CN103952165B - 一种基于多层回转窑的小颗粒物料干馏方法 - Google Patents
一种基于多层回转窑的小颗粒物料干馏方法 Download PDFInfo
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Abstract
本发明涉及一种基于多层回转窑的小颗粒物料干馏方法，它是将含水率<5%的油页岩颗粒料（粒度0-20mm）由窑头进入料仓，再被螺旋输送装置送入回转窑内筒，通过同时来自热风炉的高温热烟气（700℃）在外筒与内筒间的环形通道内流通，加热内筒内的物料到500℃，使油页岩物料热解，产生干馏气体和半焦，干馏气体通过净化回收出煤气和页岩油。半焦从内筒进入环形通道内，向物料运行的反方向运行，与内筒内的物料进行热交换，吸收半焦余热，最终一部分半焦出炉，另有少量半焦进入内筒与常温物料进行混合，进一步利用半焦余热。本发明工艺简单、能耗低、无污染、产品品质高，可实现工业化大规模生产，易于大面积推广。
Description
技术领域
本发明涉及一种基于多层回转窑的小颗粒物料干馏方法。
背景技术
油页岩作为石油的补充和替代能源，在我国油页岩资源丰富。目前对油页岩干馏采用的工艺分为固体热载体干馏法和气体热载体干馏法。但国内外大多数干馏工艺只能对直径为20mm以上的颗粒干馏，20mm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。
国外油页岩干馏技术有几种，Petrosix干馏技术是巴西国家石油公司发展的油页岩干馏方法，采用垂直式干馏炉，页岩自上而下，循环气体自下而上，加工块径为6.4—76mm,无法处理小颗粒油页岩。爱沙尼亚开发的Kiviter技术，同样也只能处理块状物料。国内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工艺有三种，一种是采用澳大利亚的ATP炉(Alberea-TaciukProcessor)，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；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。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种基于多层回转窑的小颗粒物料干馏方法，以克服现有技术中存在的缺陷。
本发明的技术方案为：一种基于多层回转窑的小颗粒物料干馏方法，其特征在于，包含如下步骤：
1]将含水率＜5%，粒度0—20mm的小颗粒油页岩由窑头送入料仓，再被螺旋输送装置送入回转窑内筒；
2]油页岩物料随着内筒螺旋抄板导向作用，从前到后至内筒后端部，来自热风炉的700℃高温热烟气在外筒与内筒间的环形通道内流通，加热内筒内的物料到500℃，使油页岩物料热解，产生干馏煤气和半焦；
3]油页岩物料随着内筒螺旋抄板进入内筒时，与物料干馏后产生的部分热半焦混合，将油页岩物料预热；
4]干馏煤气经循环焦油喷淋冷却和电捕焦油回收出煤气中的页岩油和冷煤气产品，产生的冷煤气一部分可以作为热风炉的燃料，为干馏物料提供热能；
5]干馏后产生的半焦从内筒进入环形通道内，向内筒物料运行的反方向运行，将半焦自身的余热与内筒内的物料进行热交换，吸收半焦余热，半焦在设备运行过程中温度不断降低，热量被不断带走，最终一部分半焦出炉，另有少量半焦进入内筒与新物料混合，进一步利用半焦余热。
该方法所采用的多层回转窑包括窑头、窑尾、窑体、支撑装置、传动装置、无线测温装置和自动控制系统；其中，所述窑头前端设置有进料装置和螺旋输料装置，窑头上部设置热烟气排气管道，窑头下部设置出料装置，窑头与窑体之间设置有进料密封；所述窑尾末端设置有干馏气体排气管道，窑尾上设置有热烟气进气管道，窑尾与窑体之间设置有密封；所述窑体包括两个不同直径同心套装而成的外筒体和内筒体，外筒体和内筒体之间设置有热补偿支架、普通支架和辊轮，内筒体内壁上设置有第一螺旋抄料板，外筒体内壁上设置有第二螺旋抄料板，窑体后端设置有密封排料装置，窑体前端设置有进排料装置；所述窑体设置于支撑装置上，并与传动装置相连；所述无线测温装置设置于窑体上，所述自动控制系统通过线缆与变频电机相连。
所述内筒体和外筒体之间均匀分布有3组支承内筒体的支架，分别为8个热补偿支架、8个热补偿支架和8个普通支架；所述辊轮沿内筒体外壁周向分布有八个，辊轮一端与内筒体外壁顶紧，另一端与外筒体相连。
