CN103087740B - 一种基于蓄热式燃气辐射管加热的小颗粒油页岩干馏系统 - Google Patents

一种基于蓄热式燃气辐射管加热的小颗粒油页岩干馏系统 Download PDF

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Abstract

一种基于蓄热式燃气辐射管加热的小颗粒油页岩干馏系统，该系统为步进式炉，通过蓄热式燃气热辐射管提供的辐射热将油页岩加热到180~220度进行干燥，再加热到480~520度进行低温干馏，使油页岩热解，产生页岩油、干馏煤气和半焦等产品，余热回收段将油页岩干馏产生的冷煤气，吸收干馏后半焦的余热，产生热煤气，作为热辐射管的燃料，本发明具有工艺简单、热效率高、能耗低等优点。

Description

一种基于蓄热式燃气辐射管加热的小颗粒油页岩干馏系统
技术领域
本发明属于油页岩干馏技术领域，具体涉及一种基于蓄热式燃气辐射管加热的小颗粒油页岩干馏系统。
背景技术
目前对油页岩干馏采用的炉体分为固体热载体干馏炉和气体热载体干馏炉。但国内大多数干馏设备只能对粒径为10mm以上的物料干馏，10mm以下的小颗粒由于颗粒小，物料间空间小，透气性不好，干馏所需热量温度不能均匀传给物料，容易造成堵炉、结焦，使干馏炉不能正常运行，因而对小颗粒油页岩弃之不用，资源浪费率达到20%以上。如抚顺式干馏炉只能干馏12mm以上的油页岩。
在国外针对小颗粒油页岩干馏的典型的装置有三种，一种是澳大利亚的ATP炉(Alberea-Taciuk Processor)，该装置为固体热载体回转式干馏炉，设备庞大、结构复杂、动力消耗大、运行不稳定，经常停炉检修，开工率仅为50%左右，最长一次也只连续运行了96天。一种是爱沙尼亚的葛洛特(Galoter)炉，可以处理0-25mm的油页岩，处理能力3000t/d，设备存在的问题是运转率不高，重油所占比例大，存在机械运转、油气除尘及烟气除尘等问题。第三种是由美国Tosco公司开发的Tosco-Ⅱ油页岩干馏技术，用来处理小颗粒油页岩，该系统采用瓷球为热载体，油回收率达90%，该设备存在的问题是：设备投资高，维修量大，热效率不高，油页岩半焦中的潜热（固定碳）没有利用。近两年国内研究的小颗粒干馏装置有两种，一种是大连理工大学的DG技术，是以固体为热载体，但尚未建成工业实验装置；第二种是上海博生公司研制的油页岩流化床干馏及脱碳工艺，粉状油页岩和高温气体热载体接触，流化干馏，但需将油页岩粉碎至0.3mm以下粒径，设备工艺复杂。
CN200810228892.公开了一种带振动床的干馏炉，油页岩在干馏炉中通过用振动床折返推进和气体热载体在多次混流工况下进行干馏。该装置采用热循环瓦斯与油页岩进行热交换，一部分热量在外部管道循环中散失，热量利用率低，且设备结构复杂。
发明内容
为了克服上述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种基于蓄热式燃气辐射管加热的小颗粒油页岩干馏系统，干馏煤气可以作为燃气辐射管的燃料，使用蓄热式辐射管供热；节约了油页岩干馏的成本，具有大幅度节能和大幅度降低烟气中Nox排放量的双重优越性。
为了达到上述目的，本发明采取的技术方案为：
一种基于蓄热式燃气辐射管加热的小颗粒油页岩干馏系统，包括壳体2，壳体2内部分为彼此相通的干燥段、干馏段、余热回收段，壳体2前端装有进料装置1，油页岩料3通过进料装置1进入壳体2内部，落至干燥段输送组件33上面，干燥段输送组件33上设有布料装置4和料高控制装置5，干燥段输送组件33通过第一导轨32和第一滚轮31装配于第一底座30上面，干燥段输送组件33上安装有第一翻料装置7，干燥段内设置有第一热辐射管加热装置8，并通过螺栓连接在壳体2上，液压系统执行元件液压缸34一端装配于第一底座30上面，另一端与干燥段输送组件33联接；
干馏段内配置有干馏段输送组件29，干馏段输送组件29通过第二导轨28和第二滚轮27装配于第二底座26上面，干燥输送组件33和干馏输送组件29中对应模块连接在一起，保持一致的水平间歇运动，干馏段输送组件29上安装有第二翻料装置12，干馏段内设置有第二热辐射管加热装置11，并通过螺栓连接在壳体2上；
余热回收段内配置有余热回收段输送组件25，余热回收段输送组件25通过第三导轨24和第三滚轮23装配于第三底座22上面，余热回收段输送组件25上安装有第三翻料装置16，余热回收段输送组件25上端联接余热回收进风系统15；
经冷却后的半焦19通过出料仓20排出干馏提质系统，进入储料仓；
控制系统21对干馏系统内工况参数进行实时监测及控制。
进料端与干燥段之间设置第一挡料密封6，干燥段和干馏段之间设置第二挡料密封装置10；干馏段和余热回收段之间设置第三挡料密封装置14；余热回收段与出料端设置第四挡料密封装置18。
