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《陕西科技大学》 2017年
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废弃油基钻屑焚烧处理特征研究

王丽芳  
【摘要】:随着中国石油和天然气工业的快速发展,废弃油基钻屑的产量也日渐增多。废弃油基钻屑已被列入《国家危险废弃物名录》,若不能被及时处置,将会污染环境,因此,针对废弃油基钻屑的处理处置非常必要。本文从探索废弃油基钻屑的成分分析方法入手,对废弃油基钻屑的燃烧处理特性进行研究,以期为废弃油基钻屑的焚烧处置工程化设计提供依据。(1)利用废弃油基钻屑模拟样品进行组分分析方法的研究,结果表明:废弃油基钻屑的含水率宜采用蒸馏法进行测定;含渣率的测定宜采用煤中灰分测定方法;含油率测定采用索氏提取-红外分光光度法和灼烧法较为准确,且测定方法不同,废弃油基钻屑含油率的含义不同,若测定总石油烃宜采用索氏提取-红外分光光度法,若测定总石油类物质,则应采用灼烧法。(2)全面分析了废弃油基钻屑的理化性质与元素测定,包括p H值、组分分析、元素分析及热值分析,结果表明:废弃油基钻屑的浸出液pH值为8.5~8.8,含油率为19.41%,含渣率为80.59%,含水率未测得,灰分78.48%,挥发分19.41%,固定碳2.11%,废弃油基钻屑的挥发分较高,在焚烧过程中承担主要作用;废弃油基钻屑的氯含量为0.3467%,合理控制后产生二噁英的几率较小,总硫含量为5.30%,可燃物组分(矿物油、沥青质及表面活性剂)全硫含量的平均值为1.25%,与标煤中的硫含量(1.2%)相近,没有检测到氮含量,因此,燃烧产生的氮氧化物和硫氧化物气体的排放量较小;废弃油基钻屑测定重金属的最佳消解方法是USEPA Method 3050改进法;废弃油基钻屑的热值为8000~9000 J·g-1,可以在不需要辅助燃料的条件下稳定燃烧。(3)探索了废弃油基钻屑的燃烧特征,结果表明:废弃油基钻屑的热解过程可以分为100~300℃、500~750℃和800~1000℃三个阶段,且升温速度的增大使得废弃油基钻屑的失重温度区间和DTG曲线峰值点温度向高温区移动,相应失重率也增大,而活化能和指前因子却减小;在100~300℃和500~750℃,废弃油基钻屑中的石油类物质首先分解为小分子的烃类物质和水,在800~1000℃,CaCO3和CaSO4等无机盐的高温分解,并且烃类物质燃烧生成CO2和SO2,其中SO2的主要来源于无机盐的分解,集中在850℃以后,因此,在实际生产过程中可以通过控制焚烧室温度低于850℃来减少污染气体SO2的生成;废弃油基钻屑在焚烧过程中,重金属元素的挥发性大小表现为:HgAsFeCuCrNiPbZnAl,废弃油基钻屑焚烧灰渣中重金属含量低于GB15618-2008《土壤环境质量标准》中二级指标的居住用地指标,可以用于铺路、建筑和回填,实现废弃油基钻屑的资源化利用。(4)在废弃油基钻屑基础研究和焚烧特性研究基础上,提出了废弃油基钻屑焚烧处置工程应用方案,焚烧法处理废弃油基钻屑具有较好的经济效益和环境效益,证明了焚烧处理技术的可行性。
【学位授予单位】:陕西科技大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2017
【分类号】:X741

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