所述密封排料装置为均匀分布于内筒体外壁周向的8组压于弹簧上的钢球；所述进排料装置为均匀分布于内筒体外壁周向的4组卡簧和料门。
所述内筒体内壁上焊接有第一螺旋抄料板，外筒体内壁上焊接有第二螺旋抄料板。
本发明的技术效果为：
本发明产生的干馏气体经过分离冷却后得到冷煤气和页岩油，冷煤气进入热风炉作为燃料使用，减少煤气提纯和储运环节，并为物料干馏提供了能量，极大节省了设备运行成本。
本发明采用了物料干燥后再进炉干馏热解的工艺，保证干馏煤气浓度不受干燥段废烟气的影响，保证煤气浓度，减少了煤气提纯环节。
含水率<5%的油页岩颗粒料（粒度0—20mm）由窑头进入料仓，再被螺旋输送装置送入回转窑内筒，通过同时来自热风炉的高温热烟气（700℃）在外筒与内筒间的环形通道内流通，加热内筒内的物料到500℃，使油页岩物料热解，产生干馏气体和半焦，干馏气体通过净化回收出煤气和页岩油。半焦从内筒进入环形通道内，向物料运行的反方向运行，与内筒内的物料进行热交换，吸收半焦余热，最终一部分半焦出炉，另有少量半焦进入内筒与常温物料进行混合，进一步利用半焦余热。本发明工艺简单、能耗低、无污染、产品品质高，可实现工业化大规模生产，易于大面积推广。
该工艺基于多层回转窑低温干馏炉，主要用来对小颗粒物料进行低温干馏，整个干馏过程在密闭炉体内进行，利用热烟气对物料进行加热，有效控制炉内氧气含量，以此保证生产过程安全，无爆炸危险。
附图说明
图1为用于干馏小颗粒的多层回转窑的结构示意总图；
图2为进排料装置结构示意图；
图3为辊轮支撑装置结构示意图；
图4、5为热补偿支架结构示意图；
图6为普通支架结构示意图；
图7为密封排料装置结构示意图；
图8为本发明工艺流程图。
附图标记为：
1—窑头，2—进料装置，3—螺旋输料装置，4—热烟气排气管道，5—进料密封，6—外筒体，7—内筒体，8、10—热补偿支架，12—普通支架，9—窑体，11—无线测温装置，13—第一螺旋抄料板，14—第二螺旋抄料板，15、19—密封，16—热烟气进气管道，17—窑尾，18—干馏气体排气管道，20—密封排料装置，21—自动控制系统，22、24—支撑装置，23—传动装置，25—辊轮，26—进排料装置，27—出料装置，28—卡簧，29—料门，32—板，33—槽板，34—销轴。
具体实施方式
参见图1至图7，本发明中的一种用于干馏小颗粒的多层回转窑的具体结构为：
包括窑头1、窑尾17、窑体9、支撑装置22、24、传动装置23、无线测温装置11和自动控制系统21；其中，
所述窑头1前端设置有进料装置2和螺旋输料装置3，窑头1上部设置热烟气排气管道4，窑头1下部设置出料装置27，窑头1与窑体9之间设置有进料密封5；
所述窑尾17末端设置有干馏气体排气管道18，窑尾17上设置有热烟气进气管道16，窑尾17与窑体9之间设置有密封15、19；
所述窑体9包括两个不同直径同心套装而成的外筒体6和内筒体7，外筒体6和内筒体7之间设置有热补偿支架8、10、普通支架12和辊轮25，内筒体7内壁上设置有第一螺旋抄料板13，外筒体6内壁上设置有第二螺旋抄料板14，窑体9后端设置有密封排料装置20，窑体9前端设置有进排料装置26；
所述窑体9设置于支撑装置22、24上，并与传动装置23相连；
所述无线测温装置11设置于窑体9上，
所述自动控制系统21通过线缆与变频电机相连。
本发明中的内筒体7和外筒体6之间均匀分布有3组支承内筒体7的支架，分别为8个热补偿支架8、8个热补偿支架10和8个普通支架12；
所述辊轮25沿内筒体7外壁周向分布有八个，辊轮25一端与内筒体7外壁顶紧，另一端与外筒体6相连。
本发明中的密封排料装置20具体可为均匀分布于内筒体7外壁周向的8组压于弹簧上的钢球；弹簧靠弹力将钢球压在料门处，将料门封死，在有物料需排出时，物料靠自重件弹簧压缩，钢球与料门处，存在间隙，将物料排出，起到排料密封作用；
所述进排料装置26具体可为均匀分布于内筒体7外壁周向的4组卡簧28和料门29。卡簧28靠弹力将料门29关闭，当有物料进入时，靠物料的挤压力，克服卡簧28的弹力，将料门29打开进料。
本发明中的内筒体7内壁上具体可焊接有第一螺旋抄料板13，外筒体（6）内壁上具体可焊接有第二螺旋抄料板14。
本发明中的进料装置2、螺旋输料装置3、密封排料装置20、进排料装置26、出料装置27、支撑装置22、24、传动装置23、无线测温装置11和自动控制系统21均为现有技术；其中，
所述支撑装置22、24由拖轮、滚圈、轴承座组成；
所述传动装置23由电机、减速机、联轴器、轴承座、齿轮、齿圈等组成。
所述无线测温装置11由无线温度传感器、信号还原装置、多路无线集中器等组成；
