專利名稱：一體式干餾爐的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種將熱載體加熱和物料干餾集合在同一個干餾單元內(nèi)的一體式干餾爐。適用于對油砂、油頁巖和煤等物料的低溫干餾煉油。
背景技術(shù)：
目前，國內(nèi)對物料的低溫干餾工藝有三種，第一種是撫順式干餾工藝，主要設(shè)備有干餾爐和加熱爐，干餾爐為圓筒形結(jié)構(gòu)，為內(nèi)燃式爐，加熱爐為蓄熱式加熱爐。撫順式干餾工藝流程見圖1，工作時用鼓風(fēng)機(jī)從干餾爐底部送入飽和空氣助燃，物料中的固定碳燃燒產(chǎn)生的煙氣對上部的油頁巖進(jìn)行干餾，為防止?fàn)t內(nèi)煙氣溫度過高而結(jié)焦，在干餾爐上部通入經(jīng)加熱爐加熱到550°C 650°C的瓦斯進(jìn)行調(diào)節(jié)，干餾爐處理物料粒度為12 75mm，單爐處理能力為100噸，該爐不能處理小顆粒物料。第二種是樺甸式干餾爐，主要設(shè)備有干餾爐和加熱爐，干餾爐為圓方形結(jié)構(gòu)，上部為圓形，下部為方形，是全循環(huán)式干餾爐，爐內(nèi)無燃燃裝置，依靠從干餾爐中部通入的650°C左右的熱循環(huán)瓦斯對上部的油頁巖進(jìn)行干餾，收油率為90%左右，處理粒度為6 50mm，單爐處理能力為300噸/日。該爐是目前國內(nèi)最先進(jìn)的干餾爐，可處理比撫順干餾爐粒徑略小的物料。圖2為樺甸式干餾工藝流程圖，工作時經(jīng)加熱爐加熱到650°C 700°C左右的熱循環(huán)瓦斯從干餾爐中部進(jìn)入，經(jīng)布?xì)庋b置的噴氣孔噴出，將從上面下來的物料加熱到500°C 550°C，發(fā)生干餾，干餾產(chǎn)生的油氣經(jīng)設(shè)置于干餾爐上部的陣傘收集，被干餾氣體導(dǎo)出管導(dǎo)出爐外，送油回收系統(tǒng)回收頁巖油。但因熱循環(huán)瓦斯的噴射距離有限，故干餾爐的處理能力受到限制。第三種是茂名式干餾工藝，干餾爐為方形結(jié)構(gòu)，是內(nèi)燃式爐，俗稱氣燃爐，沒有加熱爐，為一種一體式干餾爐。工作時從干餾爐底部通入可燃瓦斯和空氣，燃燒產(chǎn)生的煙氣在上升過程中對上部的物料進(jìn)行干餾，收油率為70%左右，處理粒度為30 120mm，單爐處理能力為200噸/日。該干餾爐雖然加熱和干餾實現(xiàn)了一體式，但由于瓦斯在爐內(nèi)燃燒時產(chǎn)生1000°C左右的高溫?zé)煔?，常常造成爐內(nèi)結(jié)焦被迫停爐清理，而且燃燒時又不可避免地?zé)袅艘徊糠钟蜌?，油回收率較低，茂名式方爐開始用于油頁巖的干餾煉油，因上述問題和污染問題已于20世紀(jì)80年代全部停產(chǎn)。21世紀(jì)后有一些地區(qū)將該爐改造后用于煤的干餾，生產(chǎn)蘭碳。但這些缺陷依然存在。撫順式、樺甸式干餾工藝均為分體式干餾工藝，其共同缺陷是系統(tǒng)需要二次加熱，熱載體在輸送過程中熱量損耗較大，熱效率低，有的被干餾物料由于自身含氣量低，經(jīng)過二次加熱后，系統(tǒng)熱量不能平衡，被迫從外部補(bǔ)充熱量，造成系統(tǒng)工藝復(fù)雜，投資加大，運(yùn)行操作繁瑣。茂名式工藝雖然是一體式，但爐內(nèi)溫度遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出低溫干餾需要的溫度，造成爐內(nèi)結(jié)焦、燒油氣等弊病。