CN220597278U - 一种基于多段炉的油泥热解系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种基于多段炉的油泥热解系统，包括多段炉主体、烟气辐射系统、热解油气处理系统；其中多段炉主体包含炉壳、中轴、驱动电机、炉床、炉墙、伞型齿轮、耙臂耙齿组件等，耙臂耙齿组件固定在中轴上，驱动电机驱动中轴转动，中轴带动耙臂耙齿转动将床层上的物料进行翻动和移动；烟气辐射系统包含热风炉、布风管、收集管及辐射管等，高温烟气由热风炉产生，高温烟气由布风管送入炉内辐射管内，将高温烟气中的能量辐射到炉内物料上，达到使物料在绝氧环境下升温热解炭化的效果；油泥热解的油气进行引出后处理，达到资源化利用的效果。

Description

一种基于多段炉的油泥热解系统

技术领域

本实用新型涉及油泥处理领域，更具体地，涉及一种基于多段炉的油泥热解技术。

背景技术

石油化工企业在石油开采、储运、炼制及含油污水处理等过程中因泄露污染、罐体沉淀、蒸馏底渣、污水处理沉淀等原因，产生大量含油污泥，即油泥。含油污泥既是废物，又是资源，采用适当的工艺对含油污泥进行处理，回收其中的原油，并使处理后污泥达到环保要求。这样不仅回收了能源、避免了环境污染，而且可产生较好的社会效益和经济效益。

随着环保要求日益严格，油泥热解已经成为油泥无害化资源化处置的有效方式之一，现在常用的热解设备如外热式回转窑、外热式螺旋加热器在应用过程中会面临炉窑密封、炉内结焦等各种问题，影响热解炉的稳定运行；且油泥在热解过程中会产生CH4、H2等易爆炸性气体，若炉窑密封不好易造成爆炸等安全风险。

多段炉因其独特的结构构造，被广泛应用于活性炭制造、污泥焚烧热解处置、矿物焙烧、活性炭再生等领域；在污泥焚烧热解领域，因其耙齿与物料的接触翻动，使物料得到较好的焚烧效果，也可以避免物料热解产物在炉内结焦的现象。在密封结构设计上，多段炉为立式炉窑，在动静密封设计上如专利CN213899861U中采用水封结构型式，其密封结构优于回转窑的密封机械或填料密封结构，使炉窑的密封效果更佳。

现有多段炉的燃烧器多直接布置在炉膛内，如专利CN204438139U中将燃烧器布置在多段炉炉墙上，在污泥焚烧过程中燃烧火焰可以直接与物料接触，该种燃烧器布置方法为多段炉的燃烧器常规布置。但采用高温烟气直接加热物料，因燃烧器的构造要求，为保证燃料可持续稳定燃烧，一般空气过量系数控制在1.05以上，这样高温烟气中会含有一定的氧气，若直接用高温烟气热解油泥会对系统造成安全隐患，该种能量利用方式并不适合油泥的热解处理；且燃烧器产生的高温烟气一般温度较高，一般为回收油泥中的油，油泥热解温度一般控制在600℃以下，所以该种能源利用形式并不适合多段炉对油泥的热解处置。

发明内容

本实用新型所要解决的问题是，针对上述现有技术中的缺点，提供了一种安全经济性较好的油泥热解处置工艺设备系统，该工艺系统采用间接式辐射加热系统，油泥从多段炉进料口自上而下沿炉床S型曲线移动，辐射加热管可以在绝氧环境中有效的对油泥等物料进行辐射加热，解决了在油泥处置领域的安全性差、密封性差、控温性差、易结焦等问题。本实用新型主要包含多段炉主体设备和辐射加热系统两大部分。

