油田含油污泥是一种成分复杂并且难以无害化处理的危险固体废弃物,对土壤、水系、植被以及人们的身体健康有很大危害。热解法能彻底分解有机物,并且能固化重金属,无二次污染,能量利用率高,可以实现含油污泥无害化处理。目前,流化床热解炉系统庞大,操作复杂;回转窑热解炉中污泥容易粘结,阻碍物料运动,均不适于油田现场含油污泥无害化处理。本文针对油田现场含油污泥分散分布的特点,开发设计了一种小型含油污泥连续热解炉,并对结构进行了优化研究。通过含油污泥热解实验和热重分析,确定无害化热解温度为550℃,干污泥热解反应热为235.26kJ/kg。在热工计算的基础上,开发设计了新型热解炉,计算得到了关键部件的应力分布,分析了其可靠性,并且进行了传动设计和保温设计。该新型热解炉采用两段式多回程逆流加热模式,加热段内设推进螺旋,并设计有热解气自循环燃烧室、自封式进出料结构、水冷式轴端密封,整体实现小型化、集装式和撬装化,热利用率高,适于边际油区含油污泥的连续无害化处理。在基本型结构的基础上,采用数值模拟方法,模拟了烟气和污泥通过壁面进行对流换热的过程,对热解炉作了结构优化。研究表明加热烟道中应用弓形折流板时存在较多传热死区,流体滞留,换热效率较低;采用螺旋形折流板,基本消除了烟道传热死区,传热效果明显优于弓形折流板,而且在压降满足要求的前提下,螺距越小,换热效果越好。在保证处理量不变的情况下,采用较大的螺旋轴径时,污泥温度更均匀。烟道平均流速不超过15m/s时,采用较小的烟道外径,污泥温度更均匀,换热效率更高。基于烟气量和保温段长度,优化了加热烟道长度,并适当减小保温段螺旋轴径,增加了污泥保温时间,获得了热解炉的优化结构。能效分析表明,采用优化结构,不考虑热解固渣废热再用,需用1099℃加热烟气的量为102.6kg/h,折算天然气耗量为5.59Nm~3/h,热解炉热效率为57.6%;采用优化结构能有效提高热解炉的用能效率,热解气自循环燃烧,省去了回收系统,并在一定程度节约了外加燃料。论文研究成果对小型连续式含油污泥热解炉的开发设计有一定的指导意义。