而且這幾種干餾爐的爐型均有處理量小，占地面積大等缺陷而受到限制，不適應(yīng)大規(guī)模工業(yè)化生產(chǎn)的需要。目前在國外有巴西的佩特羅西克斯(Petrosix)爐，采用全循環(huán)工藝，干餾爐的日處理量為6000噸。但也是采取加熱和干餾分體的方式，而且因技術(shù)壁壘、造價昂貴、引進(jìn)條件苛刻，到目前為止還不能引進(jìn)。為此，我國急需一種新型的日處理量大的可以大型化的干餾爐。發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的目的在于提供一種耗能少，熱效率高，工藝簡單，處理能力大的干餾爐。為實現(xiàn)這一發(fā)明的目的，需要解決的關(guān)鍵技術(shù)問題是:1、取消干餾系統(tǒng)中的加熱爐，使熱載體的加熱和物料的干餾一體式，簡化系統(tǒng)流程，減少系統(tǒng)熱量損失；2、干餾爐內(nèi)的布料、布?xì)庖鶆?，能使被干餾物料均衡干餾，完全干餾，油回收率高。干餾爐容量的擴(kuò)大不能影響干餾爐內(nèi)的均勻布料、均勻布?xì)猓桓绅s物料依然能均勻受熱，均衡干餾，爐內(nèi)沒有死角。這一問題看似簡單，實際難度很大，撫順式干餾爐想把處理能力從100噸提高到200噸以上，經(jīng)過幾十年的努力，由于解決不好干餾爐內(nèi)的均勻布?xì)鈫栴}，至今未能實現(xiàn)。3、在滿足1、2兩項技術(shù)要求的前提下，干餾爐出口氣量最少，最大程度縮減油回收系統(tǒng)的設(shè)備容量，減少系統(tǒng)的動力消耗和運(yùn)行成本。4、干餾爐適應(yīng)性要強(qiáng)，能滿足多種用戶的需求和多種品質(zhì)的物料干餾的需要。比如油砂、油頁巖和煤等物料的干餾，而且不論含油率高低，含水量的多少，含氣量的多少，都能適用；特別是應(yīng)能適用于低品質(zhì)油頁巖的干餾煉油，因為我國大多數(shù)產(chǎn)地的油頁巖都屬于低品質(zhì)油頁巖。5、干餾爐的大小規(guī)格應(yīng)可以根據(jù)需要選擇，處理量的大小可自由縮放，不因處理量增大而變更爐型。用戶可根據(jù)油頁巖儲量的大小進(jìn)行選擇，自由度量，不要出現(xiàn)“大馬拉小車”或“小馬拉大車”的情況，造成設(shè)施不配套，能源消耗增加的現(xiàn)象。6、干餾爐能長周期安全、穩(wěn)定運(yùn)行，沒有嚴(yán)重的安全隱患。比如不能因設(shè)備本身的問題造成瓦斯泄漏，爐內(nèi)結(jié)焦，爆炸等安全事故。7、干餾爐能應(yīng)用于小顆粒物料的干餾。目前大多數(shù)干餾爐不能利用小于12_以下的物料干餾，造成運(yùn)行成本升高，同時也浪費(fèi)了不能再生的資源。本發(fā)明一體式干餾爐能較好地實現(xiàn)上述發(fā)明目的，其工藝特征是:用煙氣作為主要干餾熱載體，對物料進(jìn)行間接加熱；利用在燃燒室燃燒瓦斯產(chǎn)生的煙氣作為干餾熱載體對干餾爐連續(xù)供熱，煙氣和被干餾物料不直接接觸，煙氣始終在封閉的煙氣室和管道內(nèi)流動，通過輻射和傳導(dǎo)向被干餾物料輸送熱量；利用煙氣的余熱預(yù)熱空氣，降低排煙溫度，提高熱效率；利用高溫?zé)煔饧訜峥諝饨档腿紵页隹跓煔獾臏囟?，使進(jìn)入均熱管的煙氣溫度低于750°C;利用均熱管均衡分布物料和均衡干餾爐內(nèi)各部分的溫度；利用瓦斯和水蒸氣作為輔助熱載體回收半焦的余熱補(bǔ)充干餾需要的熱量，均衡干餾爐內(nèi)各部分的溫度。