專利名稱：廢水、鉆井廢泥漿和發(fā)動機廢氣現(xiàn)場綜合處理方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種廢水、鉆井廢泥漿和發(fā)動機廢氣現(xiàn)場綜合處理方法，利用發(fā)動機 余熱為熱源、發(fā)動機廢氣為載氣，通過蒸發(fā)冷凝使廢水凈化，通過流化干燥回收廢泥漿的有 效成分，通過高溫流化分解使廢泥漿渣無害化，發(fā)動機廢氣同時得到凈化、排氣噪音降低。
技術(shù)背景廢水、鉆井廢泥漿和發(fā)動機廢氣處理是鉆井現(xiàn)場必須解決的環(huán)保問題?，F(xiàn)有技術(shù) 處理廢水的方法主要是化學凈化達標排放、處理廢泥漿的方法是固化填埋或焚燒，處理發(fā)動 +幾廢氣的方法目前主要是加消音器降噪。存在的主要問題是受化學凈化費用、能源消耗、 工藝裝置的操作管理、井場周邊環(huán)境容量等因素的限制，上述將廢水、廢泥漿和發(fā)動機廢氣 分別處理的方法成本高、并且遺留環(huán)境隱患。發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明公開一種以廢治廢利用循環(huán)冷卻水余熱多效蒸發(fā)處理廢水、發(fā)動機廢氣余 熱流態(tài)化千燥及高溫熱分解處理廢泥漿、同時去除廢氣有害物質(zhì)并降低排氣噪聲的的集成方 法。以一臺功率為500 kW的柴油發(fā)動機為例，至少可以同時處理廢水900 kg/h并使其中的 90~95%以冷凝水形態(tài)回收、處理含固率10~40%的廢泥漿260 kg/h并使之分散成霧滴與 20(K380X:的發(fā)動機廢氣逆流接觸傳熱傳質(zhì)最后在流化床內(nèi)升溫達到固相顆粒無害化或以超 細粉體形態(tài)回收，同時發(fā)動機廢氣與流化床內(nèi)顆粒及流化床上方霧滴進行動量熱量和質(zhì)量傳 遞而降溫、降噪并用廢水洗滌去除有害物質(zhì)，總的外加動力消耗不超過30kW。本發(fā)明主要發(fā)明思想是由三效降膜蒸發(fā)裝置K廢水循環(huán)泵2、文丘取洗滌器3及連接 贊件完成廢水蒸發(fā)冷凝回收和發(fā)動機廢氣洗滌的操作三效降膜蒸發(fā)裝置1由上至下分段為 第三效、第二效和第一效，各效選用相同結(jié)構(gòu)(見朱家驊等編，《化工原理(上)》，科學出 版社，2005， p.376),廢水在液柱推動下通過連接各效的管件自上而下流經(jīng)各效降膜蒸發(fā)管 內(nèi)蒸發(fā)、蒸汽自下而上流經(jīng)各效降膜管間冷凝、冷凝液自動回流收集，廢水蒸發(fā)殘液從第 效降膜加熱段丌設(shè)的出口進入廢水循環(huán)泵2、加壓后通過該泵的出口管路分支到三效降膜蒸 發(fā)裝置1頂部的廢水進口和文丘甩洗滌器3的喉部80~110"的熱水通過第一效降膜加熱段 的冷卻水進口與出口在管間循環(huán)釋放熱量使一部分70~95^的廢水發(fā)生一效蒸發(fā)、 一效蒸汽 在第二效降膜加熱段管間冷凝放熱使另一部分50^0X:的廢水發(fā)生二效蒸發(fā)、二效蒸汽在第 三效降膜加熱段管間冷凝放熱乂使3"0TC的廢水發(fā)生三效蒸發(fā)，從而使循環(huán)水余熱凈化廢 水變成冷凝水回流收集、能效達到0.8~0.9 kg /1000 kJ。