干燥段上部设置热烟气、水蒸气排出装置9。
干馏段上部设置干馏气体排出装置13。
余热回收段上部设置热煤气排出装置17。
本发明的优点是：该系统通过蓄热式燃气辐射管产生的辐射热，在隔绝空气的情况下将物料加热到180℃~200℃，脱除页岩中的水分，产生水蒸气和烟气。干馏段将干燥过后的油页岩物料通过蓄热式燃气辐射管产生的辐射热加热到480℃~520℃，使油页岩热解，产生页岩油、干馏煤气和半焦等产品。余热回收段将油页岩干馏产生的冷煤气，吸收干馏后半焦的余热，产生热煤气，作为热辐射管的燃料。
步进式小颗粒油页岩干馏系统的整个生产过程在密闭炉体内进行，炉内为微正压，利用蓄热式燃气热辐射管作为物料的加热方式，相比气体热载体的加热方式，能够更有效的控制炉内氧气的含量，安全性更高，产生的干馏煤气浓度也更高一些。
该系统采用蓄热式燃气辐射管加热技术，利用油页岩干馏产生的干馏煤气作为燃料，辐射管的两个燃烧器进行交替燃烧和蓄热功能，从而达到节能的目的。
该系统为了保证油页岩受热均匀，在料床上分布了多个翻料装置，帮助物料在炉体运行过程中，能够受热均匀、热解充分。
附图说明
附图为本发明的结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明做进一步说明。
参照附图，一种基于蓄热式燃气辐射管加热的小颗粒油页岩干馏系统，包括壳体2，壳体2内部分为彼此相通的干燥段、干馏段、余热回收段，壳体2是物料加热通道，全金属外壳，内衬高级耐火材料，可确保炉体密封和保温。壳体2前端装有进料装置1，油页岩料3通过进料装置1进入壳体2内部，落至干燥段输送组件33上面，干燥段输送组件33上设有布料装置4和料高控制装置5，进料装置1保证物料进入炉端时的密封，布料装置4和料高控制装置5保证物料在干燥段输送组件33上形成稳定厚度的料床；
干燥段输送组件33通过第一导轨32和第一滚轮31装配于第一底座30上面，每一个输送组件模块下面配置四组滚轮和导轨进行支撑和移动，干燥段输送组件33和干馏段输送组件29中对应模块连接在一起，保持一致的水平间歇运动；
干燥段内设置有第一热辐射管加热装置8，将油页岩物料3加热到180度~220度，脱除物料所含的水分，干燥段输送组件33上安装有第一翻料装置7，将一定厚度物料在输送的过程中翻转，使得物料能够均匀受热进行干燥，产生的水蒸气，通过热烟气、水蒸气排出装置9排出系统；
液压系统执行元件液压缸34一端装配于第一底座30上面，另一端与干燥段输送组件33联接，提供了干燥段输送组件33、干馏段输送组件29、余热回收段组件25的输送动力，其中干燥段输送组件33、干馏段输送组件29和余热回收段组件25通过螺栓连接；
干馏段内配置有干馏段输送组件29，干馏段输送组件29通过第二导轨28和第二滚轮27装配于第二底座26上面，每一个输送组件模块下面配置四组滚轮和导轨进行支撑和移动；
干馏段内设置有第二热辐射管加热装置11，将油页岩物料3加热到480度~520度，使油页岩热解，产生页岩油气、干馏煤气和半焦等产品，干馏段输送组件29上安装有第二翻料装置12，将一定厚度物料在输送的过程中翻转，使得物料能够均匀受热进行干燥，产生的页岩油气、干馏煤气，通过干馏气体排出装置13排出系统；
余热回收段内配置有余热回收段输送组件25，余热回收段输送组件25通过第三导轨24和第三滚轮23装配于第三底座22上面，每一个输送组件模块下面配置四组滚轮和导轨进行支撑和移动；
余热回收段输送组件25上安装有第三翻料装置16，余热回收段输送组件25上端联接余热回收进风系统15，将冷却过的冷煤气通入余热回收段，吸收半焦19余热后，冷煤气成为热煤气后，通过热煤气排出装置17，排出作为燃气热辐射管加热系统的燃料；
冷却后的半焦19进入出料仓20，从而完成油页岩物料的干馏过程。
热辐射管加热系统8和11由管体、烧嘴、热量回收装置、蓄热体和翻料装置组成
生产中控制系统21对干馏系统内的温度、压力、气氛、流量等主要工况参数进行实时监测及控制。
本发明的工作原理是：
油页岩料3通过进料装置1进入壳体2内部，落至干燥段输送组件33上面，布料装置4和料高控制装置5保证物料在干燥段输送组件33上形成稳定厚度的料床。输送组件中各模块按照设定方式分组由液压系统执行元件液压缸34带动进行间歇性运动，同时带动油页岩料3沿水平方向移动。燃气热辐射管加热装置8，将油页岩物料3加热到180度~220度，脱除物料所含的水分，产生的水蒸气，通过热烟气、水蒸气排出装置9排出系统。物料3进入干馏段，热辐射管加热装置11，将油页岩物料3加热到480度~520度，使油页岩热解，产生页岩油气、干馏煤气和半焦等产品，通过干馏气体排出装置13排出系统。物料3进入余热回收段，将冷却过的冷煤气，吸收半焦19余热后，冷煤气成为热煤气，通过热煤气排出装置17，排出作为燃气热辐射管加热系统的燃料。