本發(fā)明工藝流程是:1、煙氣熱載體的工藝流程:經(jīng)過預(yù)熱的空氣和經(jīng)過收油的燃燒瓦斯在燃燒室混合燃燒，燃燒產(chǎn)生的高溫?zé)煔鉃?00°C 1000°C，高溫?zé)煔馐紫葲_刷設(shè)置于燃燒室上部的第二級空氣預(yù)熱器，煙氣溫度被降低到750°C以下后，進(jìn)入均熱管，均熱管設(shè)置于被干餾物料的料層中，煙氣在均熱管中作迂回運(yùn)動，將熱量傳遞給被干餾物料，將物料加熱到500°C 550°C，使物料發(fā)生干餾。煙氣從均熱管排出溫度為350°C 400°C，然后進(jìn)入第一級空氣預(yù)熱器，被冷卻到150°C 200°C后排出爐外。2、被干餾物料的工藝流程:經(jīng)過預(yù)熱和初步干燥的物料從干餾爐上部加入，進(jìn)入預(yù)熱干燥室，物料被從干餾爐下部升上來的干餾氣體加熱到200°C 250°C，物料含有的水分全部蒸發(fā)，物料繼續(xù)下行至安裝有均熱管的干餾室，物料在干餾室中吸收干餾室兩側(cè)煙氣輻射和均熱管傳導(dǎo)過來的熱量，溫度上升到500°C 550°C，實現(xiàn)完全干餾。干餾后的半焦繼續(xù)下行，被下部通入的冷瓦斯和從水封池蒸發(fā)出來的水蒸氣冷卻到250°C 300°C，再經(jīng)過冷卻水套被冷卻到150°C 180°C排入水封池，最后被設(shè)置于水封池底部的刮板運(yùn)輸機(jī)刮出爐外。3、干餾瓦斯的工藝流程:干餾過程中產(chǎn)生的含油氣體，從干餾爐下部通入的冷瓦斯、從水封池蒸發(fā)并進(jìn)入干餾爐的水蒸氣在干餾爐上部匯合在一起，統(tǒng)稱干餾瓦斯，經(jīng)設(shè)置于干餾爐頂部的導(dǎo)出管排出，經(jīng)過回收其中含有的油類物質(zhì)和分離水分后被冷卻到35°C 40°C，一部分由瓦斯風(fēng)機(jī)送入燃燒室作為燃料使用，多余部分送入瓦斯氣柜貯存另作它用。煙氣熱載體的工藝流程、被干餾物料的工藝流程、干餾瓦斯的工藝流程相互結(jié)合起來構(gòu)成了一體式干餾工藝的流程，形成完整、連續(xù)的干餾工藝。本發(fā)明一體式干餾爐，其結(jié)構(gòu)特征是:加熱熱載體的燃燒室、煙氣室、和干餾物料的預(yù)熱干燥室、干餾室在同一腔體內(nèi)；干餾爐由多個干餾子單元組合而成；每個干餾子單元相對獨立，一個燃燒室對應(yīng)一個干餾室，形成一個干餾子單元；多個干餾子單元組成的干餾爐上部相互連通，兩個干餾子單元之間用煙氣室進(jìn)行分隔，多個干餾子單元下部共用一個水封池和排焦裝置；干餾子單元包括對熱載體加熱的燃燒室、煙氣室、均熱管、空氣預(yù)熱器和對物料干餾的預(yù)熱干燥室、干餾室，均熱管安裝在干餾室內(nèi)。本發(fā)明一體式干餾爐，其結(jié)構(gòu)特征是:加料裝置設(shè)置于干餾爐爐體的頂部，由料斗、閘板閥、給料機(jī)組成；油氣導(dǎo)出裝置設(shè)置于干餾爐爐體上部，由氣室和干餾氣體導(dǎo)出管組成；排焦裝置設(shè)置于干餾爐下部的水封池內(nèi)，由推焦機(jī)和刮板運(yùn)輸機(jī)組成；多個干餾子單元共用一套推焦設(shè)備；水封池設(shè)置于干餾爐的底部，水封池在運(yùn)行時充滿水，高度為600 900mm。