为解决上述问题，本实用新型采用的方案如下：一种基于多段炉的油泥热解系统，其特征在于，包含多段炉、辐射加热系统，所述的多段炉为立式多层炉窑，其内设有多层炉床，根据炉床所处位置从上往下依次分为升温干燥区、油泥热解区、油泥炭化区、冷却区，立式多层炉窑的顶部设有进料口，每一层炉床上均设有耙臂耙齿组件和下料口，物料从顶端进料口进入落入上层炉床，物料在耙臂耙齿组件的翻动下移动到炉床下料口进入下一层炉床，依次循环实现物料在炉内的移动；所述的辐射加热系统包含热风炉、循环风管路组件、辐射加热器，辐射加热器通过循环风管路组件与热风炉联通，并形成闭合回路，辐射加热管设置在炉床上方；所述多段炉顶部设有热解油气出气口，其底部设有出渣口。

进一步，所述基于多段炉的油泥热解系统，其特征在于，所述多段炉的炉壁由炉壳和炉墙组成，炉墙设置于炉壳内，用于增强保温；所述耙臂耙齿组件通过中轴和伞形齿轮与设置在多段炉外部的驱动电机连接；所述炉床对于多段炉的炉壁上设有检修口。

进一步，所述基于多段炉的油泥热解系统，其特征在于，所述循环风管路组件包括进风管、布风管、收集管、调节阀、回风管、鼓风机；所述进风管和回风管设置在多段炉外部，分别与热风炉的出风口和进风口联通；所述布风管和收集管设置在多段炉内，分别与进风管和回风管联通；所述辐射加热器为U型辐射加热管，其进风口与布风管联通，出风口与收集管联通；所述鼓风机设置在进风管或回风管上；所述调节阀设置在收集管与回风管之间的管路上。

进一步，所述基于多段炉的油泥热解系统，其特征在于，所述升温干燥区每两层设置一组辐射加热器，油泥热解区和油泥炭化区每一层均设一组辐射加热器，冷却区不设辐射加热器。

进一步，所述基于多段炉的油泥热解系统，其特征在于，所述热风炉内砌筑有耐火材料，热风炉上设置有燃烧机或燃烧器，热风炉炉壁上设置有测量混合热风温度的温度计、压力计。

进一步，所述基于多段炉的油泥热解系统，其特征在于，多段炉炉墙上对于各层炉床位置安装有温度计用于检测控制炉内各层温度，冷却区的炉墙上设有压力计。

炉墙依炉壳内壁砌筑，炉床由异形耐火砖沿炉壳横切面环形砌筑，不同炉床之间有一定的间距，两层炉床之间形成的空间称之为炉膛，上下两层炉床之间在炉侧壁处或炉床中心于中轴间交替预留有下料口。

驱动电机与伞形齿轮啮合，驱动电机带动伞形齿轮转动，进而带动中轴及固定在中轴上的耙臂耙齿组件转动。

热风炉产生的高温烟气由进风管送入布风管，经布风管分配炉内的辐射加热器上，经辐射管后的热风进入收集管后进入回风管，回风管中的热风由鼓风机鼓入热风炉内重新加热利用热风中的余热。辐射加热管常规设置为U型或W型，辐射加热管可以采用陶瓷管或耐热钢如310s制作。辐射加热管出气口与集气管进气口相连接，收集管进气口与辐射加热管相对应的布置有一组或多组，收集管出气口与回风管进气口相连接。所述的回风管与鼓风机进气口相连接，鼓风机出气口与热风炉循环风进气口相连接。

热风炉内壁设置有耐火保温材料，进风管、回风管、布风管、收集管均在管子外面包覆有保温材料。

本实用新型的技术效果如下：(1)创造性的利用辐射加热管对多段炉物料加热，取代了之前的直接采用燃烧器加热的方式，杜绝了氧气进入多段炉内。

(2)采用辐射加热多段炉热解油泥，使多段炉的安全性提高，辐射管均匀布置，加热均匀，不会出现局部过热导致油泥结焦的现象，使油泥在多段炉内热解过程更容易控制。

(3)设置有每层炉膛的热电偶和调节阀，方便实时监测控制油泥热解过程中炉内温度情况。

(4)辐射后的热风尚有一定的热量，本工艺方案中考虑了余热回收，体现了环保节能的理念。

总之，采用多段炉辐射加热方式，可以使多段炉热解过程中更安全，也避免高粘油泥易结焦、控温性差，窑头窑尾密封性较差等问题，使油泥热解运营过程中更稳定。在方案设计中考虑余热回收利用，体现了环保节能的理念，有一定的技术优势。