所述自动控制系统21由PLC为控制核心、变频调速器驱动、人机操作界面、无线数据传输和有线工业控制网络组成。
所述的进料装置2由料斗和双翻板阀组成。
所述的螺旋输料装置是由轴向分布的若干螺旋叶片组成。
所述的出料装置27由料斗和双翻板阀组成。
参见图8，本发明涉及的一种基于多层回转窑的小颗粒物料干馏方法，包括如下步骤：
1]将含水率＜5%，粒度0—20mm的小颗粒油页岩由窑头送入料仓，再被螺旋输送装置送入回转窑内筒；
2]油页岩物料随着内筒螺旋抄板导向作用，从前到后至内筒后端部，来自热风炉的700℃高温热烟气在外筒与内筒间的环形通道内流通，加热内筒内的物料到500℃，使油页岩物料热解，产生干馏煤气和半焦；
3]油页岩物料随着内筒螺旋抄板进入内筒时，与物料干馏后产生的部分热半焦混合，将油页岩物料预热；
4]干馏煤气经循环焦油喷淋冷却和电捕焦油回收出煤气中的页岩油和冷煤气产品，产生的冷煤气一部分可以作为热风炉的燃料，为干馏物料提供热能；
5]干馏后产生的半焦从内筒进入环形通道内，向内筒物料运行的反方向运行，将半焦自身的余热与内筒内的物料进行热交换，吸收半焦余热，半焦在设备运行过程中温度不断降低，热量被不断带走（温度120℃），最终一部分半焦出炉，另有少量半焦进入内筒与新物料混合，进一步利用半焦余热。
本实施例没有详细叙述的部件和结构属本行业的公知部件和常用结构或常用手段，这里不一一叙述。
Claims (3)
1.一种基于多层回转窑的小颗粒物料干馏方法，其特征在于，包含如下步骤：
1]将含水率＜5%，粒度0—20mm的小颗粒油页岩由窑头送入料仓，再被螺旋输送装置送入回转窑内筒；
2]油页岩物料随着内筒中第一螺旋抄料板导向作用，从前到后至内筒后端部，来自热风炉的700℃高温热烟气在外筒与内筒间的环形通道内流通，加热内筒内的物料到500℃，使油页岩物料热解，产生干馏煤气和半焦；
所述油页岩物料随着内筒中第一螺旋抄料板进入内筒时，与物料干馏后产生的部分热半焦混合，将油页岩物料预热；
3]干馏煤气经循环焦油喷淋冷却和电捕焦油回收出煤气中的页岩油和冷煤气产品，产生的冷煤气一部分作为热风炉的燃料，为干馏物料提供热能；
4]干馏后产生的半焦从内筒进入环形通道内，向内筒物料运行的反方向运行，将半焦自身的余热与内筒内的物料进行热交换，吸收半焦余热，半焦在设备运行过程中温度不断降低，热量被不断带走，最终一部分半焦出炉，另有少量半焦进入内筒与新物料混合，进一步利用半焦余热；
该方法所采用的多层回转窑包括窑头（1）、窑尾（17）、窑体（9）、支撑装置（22、24）、传动装置（23）、无线测温装置（11）和自动控制系统（21）；其中，所述窑头（1）前端设置有进料装置（2）和螺旋输料装置（3），窑头（1）上部设置热烟气排气管道（4），窑头（1）下部设置出料装置（27），窑头（1）与窑体（9）之间设置有进料密封（5）；所述窑尾（17）末端设置有干馏气体排气管道（18），窑尾（17）上设置有热烟气进气管道（16），窑尾（17）与窑体（9）之间设置有密封（15、19）；所述窑体（9）包括两个不同直径同心套装而成的外筒体（6）和内筒体（7），外筒体（6）和内筒体（7）之间设置有热补偿支架（8、10）、普通支架（12）和辊轮（25），内筒体（7）内壁上设置有第一螺旋抄料板（13），外筒体（6）内壁上设置有第二螺旋抄料板（14），窑体（9）后端设置有密封排料装置（20），窑体（9）前端设置有进排料装置（26）；所述窑体（9）设置于支撑装置（22、24）上，并与传动装置（23）相连；所述无线测温装置（11）设置于窑体（9）上，所述自动控制系统（21）通过线缆与变频电机相连；
所述密封排料装置（20）为均匀分布于内筒体（7）外壁周向的8组压于弹簧上的钢球；所述进排料装置（26）为均匀分布于内筒体（7）外壁周向的4组卡簧（28）和料门（29）。
2.根据权利要求1所述的一种基于多层回转窑的小颗粒物料干馏方法，其特征在于：所述内筒体（7）和外筒体（6）之间均匀分布有3组支承内筒体（7）的支架，分别为8个热补偿支架（8）、8个热补偿支架（10）和8个普通支架（12）；所述辊轮（25）沿内筒体（7）外壁周向分布有八个，辊轮（25）一端与内筒体（7）外壁顶紧，另一端与外筒体（6）相连。
3.根据权利要求1所述的一种基于多层回转窑的小颗粒物料干馏方法，其特征在于：所述内筒体（7）内壁上焊接有第一螺旋抄料板（13），外筒体（6）内壁上焊接有第二螺旋抄料板（14）。
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