本發(fā)明一體式干餾爐，其結(jié)構(gòu)特征是:干餾爐的主要部件，包括預(yù)熱干燥室、干餾室、煙氣室、空氣預(yù)熱器、均熱管、燃燒室、排焦通道、半焦冷卻裝置、冷卻水套等包覆在一個爐體內(nèi)，四周由耐火保溫材料砌成，外面覆蓋鋼板。所述預(yù)熱干燥室設(shè)置于干餾爐的上部，整個預(yù)熱干燥室相互聯(lián)通，上部和給料通道及氣室相通，下部和干餾室相通。所述干餾室設(shè)置于預(yù)熱干燥室的下部，煙氣室的兩側(cè)，上部和預(yù)熱干燥室相通，下部和排焦通道相連，干餾室的中間有均熱管通過。一臺干餾爐的干餾室數(shù)量根據(jù)處理量的大小決定。干餾室數(shù)量越多，干餾爐的處理量越大。所述煙氣室設(shè)置于干餾爐燃燒室的上面，中間有若干分隔，煙氣室內(nèi)安裝有空氣預(yù)熱器，其中第一級空氣預(yù)熱器安裝于煙氣室的頂部，第二級空氣預(yù)熱器安裝于煙氣室的下部，燃燒室的上部。煙氣室兩側(cè)設(shè)有均熱管的管板，將煙氣室和干餾室分隔開。所述燃燒室設(shè)置于煙氣室的下部，半焦冷卻裝置的上部，排焦通道的兩側(cè)。燃燒室的下部設(shè)有瓦斯噴咀，燃燒室的上部設(shè)有第二級空氣預(yù)熱器。所述空氣預(yù)熱器設(shè)置于煙氣室內(nèi)，其中第一級空氣預(yù)熱器安裝于煙氣室的頂部，第二級空氣預(yù)熱器安裝于煙氣室的下部，燃燒室的上部?？諝忸A(yù)熱器的進(jìn)口管和鼓風(fēng)機(jī)相連，出口管和瓦斯燒嘴相通。所述均熱管設(shè)置于干餾室內(nèi)，均熱管兩端通過管板和煙氣室相連，均熱管安裝在管板上，同時管板也是煙氣室的外壁。所述排焦通道設(shè)置于干餾室下部，和干餾室相連，排焦通道下部為水封池。所述半焦冷卻裝置設(shè)置于燃燒室的下部，為中空結(jié)構(gòu)，半焦冷卻裝置的兩側(cè)外壁上開有瓦斯噴孔，半焦冷卻裝置外部和冷瓦斯管道相連，半焦冷卻裝置的兩側(cè)為排焦通道。所述冷卻水套設(shè)置于半焦冷卻裝置下部，兩側(cè)為排焦通道，冷卻水套外部和循環(huán)水系統(tǒng)相連。[0018]本發(fā)明一體式干餾爐，其結(jié)構(gòu)特征是:一個燃燒室對應(yīng)一個干餾室，形成一個干餾子單元，由若干個干餾子單元組合成一個完整的干餾爐。多個干餾子單元組成的干餾爐上部相互連通，下部共用一個水封池和排焦裝置。圖4是由4個干餾子單元組成的干餾爐結(jié)構(gòu)和工作原理圖。一體式干餾爐的干餾子單元的數(shù)量根據(jù)干餾爐需要的處理量來選擇。需要的處理量大時，干餾子單元可多設(shè)一些，需要干餾爐處理量小時，干餾子單元可少設(shè)一些。一般，I個干餾子單元的日處理量為100 150噸。比如，如想使干餾爐的日處理量達(dá)到2000噸左右，則需設(shè)置15 20個干餾子單元。本發(fā)明一體式干餾爐和撫順、樺甸式干餾爐相比，有如下特點:1、本發(fā)明一體式干餾爐將熱載體加熱和物料干餾合為一體。干餾爐的主要部件，包括預(yù)熱干燥室、干餾室、煙氣室、空氣預(yù)熱器、均熱管、燃燒室、排焦通道、半焦冷卻裝置、冷卻水套等包覆在一個爐體內(nèi)。這種結(jié)構(gòu)取消了傳統(tǒng)干餾工藝中的加熱爐。由于不再需要單獨建設(shè)加熱爐與熱載體輸送管道，不僅降低了建設(shè)費(fèi)用，更重要的是降低了干餾的能源消耗和運(yùn)行費(fèi)用。