同時由雄化床7、袋式收塵器8、尾氣引風機9、文丘里洗滌器3、氣液分離器4、廢泥 漿鐮5、泥紫泵6及連接管件完成廢泥漿流態(tài)化干燥回收超細泥槳粉或高溫熱分解以及尾氣洗滌的操作，流化床7(結(jié)構(gòu)見朱家辨等編i《化工原理(上)》，科學出版社，2005， pp.218 222)下部丌設(shè)廢氣進口、上部開設(shè)尾氣與超細粉出口和泥漿噴霧進口、中部開設(shè)顆粒出口可 以根據(jù)需要^閉，市售袋式收塵器8上部開設(shè)尾氣出口、下部開設(shè)回收泥漿粉體的出口可以 根據(jù)需要啟閉，市售文丘里洗滌器3的上部開設(shè)尾氣進口、下部與市售氣液分離器4連接， 尾氣從氣液分離器4頂部排放，市售尾氣引風機9使發(fā)動機排氣口壓力保持在大氣壓上下波 動不超過200Pa;利用20(K380"C溫度范圍內(nèi)排放的發(fā)動機廢氣為流化氣，余熱使在流化床7 上部空間分散成100~200微米霧滴的廢泥漿的水份蒸發(fā)后固形物涂布在床內(nèi)100~120"充分 流化的堅硬顆粒表面干燥并碰撞磨細成10~20微米粒徑超細粉隨流化氣一起流經(jīng)袋式收塵器 8而回收、或在床內(nèi)升溫到21(^350"C使有機物分解達到無害化排放，廢氣余熱處理含固率 10~40%廢泥漿的能效達到6WK720 kg /1000 kW柴油發(fā)動機。廢氣通過袋式收塵器8由尾氣 引風機9送往文丘里洗滌器3用廢水蒸發(fā)殘液洗滌后排放，5~10%的洗滌液加入廢泥漿處理。 上述連續(xù)操作的過程同時去除了發(fā)動機廢氣所含大部分有害物質(zhì)、排氣噪音分貝降低50%。本發(fā)明技術(shù)要點之一是根據(jù)發(fā)動機高效運行所要求的冷卻水最佳溫度T申設(shè)計-鄰廢水 蒸發(fā)溫度Teval和相應(yīng)的蒸發(fā)傳熱系數(shù)K,使發(fā)動機冷卻水余熱蒸發(fā)廢水的強度達到14~20 kg / (h，m2)、在--效廢水蒸發(fā)溫度TCTal和大氣溫度Tc之間確定合適的二效廢水蒸發(fā)溫度Twa2和三效廢水蒸發(fā)溫度T^3以及相應(yīng)的蒸發(fā)傳熱系數(shù)K2和K3使二效和三效廢水蒸發(fā)強度都達到18~25kg/(h*m2),處理1000kg/h廢水的功率消耗不超過8kW ;本發(fā)明技術(shù)要點之二是 設(shè)計流化床尾氣引風機進口的負壓值使其恰好補償發(fā)動機廢氣流經(jīng)流化床和袋式收塵器的流 動阻力從而使發(fā)動機排氣口壓力保持在大氣壓上下波動不超過200Pa、而尾氣引風機的出U 表壓恰好克服發(fā)動機廢氣流經(jīng)文丘里洗滌器的流動阻力，因此既不影響發(fā)動機的運行又使處 理1000kg/h廢泥漿的功率消耗不超過5kW。


圖1是本發(fā)明所提供的廢水、鉆井廢泥漿和發(fā)動機廢氣現(xiàn)場綜合處理的工藝流程 閣。圖中1一三效降旗蒸發(fā)裝置;2—廢水循環(huán)泵；3—文丘里洗滌器；4一氣液分離器；5 一廢泥漿罐i 6—泥漿泵；7—流化床；8—袋式收塵器；9 一尾氣引風機具體實施方式
以下結(jié)合實施例闡述具體實施方式
: 機排氣處理含固率33 %的廢泥漿260 kg/h并回收80 kg/h超細粉體泥漿材料、95 105X:的循環(huán)水在三效降膜蒸發(fā)裝置1中的第一效降膜加熱段管間對流放熱使從第:效降膜加熱段流體液柱推動下降的廢水在管內(nèi)受熱升溫到Teva產(chǎn)75 95"C并在38 84kPa 的壓力下降膜蒸發(fā)、蒸發(fā)強度為14~20kg/ (h，ffl2)、蒸發(fā)負荷為22(^315kg/h;產(chǎn)生的一效 蒸汽在裝覽1的第二效降鹛加熱段管間冷凝放熱使從第三效降膜加熱段液柱推動下降的廢水 在管內(nèi)受熱升溫到Tev^-50 75lC并在12 38kPa的壓力下降膜蒸發(fā)、蒸發(fā)強度為18~25kg /(h*m2)、蒸發(fā)負荷為2,285kg/h;產(chǎn)生的二效蒸汽在裝置1的第三效降膜加熱段哲'間冷凝放熱、使從廢水池來的900 kg/h廢水與通過廢水循環(huán)泵循環(huán)的蒸發(fā)殘液混合后在管內(nèi)受熱升 溫到Teva3-35 55iC并在5 15kPa的壓力下降膜蒸發(fā)、蒸發(fā)強度為18~25kg / (h'm2)、蒸發(fā) 負荷為200~255 kg/h;產(chǎn)生的三效蒸汽用市售的水噴射冷凝器冷凝。 