CN101649215A - 油页岩外燃式干馏工艺热载体制取和加热装置 - Google Patents
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Abstract
一种在油页岩干馏外燃式工艺中为油页岩干馏提供热载体的加热装置，不但能燃用半焦，热效率高，而且能向干馏炉提供连续均衡温度为700℃左右的热载体，并能保证干馏炉安全运行。其特征是由瓦斯和半焦混烧炉，废热锅炉、鼓风机以及相应的连接管道、调节阀组成，热载体是烟气和水蒸气的混和物，并用水蒸气来调节热载体的温度，满足干馏工艺的温度和热量要求。这一装置采用瓦斯半焦混烧和二次瓦斯喷入技术，不但能使低热值的半焦基本燃尽，热效率高，而且能向干馏炉提供氧含量低于1％，能保证干馏炉安全运行。本加热装置结构简单、操作方便、投资节省、安全可靠。
Description
所属技术领域
本发明涉及是一种在油页岩干馏外燃式工艺中对油页岩干馏提供热载体的装置。
背景技术
目前油页岩干馏工艺普遍采用内燃方式，抚顺式工艺中干馏炉的下部设有汽化燃烧段，通入空气和半焦发生燃烧反应，由于内燃方式半焦燃烧不完全，不能保证干馏炉的热量需要，因此又用热瓦斯作为热载体，将瓦斯加热到700℃左右，从干馏炉的中部引入，以补充干馏炉的热量。为获得700℃左右的热瓦斯，采用蓄热式加热炉来加热瓦斯热载体，由钱家麟、尹亮主编的《油页岩-石油的补充能源》(中国石化出版社2008年7月第一版)详细介绍了抚顺式工艺及干馏炉、蓄热式加热炉的结构及原理，并且在第148页公开了蓄热式加热炉的结构，该加热炉如图3所示，包括燃烧室304、蓄热室303、安全盖301、循环气入口305、循环气出口306，蓄热室303内填满了格子砖302，该工艺不能向干馏炉提供连续均衡的热载体，常造成干馏炉温度波动。另外，使用蓄热式加热炉为间歇工作，一般设三台蓄热式加热炉，一台燃烧，一台加热热载体，一台备用，内燃式干馏炉产生的半焦，发热值大多低于500Kcal/Kg，难于利用，只能用来烧砖或被废弃，造成环境污染。
发明内容
本发明的目的在于为油页岩干馏外燃式工艺提供一种热载体的制取和加热装置，不但能燃用半焦，热效率高，而且能向干馏炉提供连续均衡的热载体，并能保证干馏炉安全运行。本发明的技术关键是：一、能使低热值半焦较好燃烧，其热值能得到有效利用，二、能向干馏炉连续稳定供应温度在700℃左右的干馏热载体，热载体中含氧量低于安全极限1％，三、热载体提供的热量能满足干馏炉的热量需要。从而能使用先进的外燃式工艺处理低品位油页岩，解决制约油页岩工业发展的技术瓶颈问题。
这种油页岩干馏热载体制取和加热装置包括半焦瓦斯混烧炉和余热锅炉，鼓风机，以及相应的联接管道和调节阀，其特征是：瓦斯半焦瓦斯混烧炉5和余热锅炉7中间有烟气通道25相连，翻转炉排2设置在半焦瓦斯混烧炉5炉膛的下部、一次瓦斯烧嘴3设置在翻转炉排的上部，二次瓦斯烧嘴6设置在炉膛的上部，料斗4设置在混烧炉的外侧，烟气出口25将瓦斯半焦瓦斯混烧炉和余热锅炉连接起来；与烟气出口25连接的余热锅炉7设置饱和蒸汽引出管17，蒸汽引出管上设调节阀16，烟气排出口18设在余热锅炉的后部，所述的余热锅炉的进水管9设置于上锅筒8的一侧，余热锅炉产生的饱和蒸汽和烟气在混合管10中混和，余热锅炉7的烟气排出口18和烟气混合管10相连，饱和蒸汽和烟气在混合管10中混和后作为热载体被送至干馏炉，鼓风机26将空气经送入管21送入，空气送入管21设置在翻转炉排尾部的上方，空气被灰渣预热后经预热空气入口24进入瓦斯半焦瓦斯混烧炉翻转炉排2的下部，作助燃空气用，燃尽的灰渣排入水封池23，由刮板运输机22排出炉外。所述的余热锅炉7由上锅筒8、下锅筒20和换热管束19组成。