2、本發(fā)明一體式干餾爐采用了均熱管技術(shù)，使干餾爐中同一截面的物料溫度基本相同、均衡，從而使物料實現(xiàn)了均衡干餾。撫順式干餾爐僅用陣傘作為布料裝置，布料、布?xì)舛疾痪鶆?，偏流現(xiàn)象經(jīng)常發(fā)生，樺甸式干餾爐雖然采用新型布?xì)庋b置，比撫順式干餾爐有很大改進(jìn)，但偏流、干餾不均衡現(xiàn)象仍時有發(fā)生。3、本發(fā)明一體式干餾爐采用了高溫?zé)煔庾鳛闊彷d體間接加熱物料的技術(shù)。煙氣熱載體和被加熱物料不直接接觸，大大降低了干餾爐出口氣量，從而也大大降低了油回收系統(tǒng)的負(fù)荷。撫順干餾工藝的熱載體是干餾瓦斯和煙氣的混合物，樺甸干餾工藝的熱載體是干餾瓦斯，兩種干餾工藝的熱載體均和被干餾物料直接接觸。一體式干餾爐的干餾熱載體為高溫?zé)煔?，但高溫?zé)煔獠恢苯咏佑|物料，對物料的加熱方式為間接加熱。撫順干餾工藝的煙氣熱載體的入爐溫度為1000°c左右，常常導(dǎo)致爐內(nèi)結(jié)焦和燒油氣，因而油回收率低，由于高溫?zé)煔夂捅桓绅s物料直接接觸，這一現(xiàn)象無法避免。樺甸干餾工藝的瓦斯熱載體是在爐外加熱，入爐溫度控制在650°c左右，但熱載體輸送過程中的熱損失很大。另外撫順、樺甸干餾工藝均有大量的氣體熱載體進(jìn)入干餾爐，最后隨干餾產(chǎn)生的瓦斯一起排出爐外，因而干餾爐出口氣量很大，造成后部油回收系統(tǒng)負(fù)荷增大，而一體式干餾爐對這些弊病均可避免。撫順、樺甸式干餾爐出口氣量比本發(fā)明一體式干餾爐多50% 70%，因而油回收系統(tǒng)的負(fù)荷也比本發(fā)明大50% 70%。4、本發(fā)明一體式干餾爐對助燃空氣采用了二級空氣預(yù)熱的技術(shù)。空氣預(yù)熱是工業(yè)上常用的一種技術(shù)，其目的是降低排煙溫度，提高熱效率。本發(fā)明一級空氣預(yù)熱器的功能和常規(guī)空氣預(yù)熱器的功能一樣，將排煙溫度降低到150°C 200°C，但二級空氣預(yù)熱器的主要功能是降低燃燒室煙氣出口溫度。燃燒室煙氣出口溫度約900°C 1000°C，這么高溫度的煙氣如果直接進(jìn)入干餾室，勢必造成結(jié)焦和油氣的二次裂解，降低油回收率，采用二級空氣預(yù)熱器后不僅有效地利用了煙氣的熱能，而且將燃燒室的煙氣出口溫度降低到750°C以下，滿足了物料干餾的工藝要求。5、本發(fā)明一體式干餾爐由于其特殊的結(jié)構(gòu)特點，適用于對各種物料，包括油砂、油頁巖和煤等物料的低溫干餾煉油，適用于各種品質(zhì)的物料的低溫干餾煉油，特別對低品質(zhì)的油砂、油頁巖，無論含油率高低、含水量的多少、含氣量的多少均可使用本發(fā)明干餾爐進(jìn)行干餾煉油。特別需要指出的是本發(fā)明一體式干餾爐適用于對小顆粒物料的干餾。6、本發(fā)明一體式干餾爐具有其他類型瓦斯全循環(huán)干餾爐的優(yōu)點，如爐內(nèi)無燃燒裝置，不會結(jié)焦、堵塞，起動和停爐簡捷方便，安全性高，收油率高，可以實現(xiàn)計算機(jī)自動控制
