CN101362952B - 循环瓦斯加热工艺及装置 - Google Patents

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Abstract

循环瓦斯加热工艺及装置，用于油页岩干馏过程中，其工艺的特征在于：一是采用了瓦斯二级加热的技术：在第一级加热炉中将瓦斯加热至500℃，在第二级加热炉再将瓦斯从500℃加热至700℃；二是采用了半焦和瓦斯混烧技术、三是在第二级加热中采用了小球式蓄热换热方式，能够连续稳定均衡地向干馏炉提供700℃的热循环瓦斯。实施本工艺的装置由半焦瓦斯混烧加热炉及其一级管式换热器、蓄热式加热炉及其二级管式换热器、循环瓦斯输入系统和热瓦斯出口管路三个部分组成并形成一个整体设备。该装置由于利用了半焦中所含固定炭的热值，因此不仅适用于高品位油页岩的全循环干馏工艺，也适用于低品位油页岩的全循环干馏工艺。

Description

循环瓦斯加热工艺及装置
技术领域
本发明是一种在油页岩干馏过程中对循环瓦斯进行加热的工艺及装置。
背景技术
在传统工艺中，一方面从干馏炉排出的半焦热值大约在800～1000大卡/公斤左右，利用比较困难，另一方面大多数油页岩干馏产生的瓦斯又不能满足加热循环瓦斯的热量需要。目前国内外利用瓦斯作为热载体对油页岩进行干馏的瓦斯加热炉有两种，一种是抚顺式蓄热加热炉，一种是巴西的管式加热炉。抚顺式蓄热加热炉为间歇式加热炉，炉内设一个燃烧室、一个蓄热室，在蓄热的时候不能加热瓦斯，在加热瓦斯的时候不能蓄热，为减少温度场不稳定对干馏造成的影响，一般采取三个蓄热加热炉交替工作的办法，一台工作、一台蓄热、一台备用。但即使如此，仍然解决不了温度场波动的局面，只能向干馏炉提供温度从500℃-600℃之间波动变化的循环热瓦斯，不能满足干馏炉的热量需要和温度需要，于是采取在干馏炉中增加汽化燃烧反应段来弥补这一不足，最终结果导致收油率低，干馏炉容易结焦等问题，使全循环工艺无法实现。另外抚顺式蓄热加热炉采用格子砖作为热载体，造成抚顺式蓄热加热炉体积庞大，换热效率差。抚顺式蓄热加热炉的热源是在炉内直接燃烧瓦斯，由于在炉内发生燃烧反应，难免将一部份烟气带入干馏炉，造成干馏炉出口瓦斯体积增大，热值降低。瓦斯加热炉比较先进的是巴西的管式加热炉，采用了烟气和瓦斯隔离的技术，瓦斯在管内流动能够稳定均衡连续地向干馏炉提供700℃左右的热瓦斯，但由于全部用瓦斯作为燃料，对挥发份低的油页岩来说，产生的瓦斯量不能满足干馏热量的需要，制约了该炉的使用范围，而且该设备体积庞大、造价昂贵。
发明内容
本发明的目的是提供一种循环瓦斯加热工艺及装置，能够使挥发份较低的油页岩也能适用全循环工艺炼油，稳定地向干馏炉提供700℃左右的热瓦斯，解决抚顺式蓄热炉不能均衡连续稳定供应热瓦斯的弊病，并且解决进口设备造价昂贵的问题。
循环瓦斯加热工艺和装置，工艺的特征在于一是采用了瓦斯二级加热的技术：在第一级加热炉中将瓦斯加热至500℃，第二级加热炉再将瓦斯从500℃加热至700℃；二是采用了半焦和瓦斯混烧技术、三是在第二级加热中采用了小球式蓄热换热方式，能够连续稳定均衡地向干馏炉提供700℃的热循环瓦斯；装置由半焦瓦斯混烧加热炉及其一级管式换热器，蓄热式加热炉及其二级管式换热器，循环瓦斯输入系统和热瓦斯出口管路三个部分组成并形成一个整体设备。
本发明循环瓦斯加热工艺的技术关键是保证向干馏炉提供足够量且温度无明显波动的热瓦斯，其特征在于采用半焦和瓦斯混烧、对瓦斯进行二级加热，工艺步骤是：
1、在第一级加热炉中采用了半焦和瓦斯混烧技术作为加热循环瓦斯的热源，
2、在第一级加热炉中用半焦和瓦斯混烧产生的烟气将瓦斯加热至500℃；
3通过热瓦斯出口管路将在一级管式换热器已加热至500℃的瓦斯送入二级加热炉的二级管式换热器；
4、在第二级加热炉中以燃烧瓦斯产生的烟气作为加热循环瓦斯的热源将瓦斯从500℃加热至700℃，送往干馏炉；
5、在第二级蓄热式加热炉中用小球式蓄热换热方式回收排放烟气热能，将排烟温度降到150℃左右。
实施本发明的装置由半焦瓦斯混烧加热炉及其一级管式换热器，蓄热式加热炉及其二级管式换热器，循环瓦斯输入系统和热瓦斯出口管路三个部分组成并形成一个整体设备。