工作原理和工艺流程是：低热值半焦从炉的上方给料装置给入，落到翻转炉排上，燃料瓦斯和空气从翻转炉排上部的一次瓦斯烧咀中喷出，迅速燃烧，产生高温，当炉膛温度达到650℃以上时，低热值半焦达到燃点以上也开始燃烧，翻转炉排不断地将上面的半焦翻到下面，下面的半焦翻到上面，同时将半焦往前推送，使半焦在行进过程中逐渐燃尽。正常燃烧时炉膛中温度能达到1050℃左右，为防止过剩氧的存在，在炉膛上部设有二次瓦斯喷咀，该瓦斯喷咀只喷瓦斯，没有空气，可将烟气中的残氧全部消耗尽，燃烧产生的烟气进入余热锅炉，横向冲刷换热管束，将在管束流动的水加热成蒸汽。这时烟气温度降到750℃左右，因干馏炉只需要700℃左右的热载体，可在热载体混合管中根据需要掺入少量的130℃左右的水蒸气，将温度控制在700℃左右再送往干馏炉。半焦燃尽后在半焦瓦斯混烧炉后部排出，通入的空气回收灰渣的物理显热并得到预热，同时将灰渣冷却，灰渣排入水封池，再用刮板运输机运出。预热后的空气被送入炉膛底部作助燃空气用。余热锅炉产生的水蒸气一部分用作调控热载体的温度，一部分被送入蒸汽母管，通入干馏炉的下部，用于冷却半焦。
该装置能为干馏炉提供连续均衡且满足热量要求的热载体，又能充分利用干馏副产品半焦中固定炭的热值，和现有的抚顺工艺相比，本发明具有明显的优点。一是抚顺工艺用瓦斯作为热载体，工艺复杂、设备庞大、安全性差，本装置用烟气和水蒸气的混和物作为油页岩干馏的热载体，并用水蒸气来调节热载体的温度，使其达到700℃左右，满足干馏工艺的温度和热量要求。这一方法不仅降低了传热损失，保证了干馏所需要的热量，解决了低品位油页岩干馏炼油热量不足的关键问题，而且简化了现有的干馏炼油工艺，减少了设备和动力消耗。二是干馏所用热载体的热量完全来源于干馏的副产品——瓦斯和半焦，无须另行寻找热源，提高了热效率。三是采用瓦斯半焦瓦斯混烧技术，解决了低热值半焦不好利用的问题，半焦燃烧产生的热值得到利用，有效地补充了干馏炉的热量需要，使外燃式干馏工艺可以用于低品位油页岩的干馏，为我国低品位油页岩的干馏炼油提供了重要设备。四是用烟气和水蒸气作为热载体，水蒸气从干馏炉出口排出后就凝结为水，不但回收了半焦的热值，而且有效地降低了干馏炉后部油回收系统的处理压力，节能环保。五是采用了燃烧瓦斯二次喷入技术，确保热载体中氧含量低于1％，保证了系统的安全性。六是该装置结构简单、操作方便、安全可靠、投资节省，该加热装置的投资约为抚顺式加热炉的三分之一左右。
附图说明
图1是外燃式干馏工艺热载体制取和加热装置原理图；
图2是外燃式干馏工艺热载体加热装置结构图；
图1和图2中所示各部分分别是：1、给料装置，2翻转炉排，3、一次瓦斯烧嘴，4料斗，5、瓦斯半焦混烧炉，6、二次瓦斯烧嘴、7、余热锅炉，8、上锅筒，9、进水管，10、热载体混合管，11、控制阀，12、热载体入口，13、干馏炉，14、半焦出口，15、水蒸汽入口，16、调节阀，17、饱和蒸汽引出管，18、余热锅炉烟气排出口，19、换热管束，20、下锅筒，21、空气经送入管，22、刮板运输机，23、水封池，24、预热空气入口，25、混烧炉烟气出口，26、鼓风机
图3是抚顺式加热炉的立面图；301安全盖、302格子砖，303蓄热室、304燃烧室、305循环气入口、306循环气出口
具体实施方式
油页岩干馏热载体加热装置包括瓦斯和半焦混烧炉5，余热锅炉7、鼓风机26以及相应的连接管道和调节阀；所述余热锅炉、鼓风机采用市场出售的通用设备，按实际需要选定；所述瓦斯和半焦混烧炉其特征是混烧炉一侧设给料装置1，由干馏炉排出的半焦经输送装置被加到瓦斯和半焦混烧炉5的下部翻转炉排2上面，翻转炉排2的上面有一次瓦斯烧嘴3，空气和瓦斯混合喷出，发生燃烧，当炉膛温度超过650℃时半焦达到燃点，也开始燃烧，翻转炉排不断地将上面的半焦翻到下面，下面的半焦翻到上面，同时将半焦往前推送，使半焦在行进过程中逐渐燃尽。