坐寸ο本發(fā)明一體式干餾爐在結(jié)構(gòu)上采取如下技術(shù)措施來實現(xiàn)發(fā)明的目的。一是將燃燒室、煙氣室設(shè)置于干餾室的兩側(cè)，直接對干餾爐室供熱，避免了管道輸送熱載體的散熱損失，就干餾爐本身而言，除了干餾爐四壁爐墻有散熱損失外，干餾爐中間的干餾子單元沒有散熱損失，更沒有管道輸送熱載體的散熱損失，這樣大大提高了熱量的有效利用。本發(fā)明干餾爐和撫順、樺甸式干餾爐相比，干餾爐的熱量消耗降低了 50%以上。二是在煙氣室內(nèi)設(shè)置了二級空氣預(yù)熱器，一級空氣預(yù)熱器用于降低排煙溫度，提高燃燒的熱效率，二級空氣預(yù)熱器用于降低燃燒室煙氣出口溫度，防止因熱載體溫度過高而導(dǎo)致干餾爐內(nèi)結(jié)焦和油氣的二次裂解，提高了收油率。三是在干餾室內(nèi)安裝均熱管，使干餾爐的同一截面溫度均衡，提高物料干餾的均衡性，從而提高油的回收率和干餾爐的熱效率。傳統(tǒng)干餾爐的爐內(nèi)經(jīng)常發(fā)生所謂“偏流”現(xiàn)象?！捌鳌爆F(xiàn)象是指因氣流分布不均而形成爐內(nèi)局部區(qū)域溫度偏高，局部區(qū)域溫度偏低，導(dǎo)致干餾不完全，出“生”料，油回收率下降?！捌鳌爆F(xiàn)象一旦產(chǎn)生，短時間內(nèi)很難消除。均熱管徹底杜絕了“偏流”現(xiàn)象的發(fā)生。爐內(nèi)氣流速度、壓力、物料行進(jìn)速度、行進(jìn)方式的變化，均不會造成爐內(nèi)溫度的不均勻，“偏流”現(xiàn)象也就不會產(chǎn)生。這就從工藝上和干餾爐的自身結(jié)構(gòu)上保證了物料干餾的均衡性和可靠性。四是在干餾爐的下部安裝半焦冷卻裝置，通入冷瓦斯，回收半焦余熱，直接用于補(bǔ)充物料干餾所需要的熱量。目前在焦化行業(yè)普遍采用干法出焦技術(shù)，但回收的熱量不能直接補(bǔ)充干餾熱量的需要。五是本發(fā)明一體式干餾爐上部采用貫通式結(jié)構(gòu)，增加了干餾爐有效容積，上部設(shè)有多個氣室，通過氣室收集干餾氣體，并設(shè)有多個排出口，排氣更為順暢。由于流通截面大，出口氣體量又少，因此干餾爐出口氣體流速較撫順、樺甸式干餾爐小很多，降低了微塵逸出量，減少了油泥生成量。六是本發(fā)明一體式干餾爐在結(jié)構(gòu)上采用由多個相對獨立的干餾子單元組合而成，每個干餾子單元都可獨立運(yùn)行工作。這樣就從根本上解決了撫順、樺甸式全循環(huán)干餾爐不能放大的缺陷，有利于干餾爐大型化的實現(xiàn)。要擴(kuò)大干餾爐的處理量，只要增加干餾子單元即可。本發(fā)明一體式干餾爐由于在工藝和結(jié)構(gòu)上采取了一系列措施，從而實現(xiàn)了對干餾技術(shù)的突破，使干餾爐設(shè)備的處理量，油回收率均達(dá)到世界最先進(jìn)水平，而且能源消耗大幅度降低。它和傳統(tǒng)的撫順式干餾工藝和干餾爐、茂名式干餾工藝干餾爐、樺甸式干餾工藝干餾爐相比，具有如下明顯的優(yōu)點。1、干餾爐處理量大，適合于大規(guī)模工業(yè)化生產(chǎn)。本發(fā)明一體式干餾爐，當(dāng)干餾子單元達(dá)到40個時，干餾爐總長度約40m，日處理量可以達(dá)到6000噸以上，和國際上最大的ATP干餾爐相當(dāng)，但ATP干餾爐總長度約65m。一體式干餾爐如需擴(kuò)大處理量，還可以進(jìn)一步放大。一體式干餾爐日處理量為6000噸的干餾爐其占地面積只需要使用撫順式干餾爐的I /3左右。這對油頁巖干餾煉油工業(yè)的大規(guī)模、工業(yè)化，降低單位礦量的設(shè)備投資、運(yùn)行管理成本具有重要意義。2、干餾爐熱能利用率高，熱效率高，節(jié)能。由于本發(fā)明干餾爐實現(xiàn)了熱載體加熱和物料干餾一體式，散熱損失大大減少，又采用空氣預(yù)熱器回收煙氣余熱，采用冷瓦斯回收半焦余熱等多項措施，干餾爐的能耗很低，僅為撫順式、茂名式、樺甸式干餾爐的50%左右。