[0001] 本发明涉及含油污泥原位阴燃处理及烟气回燃装置技术领域，具体是指一种含油污泥原位阴燃处理及烟气回燃装置。

[0002] 含油污泥，简称油泥，主要产生于石油开采、油气输送、化工生产等工艺过程中，不可避免原油或其他成品油的“跑冒滴漏”以及油管、油罐等设备和场地的清洗。油泥是一种由水、油(碳氢化合物)、泥土和其他杂质组成的多相混合物。含油污泥的产量与原油生产处理量密切相关，原油处理量越大，含油污泥产量越高，据估计，每生产或处理200吨原油就会产生约1吨的含油污泥。根据《BP Statistical Review of World Energy 2019》，美国仍然是全球原油处理量最大的国家，2018年其炼油容量占据全球总量的18.8％，中国紧随其后，占据15.6％。据统计，我国每年新增含油固废500多万吨，存量含油固废规模超1.59亿吨，但含油固废的实际处置率不到20％，在世界范围内，全球油泥累计产生量超过10亿吨，全世界石油工业每年积累约6000万吨油泥。油泥若不经处理，直接外排会造成土地资源的浪费，其含有的毒害物质更会对水、土壤和空气造成严重污染。因此，含油污泥处理量大、危害性强，我们应该对含油污泥进行有效且环保的处理，以减少给人类安全和生态环境带来威胁。

[0003] 目前，含油污泥的主要处理方法有溶剂萃取法、热解法、直接填埋法、焚烧法和阴燃法等，这些技术各有优缺点且能解决部分固废带来的危害。其中，溶剂萃取适用于大量难降解的油泥，但是需要大量的有机溶剂，但成本高、流程长，不能处理重金属。热解技术是适用于低含水率、低含油率的油泥，但其能耗高、费用高，易造成二次污染。直接填埋法适用于含油率低、重金属含量低的油泥，但其占地面积大，处理过程缓慢，严重污染环境。焚烧技术是快速减量和无害化处理的常用手段，但是焚烧技术基于明火燃烧，伴随着很大的能量损失和额外的燃料补给。

[0004] 研究表明：废水污泥含水量高达80％(湿质量含水率)的污泥(热值低于1.6kJ/g的污泥)可以实现自维持阴燃反应。典型含油污泥含有约30％～50％的水、30％～80％的油和10％～20％的固体颗粒。因此含油污泥相比较废水污泥来说，其含水率较低、热值更高，使用阴燃技术处理含油污泥是可行的且能够发生稳定的阴燃反应。阴燃产生所需的外部热源强度远低于有焰燃烧，点火能量更低，同时阴燃可以在氧气浓度低至12％环境中传播。阴燃反应特征温度较低，通常在500～800℃，有焰燃烧温度一般在800～1200℃，使得热力型NOx、二恶英和呋喃等有害气体的产量大大减低，无需SNCR系统烟气中氮氧化物可达标。因此，阴燃的热损失较小，导致阴燃的淬火极限大幅降低，熄火条件更加苛刻，因此阴燃可以在更加恶劣的条件下存在，阴燃是一种有效的含油污泥处理方法。

[0005] 我国含油污泥处理量非常庞大，随着我国环境修复的步伐不断加快，政府和人民对环境保护的要求也越来越高。阴燃技术具备高效地、大规模地处理含油污泥的潜力，在污染土壤的净化处理领域具有广阔的应用前景及巨大的市场需求。但当前的阴燃处理装置主要存在三点问题：

[0006] 1.异位处理成本高、效率低，易造成一定的残留油泥，难以全面的清除，对环境存在潜在的危害；

[0007] 2.阴燃是一种不完全燃烧现象，在含油污泥的处理过程中会产生大量有害气体，有害气体包括二氧化碳(CO2)、一氧化碳(CO)、甲烷(CH4)、氰化氢(HCN)、挥发性有机化合物(VOCs)和颗粒物(PM)，有效地收集、处理这些尾气，减少二次污染的产生，是阴燃处理油泥技术需要直面的一个问题；

[0008] 3.当前阴燃反应装置对于阴燃处理过程中产生大量可燃未燃碳氢化合物和CO没有资源化利用，造成能源浪费，特别是对于热值较高的含油污泥阴燃处理的排放物，只要有了足够的氧气供应，这些可燃排放物将被点燃，产生的热量可以再利用。

[0029] 下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

[0030] 在本发明实施例的描述中，需要说明的是，若出现术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等，指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该发明产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

[0031] 此外，若出现术语“第一”、“第二”、“第三”等，仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。若出现术语“水平”、“竖直”、“悬垂”等术语并不表示要求部件绝对水平或悬垂，而是可以稍微倾斜。如“水平”仅仅是指其方向相对“竖直”而言更加水平，并不是表示该结构一定要完全水平，而是可以稍微倾斜。

[0032] 在本发明实施例的描述中，若出现术语“多个”、“若干个”，代表至少两个。

[0033] 在本发明实施例的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，若出现术语“设置”、“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

[0034] 本实施例结合附图1，对一种含油污泥原位阴燃处理及烟气回燃装置进行详细说明。

[0035] 本实施例一种含油污泥原位阴燃处理及烟气回燃装置，包括同轴线且由里到外的空气扩散管16、第一多孔加热圆管17、第二多孔加热圆管18，所述空气扩散管16上端高于第一多孔加热圆管17，所述第一多孔加热圆管17上端高于第二多孔加热圆管18；