一效、二效、三效蒸汽 冷凝水回收810~855 kg/h，剩下45~90kg/h未蒸發(fā)廢水殘液通過文莊里洗滌器3洗滌廢氣后混 入廢泥槳瞎5繼續(xù)處理?；烊肓吮豮g/h未蒸發(fā)廢水殘液的含固率33 %的廢泥漿260 kg/h由泥漿泵6加壓霧化成 100~200微米霧滴從ii化床7的上部空間噴入被220~360"的發(fā)動機廢氣充分流化的 10(M20'C的顆粒床層表面以下，顆粒性質(zhì)堅硬耐磨、堆積密度1400~1800 kg/m3、臨界流化 速度1.2-1.5 m/s、可以是玻璃珠，廢泥漿涂布在顆粒表面干燥并被顆粒碰撞磨細到1(K20微 米超細粉隨100~120"的流化床過熱尾氣上升到袋式收塵器8分離回收80kg/h,氣體則由尾 氣引風機9抽送到文丘里洗滌器3用廢水循環(huán)泵2加壓的廢水蒸發(fā)殘液洗潘塵埃后達標排放。 本實施例流化床操作的流化速度2.4 3.5m/s:尾氣引風機進口負壓1800~2200 Pa、出口表壓 800~1000 Pa。機排氣處理含固i 33 %的廢泥漿260 kg/h使其高溫熱分解達到無害化 ^ 95 105^C的循環(huán)水在三效降膜蒸發(fā)裝置1中的第一效降膜加熱段管間對流放熱使從第 二效降膜加熱段流體液柱推動下降的廢水在管內(nèi)受熱升溫到Teva^75 95X:并在38 84kPa 的壓力下降胰蒸發(fā)、蒸發(fā)強度為14^20kg/(h，m2)、蒸發(fā)負荷為22(^315 kg/h:產(chǎn)生的一效 蒸汽在裝賞1的第二效降膜加熱段管間冷凝放熱使從第三效降膜加熱段液柱推動下降的廢水 在管內(nèi)受熱升溫到Tev^50 75"并在12 38kPa的壓力下降膜蒸發(fā)、蒸發(fā)強度為18~25kg / (h，m2)、蒸發(fā)負荷為2(KK285kg/h;產(chǎn)生的二效蒸汽在裝置1的第三效降膜加熱段管間冷凝 放熱、使從廢水池來的900 kg/h廢水與通過廢水循環(huán)泵循環(huán)的蒸發(fā)殘液混合后在管內(nèi)受熱升 溫到Teva3-35 551C并在5 15kPa的壓力下降膜蒸發(fā)、蒸發(fā)強度為18~25kg / (h'm2)、蒸發(fā) 負荷為200~255 kg/h;產(chǎn)生的三效蒸汽用市售的水噴射冷凝器冷凝。-效、二效、；:效蒸汽 冷凝水回收810~855 kg/h，剩下45~90kg/h未蒸發(fā)廢水殘液通過文丘単.洗滌器3洗滌廢氣后混 入廢泥漿罐5繼續(xù)處理?；烊肓?45 kg/h未蒸發(fā)廢水殘液的含固率33 %的廢泥漿260 kg/h由泥漿泵6加壓霧化成 100~200微米霧滴從流化床7的上部空間噴入、與逆流上升的流化床尾氣傳熱傳質(zhì)干燥固化 溫度上升予105 15(TC后落入床層內(nèi)，被220^360TC的發(fā)動機排氣均勻流化并繼續(xù)升溫到 210~350X:，平均停留3(M5分鐘進行髙溫熱分解后從流化床排出、80kg/h。保持過熱的流化 床尾氣由尾氣引風機9直接抽送到文丘里洗滌器3,用廢水循環(huán)泵2加壓的廢水蒸發(fā)殘液洗 滌塵埃后達標排放。本實施糊流化床操作的流化速度1.2~1.5 m/s:尾氣引風機進U負壓 1000~1200Pa、出口表壓8(KM000Pa。
權(quán)利要求