用于油頁巖干餾煉油時，經(jīng)測算，含氣量2%左右的油頁巖均可做到熱能自身平衡，無需外補(bǔ)熱源。3、干餾爐油回收率高，可以達(dá)到90%左右，為世界先進(jìn)水平。干餾爐的截面強(qiáng)度、單位能耗、干餾速率等各項技術(shù)指標(biāo)均是國內(nèi)最高和最先進(jìn)的，同時也是世界先進(jìn)水平。4、干餾爐適用范圍寬，資源的利用率高。因為干餾爐內(nèi)無燃燒裝置，采用間接式加熱方式，因此使用本發(fā)明的一體式干餾爐時，適用于對各種物料，包括油砂、油頁巖和煤等物料的低溫干餾煉油，適用于各種品質(zhì)的物料的低溫干餾煉油，特別對低品質(zhì)的油砂、油頁巖，無論含油率高低、含水量的多少、固定炭含量高低、含氣量的多少均可使用本發(fā)明干餾爐進(jìn)行干餾煉油。特別需要指出的是本發(fā)明一體式干餾爐適用于對小顆粒物料的干餾，大大提高了資源的利用率。一般，被傳統(tǒng)工藝廢棄的12mm以下的油砂、油頁巖，或當(dāng)使用撫順式干餾工藝、茂名式干餾工藝時，油回收率很低或不能進(jìn)行干餾煉油的油砂、油頁巖均可使用本發(fā)明一體式干餾爐。5、靈活性強(qiáng)。本發(fā)明干餾爐是由多個干餾子單元組合而成，用戶可根據(jù)自身的實際情況進(jìn)行自由度量?？梢赃x擇用10個干餾子單元組合成的干餾爐，也可以選擇用20個、或30個干餾子單元組合成的干餾爐，在技術(shù)和工藝上都沒有問題。這就解除了使用撫順或樺甸式干餾爐時，干餾爐的單爐容量不能擴(kuò)大，只能用增加干餾爐臺數(shù)來解決問題的困擾。撫順干餾煉油廠現(xiàn)有100噸處理量的干餾爐220臺，如使用本發(fā)明由30個干餾子單元組合成的干餾爐，只要有6臺干餾爐就足夠。6、運(yùn)行安全性、可靠性高。傳統(tǒng)工藝的干餾爐在運(yùn)行中都有瓦斯和半焦燃燒，有空氣進(jìn)入，有燃燒過程，均有發(fā)生結(jié)焦、堵塞、甚至爆炸的可能性，撫順式干餾工藝、茂名式干餾工藝因干餾氣體中均含有氧氣，均有發(fā)生爆炸的記錄。而本發(fā)明干餾爐中由于燃燒室和干餾室是分隔的，煙氣和瓦斯不發(fā)生交匯，燃燒時產(chǎn)生的高溫?zé)煔?，即使有空氣混入，由于其和干餾瓦斯沒有直接接觸，也就沒有發(fā)生爆炸的可能性。爐內(nèi)無燃燒裝置，不會結(jié)焦、堵塞，干餾爐起動和停爐都簡捷方便，安全性和使用的可靠性都大大增加，可以實現(xiàn)長周期穩(wěn)定運(yùn)行。7、投資節(jié)省，運(yùn)行成本低。本發(fā)明一體式干餾爐由于不需要單獨建設(shè)加熱爐，加之干餾出口氣體量少，使干餾煉油廠的建設(shè)投資大大節(jié)省，僅為建傳統(tǒng)干餾廠的50%左右。由于工藝和設(shè)備的大型化，熱效率提高，動力消耗降低，操作運(yùn)行人員減少，本發(fā)明一體式干餾爐的運(yùn)行管理成本也將大幅度降低。8、用本發(fā)明一體式干餾爐對老的油頁巖干餾煉油廠進(jìn)行改造，除干餾爐以外的其他配套設(shè)施，如破碎篩分系統(tǒng)、油回收系統(tǒng)等均可繼續(xù)利用。