Claims (1)

1.一种基于蓄热式燃气辐射管加热的小颗粒油页岩干馏系统，包括壳体(2)，其特征在于：壳体(2)内部分为彼此相通的干燥段、干馏段、余热回收段，壳体(2)前端装有进料装置(1)，油页岩料(3)通过进料装置(1)进入壳体2内部，落至干燥段输送组件(33)上面，干燥段输送组件(33)上设有布料装置(4)和料高控制装置(5)，干燥段输送组件(33)通过第一导轨(32)和第一滚轮(31)装配于第一底座(30)上面，干燥段输送组件(33)上安装有第一翻料装置(7)，干燥段内设置有第一热辐射管加热装置(8)，通过螺栓连接在壳体(2)上，液压系统执行元件液压缸(34)一端装配于第一底座(30)上面，另一端与干燥段输送组件(33)联接；
干馏段内配置有干馏段输送组件(29)，干馏段输送组件(29)通过第二导轨(28)和第二滚轮(27)装配于第二底座(26)上面，干燥输送组件(33)和干馏输送组件(29)中对应模块连接在一起，保持一致的水平间歇运动，干馏段输送组件(29)上安装有第二翻料装置(12)，干馏段内设置有第二热辐射管加热装置(11)，通过螺栓连接在壳体(2)上；
余热回收段内配置有余热回收段输送组件(25)，余热回收段输送组件(25)通过第三导轨(24)和第三滚轮(23)装配于第三底座(22)上面，余热回收段输送组件(25)上安装有第三翻料装置(16)，余热回收段输送组件(25)上端联接余热回收进风系统(15)；
经冷却后的半焦(19)通过出料装置(20)排出干燥提质系统，进入储料仓；
控制系统(21)对干馏系统内工况参数进行实时监测及控制；
进料端与干燥段之间设置第一挡料密封(6)，干燥段和干馏段之间设置第二挡料密封装置(10)；干馏段和余热回收段之间设置第三挡料密封装置(14)；余热回收段与出料端设置第四挡料密封装置(18)；
干燥段上部设置热烟气、水蒸气排出装置(9)；
干馏段上部设置干馏气体排出装置(13)；
余热回收段上部设置热煤气排出装置(17)。
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