附图说明

图1为基于多段炉的油泥热解系统结构示意图。

图2为图1中A区辐射器局部放大示意图。

图3为U型辐射加热管及送/回风管示意图。

其中1：多段炉；2：炉壳；3：炉墙；4：炉床；5：驱动电机；6：伞型齿轮；7：耙臂耙齿组件；8：中轴9：进料口；10：热解油气出气口；11：进风管；12：回风管；13：鼓风机；14：燃烧器；15：热风炉；16、24：压力计；17、25：温度计；18：调节阀；19：收集管20：U型辐射加热管21：布风管22：固定架23：出渣口26：布风管出风口或收集管进风口27：布风管进风口或收集管出风口。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型做进一步详细说明。

参照图1，一种基于多段炉的油泥热解系统，其特征在于，多段炉主体设备和辐射加热系统两大部分。

所述的多段炉由炉壳2、炉墙3、炉床4、中轴8、驱动电机5、伞形齿轮6、耙臂耙齿组件7、进料口9、热解油气出气口10、出渣口22组成。每两层炉床4或炉床与炉顶之间形成的区域称之为炉膛。本实施例中多段炉1从上至下依次形成8层炉床。中轴8位于多段炉中心，伞形齿轮固定在中轴8下部，耙臂耙齿7为设置为4组分别插销固定在中轴上，位于炉床上方。

更进一步的，驱动电机5与伞形齿轮啮合6，驱动电机带动伞形齿轮转动，进而带动中轴8及固定在中轴上的耙臂耙齿组件7转动。

根据热解工艺要求，分别在第1层、3层、5层、6层、7层环形均匀预留有6组进风管口。在每层炉膛的炉墙3上均设置有一个检修口方便每层炉膛内的耙臂耙齿组件进行检修，并在1～8层的炉墙3上安装有温度计17，方便实时对每层炉膛的温度进行检测。因热解油气自下而上从热解油气出气口10抽出，在底层炉膛炉墙3上设置有压力计16，用于检测底层炉膛处于微负压状态，一般为-100～-50Pa之间，保证热解油气能够及时排出。

本实施例中辐射加热系统包含热风炉15、热风炉上安装有一台燃烧机14，热风炉15上设置有温度计25，压力计24、循环进风口和出风口。燃烧机14将天然气等化石燃料燃烧转化为900℃左右的高温烟气，高温烟气与通过鼓风机鼓入的循环烟气热风(250～350℃)混合，产生出750℃左右的高温热气通过进风管11分别输送到U型辐射加热管20中，U型辐射加热管20通过炉墙和固定架22进行固定在炉床上。高温热风温度通过调节循环热风量和燃烧机14的开度共同控制调节。

所述的进风管11与热风炉15出风口相连接，进风管上可以设置有6组出风口分别与布置在多段炉1各层的布风管21相连接，布风管21上也环形设置有6组出风口27与U型辐射加热管26进风口相连，将高温热风送入U型辐射加热管内20。因油泥热解温度一般在350℃～550℃之间，温度远低于高温烟气温度，高温烟气可以对油泥上表面不断的进行辐射加热，同时，耙齿不断的将油泥翻转使油泥得到均匀加热。油泥从多段炉进料口9至出渣口23自上而下运动过程中，第1～2层主要为升温干燥过程，温度控制在150～220℃，油泥中的水分受热蒸发；第3～6层为油泥热解过程，油泥温度升高到350～550℃之间，油泥中的有机物热解分解为小分子如CO、CH4、C3H6等气体，第7层为油泥炭化过程，油泥温度升高至450～600℃之间，热解气继续析出，固定碳沉积在灰渣中；第8层为冷却层，热解油泥得到一定程度的降温后由出渣口排出。在油泥热解过程中，热解油泥和干燥气均从多段炉1的各层的下料口自下而上运动，最后从热解油气出气口10排出后进行资源化利用。