目前国内外均没有此种方式的瓦斯加热炉。本发明和巴西及抚顺式蓄热炉相比具有如下明显优点：1、能够连续、稳定、均衡向干馏炉提供700℃左右的热瓦斯。抚顺炉提供的热瓦斯温度是波动的，本发明提供的热瓦斯温度是均衡的，大大改善了干馏炉的工况。2、充分利用了半焦，在巴西和抚顺式工艺中半焦是被废弃的，本发明利用了半焦的热量，有效、充分地利用了资源，并且减少了污染物的排放。3、节能，热效率高。抚顺式工艺排烟温度在400℃以上，巴西炉排烟温度在350℃以上。本发明排烟温度在150℃以下。4、降低了造价，节省投资。一级炉子不必使用昂贵的合金钢制造，降低了炉子的造价。另外，巴西加热炉高达30多米，体积庞大，抚顺炉也高达25米左右。本发明装置高度也就10米左右。
附图说明
附图1是本工艺所用装置的平面布置图；
图中1、半焦瓦斯混烧加热炉；2、一级管式换热器；3、蓄热式加热炉；4、循环瓦斯输入系统；5；二级管式换热器；6、700℃热瓦斯出口；7、500℃热瓦斯引出管。
附图2是瓦斯半焦混烧加热炉立面图；
图中15、一级管式换热器烟气出口；9、冷瓦斯入口；8、500℃热瓦斯出口；10、一级管式换热器烟气进口；11、炉膛；12、烧咀；13、料斗；2、一级管式换热器；14、链条炉。
附图3是蓄热式管式加热炉的立面图。
图中24、换热室；16、燃烧室；17、燃烧用冷瓦斯；18、助燃空气；19、四通换向阀；20、鼓风机；21、引风机；22、烟气；23、蓄热室；5、二级管式换热器。
具体实施方式
本发明的瓦斯二级加热的工艺实施具体步骤是：
1、在第一级加热炉中采用了半焦和瓦斯混烧技术作为加热循环瓦斯的热源，
2、用半焦和瓦斯混烧产生的烟气将瓦斯加热至500℃；
3、通过引出管将在一级管式换热器已加热至500℃的瓦斯送入二级管式换热器；
4、在第二级加热炉中以燃烧瓦斯产生的烟气作为加热循环瓦斯的热源将瓦斯从500℃加热至700℃，送往干馏炉；
5、在第二级加热炉中用小球式蓄热换热方式，将排烟温度降到150℃左右。
本发明的瓦斯加热炉工艺流程是：半焦从链条式半焦瓦斯混烧加热炉1的上部加入，燃料瓦斯从炉膛的中部通过烧咀喷入，产生的1000℃左右的烟气横向冲刷管式换热器。在管中流动的冷瓦斯被加热至500℃再进入第二级换热器。第二级换热器用耐高温合金钢制成，瓦斯在管中流动，通过辐射和对流换热被加热至700℃左右，送往干馏炉。第二级蓄热式加热炉用蓄热球作为热载体，将排烟温度降至150℃以下。
实施本发明工艺采用的装置，从图1所示的循环瓦斯加热装置平面布置中可以看到：第一级加热的半焦瓦斯混烧加热炉1的一级管式换热器2与循环瓦斯系统入口4管路连通，并且半焦瓦斯混烧加热炉1有500℃热瓦斯引出管7与第二级加热的蓄热式加热炉3管路相通；蓄热式加热炉3的二级管式换热器5有700℃热瓦斯出口6管路连接至干馏炉。
所述的第一级加热的半焦瓦斯混烧加热炉1如图2所示：其特征在于半焦瓦斯混烧加热炉1外侧有料斗13，半焦由此加入到链条炉排14上，加热炉内有瓦斯烧咀12，第一级管式换热器2与炉膛11垂直相通端为一级管式换热器烟气进口10、第一级管式换热器2末端为烟气出口15，第一级管式换热器2上靠近炉膛11侧有500℃的热瓦斯出口8与第二级加热的蓄热式加热炉3管路连通、靠近烟气出口15侧有冷瓦斯入口9，冷瓦斯入口9和循环瓦斯系统4相连。
所述的蓄热式加热炉，其特征在于第二级管式换热器5置于炉子的中央，炉子的两侧有燃烧室16，燃烧室下部设有蓄热室23，蓄热室23内有蓄热小球；燃烧用冷瓦斯进口管17在蓄热室23上部通入燃烧室，助燃空气进口管18从蓄热室23的下部进入，助燃空气进口管18在换向后又成为燃烧产生的烟气出口，在助燃空气进口管18上设四通换向阀19：四通换向阀19分别连接炉子两侧的烟气出口、助燃空气入口管18、鼓风机20和引风机21。第二级管式换热器5的管束纵向排列，垂直于炉底。
在第一级加热炉中，半焦从链条式半焦瓦斯混烧加热炉1上部的料斗供入，在链条炉排上燃烧。燃料瓦斯由炉膛中部的烧咀喷入。燃烧产生的烟气和在管中流动的循环瓦斯进行热交换，将循环瓦斯加热至500℃左右，再送入第二级加热炉。在第二级加热炉中，燃烧瓦斯产生的1000℃以上的高温烟气通过辐射和对流换热的方式再将500℃左右的循环瓦斯加热至700℃左右，送往干馏炉。烟气经蓄热体换热后温度降至150℃以下排出炉体。
本发明的工艺通过上述装置得到具体实施，整个瓦斯加热过程是连续的、稳定的、均衡的，而且是可调的，因此能够实现向干馏炉提供700℃左右热循环瓦斯的要求。