1. 一種廢水、鉆井廢泥漿和發(fā)動機廢氣現(xiàn)場綜合處理方法，其特征在于包括以廢治廢利用循環(huán)冷卻水余熱多效蒸發(fā)處理廢水、利用發(fā)動機廢氣余熱流態(tài)化干燥及高溫熱分解處理廢泥漿、同時去除廢氣有害物質(zhì)并降低排氣噪聲的方法與過程集成；利用循環(huán)冷卻水余熱多效蒸發(fā)處理廢水的方法，是設(shè)置廢水三效降膜蒸發(fā)裝置、使80～110℃的循環(huán)冷卻水余熱凈化廢水并變成冷凝水回收的能效達到0.8～0.9kg/1000kJ，5～10％的廢水蒸發(fā)殘液洗滌發(fā)動機廢氣后加入廢泥漿處理；利用發(fā)動機廢氣余熱流態(tài)化干燥及高溫熱分解處理廢泥漿的方法，是設(shè)置流化床使廢泥漿在其上部空間分散成霧滴與發(fā)動機廢氣逆流接觸傳熱傳質(zhì)最后在流化床內(nèi)升溫達到固相顆粒無害化或以超細粉體形態(tài)回收，廢氣通過袋式收塵器并用廢水蒸發(fā)殘液洗滌后排放；同時去除廢氣有害物質(zhì)并降低排氣噪聲的方法，是使發(fā)動機排放的200～380℃的廢氣與流化床內(nèi)顆粒及流化床上方霧滴進行動量熱量和質(zhì)量傳遞而降溫、降噪并用廢水洗滌去除有害物質(zhì)；上述方法的集成構(gòu)成廢水、鉆井廢泥漿和發(fā)動機廢氣綜合處理方法。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的利用循環(huán)冷卻水余熱多效蒸發(fā)處理廢水的方法，其特征在于利 用80~i iox:的循環(huán)水熱量使在流體液柱推動下從三效降膜蒸發(fā)裝置的第二效降膜加熱段流到 第-效降膜加熱段管內(nèi)的廢水升溫到70^951C下發(fā)生降膜蒸發(fā)，蒸發(fā)強度達到1^20kg/ (h，
3、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的利用循環(huán)冷卻水余熱多效蒸發(fā)處理廢水的方法，其特征在于三 效降膜蒸發(fā)裝置的第一效降膜蒸發(fā)產(chǎn)生的蒸汽在第二效降膜加熱段管間冷凝放熱使在流體液 柱推動下從第三效降膜加熱段流到第二效俾膜加熱段館內(nèi)的廢水升溫到50 75C下降膜蒸 發(fā)，蒸發(fā)強度達到18 25kg/(h*m2)。
4、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的利用循環(huán)冷卻水余熱多效蒸發(fā)處理廢水的方法，其特征在于三 效降膜蒸發(fā)裝置的第二效降膜蒸發(fā)產(chǎn)生的蒸汽在第三效降膜加熱段管間冷凝放熱使廢水池來 的廢水升溫到35 551C下降膜蒸發(fā)，蒸發(fā)強度達到18 25kg/ (h"m2)。
5、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的利用循環(huán)冷卻水余熱多效蒸發(fā)處理廢水的方法，其特征在于廢 水蒸發(fā)產(chǎn)生的-效、二效、三效蒸汽冷凝后冷凝水在自身液柱推動下回流收集，廢水處理量 5~10%的蒸發(fā)殘液洗滌發(fā)動機廢氣塵埃后加入廢泥漿處理。
6、 根據(jù)權(quán)利要求1或5所述的利用循環(huán)冷卻水余熱多效蒸發(fā)處理廢水的方法，其特征在 于山三效降鵬蒸發(fā)裝黃(1)、廢水循環(huán)泵(2)、文丘単.洗滌器(3)及連接管件完成廢水蒸發(fā) 冷凝、冷凝水回收和蒸發(fā)殘液洗滌發(fā)動機廢氣后加入廢泥漿的操作，三效降膜蒸發(fā)裝置(1)上丌設(shè)有廢水進口、冷凝水出口、蒸發(fā)殘液出口和冷卻水循環(huán)的進口與出i:i，廢水循環(huán)泵(2) 的出口管路分支到三效降膜蒸發(fā)裝置(1)頂部的廢水進口和文丘里洗滌器(3)的喉部、每 小時處理1000kg廢水的功率消耗不超過8 kW。