所述的辐射加热管20出气口与收集管19进气口相连接，收集管19进气口与辐射加热管20相对应的布置6组，收集管19出气口与回风管12进气口相连接。所述的回风管12与鼓风机13进气口相连接，鼓风机13出气口与热风炉15循环风进气口相连接。经过辐射加热后的烟气在鼓风机13的引力作用下被从收集管引入回风管后进入热风炉15后被热风炉高温烟气高加热后继续作为温烟气供应油泥热解所需热量。

所述的热风炉15内壁设置有耐火保温材料，进风管、回风管、布风管、收集管均在管子外面包覆有保温材料，保温材料防止热量的散失，降低能源的消耗。

在收集管19与回风管12之间管道设置有调节阀18，通过调节调节阀18的开度大小，控制各层炉膛进入的高温烟气量，从而控制各层炉膛内的温度，在回风管上设置有测温计，防止回风温度过高。

以上所述仅是本实用新型的优选实施方式，应当指出对于本技术领域的普通技术人员来说较易理解，凡在不脱离本实用新型原理和原则的前提下，对本实用新型稍加任何的修改、简化、替换等，均应视为在本实用新型的保护范围内。

Claims (6)

1.一种基于多段炉的油泥热解系统，其特征在于，包含多段炉(1)、辐射加热系统，所述的多段炉(1)为立式多层炉窑，其内设有多层炉床(4)，根据炉床所处位置从上往下依次分为升温干燥区、油泥热解区、油泥炭化区、冷却区，立式多层炉窑的顶部设有进料口(9)，每一层炉床(4)上均设有耙臂耙齿组件(7)和下料口，物料从顶端进料口进入落入上层炉床，物料在耙臂耙齿组件(7)的翻动下移动到炉床(4)下料口进入下一层炉床，依次循环实现物料在炉内的移动；所述的辐射加热系统包含热风炉(15)、循环风管路组件、辐射加热器，辐射加热器通过循环风管路组件与热风炉联通，并形成闭合回路，辐射加热管设置在炉床上方；所述多段炉(1)顶部设有热解油气出气口(10)，其底部设有出渣口(23)。

2.根据权利要求1所述基于多段炉的油泥热解系统，其特征在于，所述多段炉(1)的炉壁由炉壳(2)和炉墙(3)组成，炉墙(3)设置于炉壳(2)内，用于增强保温；所述耙臂耙齿组件(7)通过中轴(8)和伞形齿轮(6)与设置在多段炉(1)外部的驱动电机(5)连接；所述炉床(4)对于多段炉(1)的炉壁上设有检修口。

3.根据权利要求1所述基于多段炉的油泥热解系统，其特征在于，所述循环风管路组件包括进风管(11)、布风管(21)、收集管(19)、调节阀(18)、回风管(12)、鼓风机(13)；所述进风管(11)和回风管(12)设置在多段炉(1)外部，分别与热风炉(15)的出风口和进风口联通；所述布风管(21)和收集管(19)设置在多段炉(1)内，分别与进风管(11)和回风管(12)联通；所述辐射加热器为U型辐射加热管(20)，其进风口与布风管(21)联通，出风口与收集管(19)联通；所述鼓风机(13)设置在进风管(11)或回风管(12)上；所述调节阀(18)设置在收集管(19)与回风管(12)之间的管路上。

4.根据权利要求1所述基于多段炉的油泥热解系统，其特征在于，所述升温干燥区每两层设置一组辐射加热器，油泥热解区和油泥炭化区每一层均设一组辐射加热器，冷却区不设辐射加热器。

5.根据权利要求1所述基于多段炉的油泥热解系统，其特征在于，所述热风炉(15)内砌筑有耐火材料，热风炉(15)上设置有燃烧机或燃烧器(14)，热风炉(15)炉壁上设置有测量混合热风温度的温度计(25)、压力计(24)。

6.根据权利要求2所述基于多段炉的油泥热解系统，其特征在于，多段炉(1)炉墙上对于各层炉床(4)位置安装有温度计(25)用于检测控制炉内各层温度，冷却区的炉墙(3)上设有压力计(24)。