Claims (6)

1.一种循环瓦斯加热工艺，其特征在于一是采用了瓦斯二级加热的技术：在第一级加热炉中将瓦斯加热至500℃，第二级加热炉再将瓦斯从500℃加热至700℃；二是采用了半焦和瓦斯混烧技术、三是在第二级加热中采用了小球式蓄热换热方式，能够连续稳定均衡地向干馏炉提供700℃的热循环瓦斯。
2.根据权利要求1所述的循环瓦斯加热工艺，其特征在于第一级加热炉采用半焦、瓦斯混烧加热炉，半焦在链条炉排上行进，燃料瓦斯从炉膛的中部通过烧咀喷入，使比较难烧的半焦中含有的固定炭能够燃净，产生1000℃的烟气横向冲刷一级换热器，与换热器外周管中流动的循环瓦斯进行热交换，将循环瓦斯加热至500℃，通过热瓦斯出口送入第二级加热炉。
3.根据权利要求1所述循环瓦斯加热工艺，其特征在于第二级加热炉采用蓄热式加热炉，燃烧瓦斯产生的1000℃以上的高温烟气通过幅射和对流换热方式将进入的已加热至500℃的循环瓦斯再次加热至700℃后送入干馏炉；用小球式蓄热换热方式，燃烧室内经过换热后的烟气通过内置小球的蓄热室排出，将排烟温度降低至150℃左右。
4.一种实施权利要求1所述循环瓦斯加热工艺的装置，其特征在于第一级加热的半焦瓦斯混烧加热炉(1)及其第一级管式换热器(2)与第二级加热的蓄热式加热炉(3)及其第二级管式换热器(5)之间，由500℃的热瓦斯出口(7)、循环瓦斯系统入口(4)和700℃热瓦斯出口(6)管路连接为整体装置。
5.根据权利要求4所述的装置，其特征在于第一级管式换热器(2)与炉膛(11)垂直相通端为烟气进口(10)、第一级管式换热器(2)末端为烟气出口(15)，第一级管式换热器(2)上靠近炉膛(11)侧有500℃的热瓦斯出口(8)与第二级加热的蓄热式加热炉(3)管路连通、靠近烟气出口(15)侧有循环瓦斯入口(9)，第一级加热的半焦瓦斯混烧加热炉(1)外侧有料斗(13)，半焦由此加入到链条炉排(14)上，半焦瓦斯混烧加热炉内(1)有瓦斯烧咀(12)。
6.根据权利要求4所述的装置，其特征在于蓄热式加热炉(3)中第二级管式换热器(5)置于炉子的中央，炉子的两侧有燃烧室(16)，燃烧室下部设有蓄热室(23)，蓄热室(23)内有蓄热小球。燃烧用冷瓦斯进口管(17)在蓄热室(23)上部通入燃烧室，助燃空气进口管(18)从蓄热室(23)的下部进入，助燃空气进口管(18)在换向后又成为燃烧产生的烟气出口，在助燃空气进口管(18)上设四通换向阀(19)：四通换向阀(19)分别连接炉子两侧的烟气出口、助燃空气入口管(18)、鼓风机(20)和引风机(21)。第二级管式换热器(5)的管束纵向排列，垂直于炉底。
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