7、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的利用發(fā)動機廢氣余熱流態(tài)化干燥及高溫熱分解處理廢泥漿的方 法，其特征是用20(K3抑"C的發(fā)動機廢氣使100M201C的顆粒床層充分流化，流化顆粒堅硬附 磨、堆積密度140(M800kg/m3、臨界流化速度1.2~1.5 m/s，含固率10~40%的廢泥漿加壓霧 化成10(^200微術(shù)霧滴噴入充分流化的顆粒床層表面以下、涂布在顆粒表面千燥并碰撞磨細 到10~20微米超細粉隨1(KK120TC的流化床過熱尾氣上升到袋式收塵器分離回收。
8、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的利用發(fā)動機廢氣余熱流態(tài)化干燥及高溫熱分解處理廢泥漿的方 法，其特征是將含固率1"0%的廢泥槳加壓霧化成100~200微米霧滴噴入流化床的上部空 問、與逆流上升的流化床尾氣傳熱傳質(zhì)千燥固化溫度上.升至105 150X:后落入流化床層內(nèi)、 被220~3801:的發(fā)動機排氣在1.2~1.5 m/s速度下均勻流化并繼續(xù)升溫到210~350°C、平均停 留30~45分鐘進行髙溫熱分解后從流化床排出。
9、 根據(jù)權(quán)利要求1或7或8所述的利用發(fā)動機廢氣余熱流態(tài)化干燥及高溫熱分解處理廢 泥漿的方法，其特征是流化床過熱尾氣由尾氣引風機抽送到文丘里洗滌器用廢水循環(huán)泵加U( 的廢水蒸發(fā)殘液洗滌塵埃后達標排放，尾氣引風機進口負壓1000-2200 Pa、出口表壓800~1000 Pa。
10、 根據(jù)權(quán)利要求1或5或9所述的循環(huán)冷卻水余熱多效蒸發(fā)處理廢水、發(fā)動機廢氣余 熱流態(tài)化千燥及髙溫熱分解處理廢泥漿、同時去除廢氣有害物質(zhì)并降低排氣噪聲的方法與過 程集成，其特征是通過文丘里洗滌器(3)、氣液分離器(4)和廢泥漿罐(5)及連接管件完 成廢水蒸發(fā)殘液洗滌發(fā)動機廢氣后加入廢泥漿處理，由流化床(7)、袋式收塵器(8)、尾氣 引風機(9)、文丘雖洗滌器(3)、氣液分離器(4)及連接管件完成發(fā)動機廢氣與流化床內(nèi)顆 ?；蛄骰采戏届F滴動量熱量質(zhì)量傳遞而降溫、降噪并用廢水蒸發(fā)殘液洗滌去除有害物質(zhì)。
全文摘要
一種廢水、鉆井廢泥漿和發(fā)動機廢氣現(xiàn)場綜合處理方法，以廢治廢利用循環(huán)冷卻水余熱多效蒸發(fā)處理廢水、發(fā)動機廢氣余熱流態(tài)化干燥及高溫熱分解處理廢泥漿、同時去除廢氣有害物質(zhì)并降低排氣噪聲的方法集成。以一臺功率為500kW的柴油發(fā)動機為例，可以同時處理廢水900kg/h并使其中的90～95％以冷凝水形態(tài)回收、處理含固率10～40％的廢泥漿260kg/h并使之分散成霧滴與200～380℃的發(fā)動機廢氣逆流接觸傳熱傳質(zhì)最后在流化床內(nèi)升溫達到固相顆粒無害化或以超細粉體形態(tài)回收，同時發(fā)動機廢氣與流化床內(nèi)顆粒及流化床上方霧滴進行動量熱量和質(zhì)量傳遞而降溫、降噪并用廢水洗滌去除有害物質(zhì)，所需外加動力消耗不超過30kW。
文檔編號B01D53/14GK101244848SQ20071004849
公開日2008年8月20日 申請日期2007年2月14日 優(yōu)先權(quán)日2007年2月14日
發(fā)明者勇 周, 夏小全, 夏素蘭, 朱家驊 申請人:廣漢欣欣實業(yè)有限公司;四川大學