[0036] 还包括抽提管19，所述抽提管19与通过回燃管13与第一多孔加热圆管17上端的烟气回燃燃烧室10连通，所述烟气回燃燃烧室10内设有气体点火器11；所述烟气回燃燃烧室10通过管道与烟气排放装置8、空气流量计6连通，所述烟气排放装置8通过管道与气体成分分析仪4连通，所述空气流量计6通过管道与空气气罐5连通，所述空气流量计6与气体流量控制装置7电性连接；

[0037] 还包括终端控制装置1，所述终端控制装置1与气体流量控制装置7、气体成分分析仪4、阀门控制装置3、数据采集装置2电性连接，所述阀门控制装置3与烟气排放装置8的控制阀9电性连接，所述控制阀9的一个端口与烟气回燃燃烧室10连通，另一个为外排端口；

[0038] 所述第二多孔加热圆管18、抽提管19直立置于含油污泥燃料床22中，所述空气扩散管16、第一多孔加热圆管17、第二多孔加热圆管18、含油污泥燃料床22设有水平径向多孔出气口15，所述抽提管19周围设有气体过滤层21，所述气体过滤层21设有膨润土层23，所述含油污泥燃料床22表面设有泡沫保温层20；所述泡沫保温层20中的温度传感器与数据采集装置2电性连接。

[0039] 所述抽提管19有两个，所述第二多孔加热圆管18位于两个抽提管19中间。

[0040] 所述烟气回燃燃烧室10与第一多孔加热圆管17通过法兰14连接。

[0041] 所述空气流量计6有两个。

[0042] 所述回燃管13设有回燃阀12。

[0043] 在具体实施时，准备阶段：在待修复的石油类污染物场地的区域上方埋入第二多孔加热圆管18，抽提管19，其中抽提管19的位置是沿水平径向布置、数量和预埋深度根据现场土质和施工条件决定，并在抽提管19外圈布置气体过滤层21，气体过滤层21的厚度根据实际的土质情况而定，但是过滤层填充的惰性介质颗粒(石英砂)大于抽提管19上的孔径大小。气体过滤层21对土壤颗粒进行有效地阻挡，避免抽提管19表面气流通孔发生阻塞，从而提高抽提管的尾气抽提效率。为了防止在阴燃反应过程中产生的废气逃逸至空气中，所以在在抽提管19的外圈，靠近地表一定深度的区域填充膨润土层23，膨润土层23不仅可以隔绝空气，还具有优异的吸附性能，能够吸附有害物质，起到净化环境的作用。在地表上方需要修复的区域铺设泡沫保温层20，将第一多孔加热圆管17、第二多孔加热圆管18和抽提管19区域范围的土壤覆盖，减少热量损失。第二多孔加热圆管18与第一多孔加热圆管17嵌套组成，第一多孔加热圆管17通过法兰14连接烟气回燃燃烧室10，并在烟气回燃燃烧室10中布置有气体点火器11用于点燃经抽提管19送回的尾气，气体点火器11上方接入空气进气口。紧接着关闭回燃管13上的回燃阀12，将温度传感器15插入土壤中，温度传感器15依次设于含油污泥燃料床内且与数据采集装置2电性连接，气流流量控制装置7与空气流量计6电性连接，空气流量计6连接空气气罐5，气流流量控制装置6和数据采集装置2均与终端控制装置1电性连接。最后将烟气排放装置8与气体成分分析仪4电性连接并接入终端控制装置
1，阀门控制装置3电性连接控制阀9，控制烟气的排放和回燃，其中气体成分分析仪4和阀门控制装置3均与终端控制装置1电性连接。

[0044] 处理阶段：通过第一多孔加热圆管17和第二多孔加热圆管18两级加热提供含油污泥点燃所需的热量，通过气体流量控制装置7向进气口空气扩散管16补充阴燃反应所需的氧气，空气扩散器为具有多孔结构的中空管体，该管体立设于第一加热管17的中心圆心处。研究表明在温度达到250℃左右时，油泥开始氧化还原反应，当温度达到420℃时，油泥中的可燃物已基本消耗完毕。所以阴燃处理过程中，温度控制在420℃～600℃的范围，即这个温度范围能够有效地将土壤中的污染物处理干净且防止温度过高含油污泥中的重金属、氮氧化物和硫氧化物逸出造成二次污染。阴燃处理过程中产生的排放物经气体过滤层21滤掉烟气中的颗粒后进入抽提管19中，此时打开回燃阀12将气体送回烟气回燃燃烧室10，待燃烧室烟气回燃燃烧室10中的可燃气体达到一定浓度后，通过气体流量控制装置7向烟气回燃燃烧室10上方进气口通入氧气，并在气体点火器11作用下点燃阴燃处理过程中排放的可燃气体，可燃气体燃烧放出的热量向下传递至第一多孔加热圆管17内部，加热来自空气扩散器16吹出的氧气，并紧接着加热加热圆管并通过热交换作用将热量传递至污染的土壤中，可以进一步加热污染的土壤。完成二次燃烧且净化的气体进入排烟装置8，待气体成分分析仪4对排烟装置8中的气体进行分析检测，若检测合格，阀门控制装置4打开控制阀9将气体通过烟管排出至大气。若检测烟气未净化完全，还需要再次循环进入烟气回燃燃烧室10进行再次净化，直至符合排放要求。

[0045] 特别地，通过终端控制装置1监控整个阴燃处理过程，通过气体流量控制装置7向进气口空气扩散管16补充阴燃反应所需的氧气来控制反应的快慢，进而达到温度在420℃～600℃的范围，提高了含油污泥原位处理及烟气回燃装置的安全性，降低了含油污泥中重金属的逸出风险，减少了SOx、NOx、二恶英和呋喃等有害气体的产量。

[0046] 以上对本发明及其实施方式进行了描述，这种描述没有限制性，实际保护范围并不局限于此，任何本领域技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。