用兩套熱電偶測溫儀表測溫，帶模擬量輸出信號(hào)，熱風(fēng)溫度達(dá)到125度即刻停止工作，低于115度再次啟動(dòng)加熱。連接管道采用不銹鋼制造，外包保溫棉。熱源由使用方配置。8)第三箱體和第捌箱體之間各配置三個(gè)160mm*160mm排潮口。配置一個(gè)熱電偶測溫儀監(jiān)控出風(fēng)口的溫度。6、傳動(dòng)系統(tǒng)I)傳動(dòng)電機(jī)功率3KW (隔爆電機(jī))2)傳動(dòng)速度0 5米/分(變頻可調(diào))
3)調(diào)速形式變頻調(diào)速4)輸料形式采用聚四氟乙烯玻纖密網(wǎng)帶(網(wǎng)孔,傳輸帶兩邊翅起防止物料運(yùn)行時(shí)脫落?？赡蜏?00度，配置自動(dòng)糾偏裝置，可調(diào)輸送帶的粗調(diào)和微調(diào)。用戶需提供氣源(O. 5MPa)。普通空氣壓縮機(jī)的氣源；7、控制系統(tǒng)I)控制方式普通按鈕控制。2)調(diào)溫方式、位置及設(shè)備規(guī)格、型號(hào)非接觸遠(yuǎn)紅外測溫儀、HC300/SWP3)測溫范圍、精度0 300°C 4)微波功率調(diào)節(jié)范圍0 100KW(功率可調(diào))5)其他門開關(guān)到位8點(diǎn)(在工作狀態(tài)開啟爐門、保護(hù)斷電)。8、排潮回收、水冷卻系統(tǒng)I)設(shè)備配置3個(gè)排潮回收口，以便水分及時(shí)排走。2)排濕管道不銹鋼管道。3)排濕2. 2kw三相多翼式離心風(fēng)機(jī)壹臺(tái)。耐高溫防爆，用戶配套。4)冷卻水池提供一個(gè)15立方循環(huán)水，常儲(chǔ)水量14立方(用戶配套)也可購買市場上的循環(huán)散熱水裝置使用。5)循環(huán)水泵壹臺(tái)和水管管道用戶按現(xiàn)場自配。6)要求進(jìn)水溫度常年低于35度，進(jìn)水壓力在O. 35MPa，回水壓力小于O. 2MPa ；/jC無雜質(zhì)和浮游生物防止堵塞管路。
權(quán)利要求
1.一種油基鉆井液廢棄物電磁微波處理系統(tǒng)，其特征在于，主要由螺旋推料器(1、2、4、8)、鉆屑儲(chǔ)集箱(3)、進(jìn)料口(5)、光波預(yù)熱箱體(63)、電磁振蕩箱體(64)、微波加熱箱體(66)、煙氣冷凝器(61)、出料口(7)組成，螺旋推料器1# (I)連接螺旋推料器2# (I)，螺旋推料器2#(1) —端設(shè)置在鉆屑儲(chǔ)集箱(3)內(nèi)，將廢棄物送入鉆屑儲(chǔ)集箱(3)內(nèi)，螺旋推料器3# (2)的一端設(shè)置在鉆屑儲(chǔ)集箱內(nèi)，將廢棄物輸出鉆屑儲(chǔ)集箱(3)，螺旋推料器3# (2)的另一端連接進(jìn)料口(5)，進(jìn)料口(5)連接光波預(yù)熱箱體(63)、電磁振蕩箱體￠4)和微波加熱箱體(66)，微波加熱箱體上方設(shè)置有煙氣冷凝器(61)，微波加熱箱體￠6)出口設(shè)置有螺旋推料器4# (8)，在各箱體內(nèi)設(shè)置有輸送帶(3)，使得廢棄物在各箱體內(nèi)進(jìn)行傳輸。
2.如權(quán)利要求I所述的處理系統(tǒng)，其特征在于，在煙氣冷凝器(61)外設(shè)置有煙氣出料能量抑制器(9)。
3.如權(quán)利要求I所述的處理系統(tǒng)，其特征在于，在進(jìn)料口和光波預(yù)熱箱體之間還依次設(shè)置有金屬探測器(10)和進(jìn)料能量抑制器(11)。
4.如權(quán)利要求I所述的處理系統(tǒng)，所述箱體材質(zhì)采用不銹鋼板，連接形式采用緊固件連接。
5.一種鉆井液廢棄物電磁微波處理方法，其特征在于，該方法包括以下步驟螺旋推料器1#和2#連接并安裝在油基鉆井液循環(huán)罐的外側(cè)，直接將除砂器、除泥器或離心機(jī)除下來下來的廢棄物輸送到鉆屑儲(chǔ)集箱中，再由螺旋推料器3#經(jīng)過送料口送入進(jìn)料系統(tǒng)，通過輸送帶使鉆井液廢棄物依次通過光波預(yù)熱箱體、電磁振蕩箱體、微波加熱箱體，一部分鉆井液廢棄物在微波加熱箱體中變成蒸汽，經(jīng)過設(shè)置在微波加熱箱體上方的煙氣冷凝器進(jìn)行回收并儲(chǔ)存在冷凝油箱中，另一部分鉆井液廢棄物經(jīng)過出料系統(tǒng)成為可排放的固體廢棄物。
6.如權(quán)利要求5所述的方法，其特征在于，在光波預(yù)熱箱體中，控制光波預(yù)熱使廢棄物表面溫度達(dá)到80°C。
7.如權(quán)利要求5所述的方法，其特征在于，在電磁振蕩箱中，控制電磁振蕩使廢棄物溫度升至150°C。
8.如權(quán)利要求5所述的方法，其特征在于，微波加熱箱體的頻率為2450土MHz，控制微波加熱使物料溫度升至220度左右。
9.如權(quán)利要求5所述的方法，其特征在于，汽化油通過煙氣冷凝器排出并在冷凝油箱中冷凝至40度以下再回收。
全文摘要
本發(fā)明涉及鉆井液廢棄物處理系統(tǒng)和方法，特別涉及油基鉆井液廢棄物電磁微波處理系統(tǒng)及方法。利用光波、電磁波和微波的綜合熱效應(yīng)，可對(duì)含油污泥中的油水乳狀液破乳分離，使之干化、脫水和廢油汽化，實(shí)現(xiàn)油、水和渣的資源化利用。使鉆屑和廢棄物中的油含量降低到2％以下，達(dá)到國家排放標(biāo)準(zhǔn)。一方面很好地解決了油基鉆井液廢棄物污染的問題，另一方面也減少了油基鉆井液油或合成基的浪費(fèi)。
文檔編號(hào)C02F11/12GK102826729SQ20121033639
公開日2012年12月19日 申請日期2012年9月13日 優(yōu)先權(quán)日2012年9月13日
發(fā)明者劉緒全, 楊金榮, 劉義元, 金克武, 夏志敏, 蔡國濱, 宋元森, 王發(fā)友, 王超 申請人:中國石油集團(tuán)長城鉆探工程有限公司