正常燃烧时炉膛中温度能达到1050℃左右，为防止过剩氧的存在，在炉膛上部设有二次瓦斯喷咀6，该瓦斯喷咀只喷瓦斯，没有空气，可将烟气中的残氧全部消耗尽，燃烧产生的烟气经烟气出口25进入余热锅炉7，横向冲刷换热管束19，将在管束中流动的水加热成蒸汽。这时烟气温度降到750℃左右，因干馏炉只需要700℃左右的热载体，可在热载体混合管10中根据需要掺入少量的130℃左右的水蒸气，将温度控制在700℃左右再送往干馏炉。半焦燃尽后在炉后部排出，鼓风机26将空气从空气入口21送到混烧炉尾部翻转炉排的上方，通入的空气因回收灰渣的物理显热而得到预热，同时将灰渣冷却，灰渣排入水封池23，再用刮板运输机22运出。预热后的空气从入口24被送入炉膛底部作助燃空气用。余热锅炉产生的水蒸气一部分用作调控热载体的温度，用调节阀16进行调节，一部分被送入蒸汽母管，通入干馏炉的下部，用于冷却半焦。
本发明的具体实施时需要注意的是：一、炉膛应保持不低于1000℃的温度，如温度过低，可适当加大燃料瓦斯的供应量；二、为使半焦在炉排上燃尽，应保证半焦在炉膛中有足够的停留时间，可调整炉排的行进速度，当燃烧不完全时，可降低炉排的行进速度，加大瓦斯的供应量，直至半焦全部燃尽。三、干馏工艺不允许烟气中氧含量超过1％，应在烟气管道上安装氧含量在线监测仪，当烟气中氧含量偏高时，可加大二次瓦斯喷入量，使残氧在炉膛中燃尽。
Claims (5)
1、一种在油页岩干馏外燃式工艺中为油页岩干馏提供热载体的装置，其特征是由瓦斯和半焦混烧炉，余热锅炉、鼓风机以及相应的连接管道，调节阀组成。
2、根据权利要求1所述的为油页岩干馏提供热载体的加热装置，其特征是热载体是烟气和水蒸气的混和物，并用水蒸气来调节热载体的温度，使其达到700℃左右，满足干馏工艺的温度和热量要求。
3、根据权利要求1所述的瓦斯和半焦混烧炉其特征是：瓦斯半焦瓦斯混烧炉5和余热锅炉7中间有烟气通道25相连，翻转炉排2设置在半焦瓦斯混烧炉5炉膛的下部、一次瓦斯烧嘴3设置在翻转炉排的上部，二次瓦斯烧嘴6设置在炉膛的上部，料斗4设置在混烧炉的外侧，烟气出口25将瓦斯半焦瓦斯混烧炉和余热锅炉连接起来；鼓风机26将空气经送入管21送入，空气送入管21设置在翻转炉排尾部的上方，预热空气入口24设置于瓦斯半焦瓦斯混烧炉翻转炉排2的下部，水封池23设置于余热锅炉7的下部，刮板运输机22设置于水封池的底部；
4、根据权利要求1所述的余热锅炉其特征是：所述的余热锅炉7由上锅筒8、下锅筒20和换热管束19组成，余热锅炉进水管9设置于上锅筒8的一侧，余热锅炉7设置饱和蒸汽引出管17，蒸汽引出管上设调节阀16，烟气排出口18设在余热锅炉的后部，所述的余热锅炉产生的饱和蒸汽和烟气在混合管10中混和，余热锅炉的烟气排出口18和烟气混合管10相连；
5、根据权利要求1所述的瓦斯和半焦混烧炉，其特征是采用燃烧瓦斯二次喷入技术，确保热载体中氧含量低于1％，保证了系统的安全性。
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Legal Events
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| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| C14 | Grant of patent or utility model | ||
| GR01 | Patent grant | ||
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Granted publication date: 20121107 |
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