圖1是撫順式干餾工藝流程圖。圖中，101物料，102干餾氣體，103干餾爐，104熱瓦斯，105鼓風(fēng)機(jī)，106燃料瓦斯，107加熱爐，108循環(huán)瓦斯，109油回收系統(tǒng)，110油，111瓦斯風(fēng)機(jī)，112氣柜。圖2是樺甸式干餾工藝流程圖。圖中，201物料，202干餾氣體，203干餾爐，204熱瓦斯，205鼓風(fēng)機(jī)，206燃料瓦斯，207加熱爐，208循環(huán)瓦斯，209油回收系統(tǒng)，210油，211瓦斯風(fēng)機(jī)，212氣柜。圖3是一體式干餾工藝流程圖。圖中，301物料，302干餾氣體，303干餾爐，304空氣，305鼓風(fēng)機(jī)，306瓦斯，307瓦斯風(fēng)機(jī)，308油回收系統(tǒng)，309油，310氣柜。圖4是有4個干餾子單元的一體式干餾爐的結(jié)構(gòu)和工作原理圖。圖中:1料斗；2插板閥；3給料機(jī)；4干餾氣體導(dǎo)出管；5氣室；6給料通道；7預(yù)熱干燥室；8鋼板；9爐墻；10煙氣排出管；11第一級空氣預(yù)熱器；12煙氣室；13煙氣室隔板；14均熱管；15干餾室；16第二級空氣預(yù)熱器；17燃燒室；18排焦通道；19瓦斯噴咀；20半焦冷卻裝置；21冷瓦斯進(jìn)入管；22冷瓦斯噴孔；23冷卻水套；24推焦機(jī)；25水封池；26刮板運(yùn)輸機(jī)。
具體實施方式
附圖3是一體式干餾工藝流程圖，圖中表明一體式干餾工藝不設(shè)置獨立的加熱爐，干餾氣體排出干餾爐后經(jīng)油回收裝置回收頁巖油，并被冷卻到35°C 40°C，進(jìn)入瓦斯氣柜。一部分由瓦斯風(fēng)機(jī)直接送入一體式干餾爐的燃燒室作為燃料；一部分由瓦斯風(fēng)機(jī)送入一體式干餾爐的底部回收半焦的余熱，溫度上升到450°C以上后和干餾油氣匯合對物料進(jìn)行預(yù)熱干燥，干餾氣體在上升過程中自身溫度不斷下降，到干餾爐出口處，溫度約90°C 110°C，被導(dǎo)入油回收系統(tǒng)收油，如此周而復(fù)始，形成完整、連續(xù)的工藝。圖4是有4個干餾子單元的一體式干餾爐的結(jié)構(gòu)和工作原理圖。如圖所示，經(jīng)過破碎篩分后符合干餾爐工藝要求規(guī)格的被干餾物料送入料斗I，通過插板閥2和給料機(jī)3從干餾爐的上部加入。油頁巖從干餾爐上部加入后，經(jīng)給料通道6均勻下落，進(jìn)入預(yù)熱干燥室7，在預(yù)熱干燥室7中物料被從干餾爐下部升上來的干餾氣體加熱到200°C 250°C，物料含有的水分全部蒸發(fā)，物料繼續(xù)下行至安裝有均熱管14的干餾室15，物料在干餾室15中吸收干餾室兩側(cè)煙氣輻射和均熱管14傳導(dǎo)過來的熱量，溫度上升到500°C 550°C，實現(xiàn)完全干餾。35°C 40°C的冷瓦斯經(jīng)過設(shè)立在半焦冷卻裝置20中的冷瓦斯進(jìn)入管21進(jìn)入半焦冷卻裝置20，半焦冷卻裝置20內(nèi)設(shè)有冷瓦斯噴孔22，向外噴射冷瓦斯，冷瓦斯只能沿著被排焦通道19上升，氣流被均衡分配，冷瓦斯在上升過程中和已被干餾的半焦接觸并回收半焦的余熱，冷瓦斯被加熱到450°C以上后進(jìn)入干餾室15，在干餾室15中和干餾產(chǎn)生的氣體混合，繼續(xù)上升，進(jìn)入預(yù)熱干燥室7，對物料進(jìn)行預(yù)熱干燥，干餾氣體對物料進(jìn)行加熱的同時自身溫度也不斷降低到110°C左右，干餾油氣在上升到氣室5時，被干餾氣體導(dǎo)出管4導(dǎo)出干餾爐外，進(jìn)入油回收系統(tǒng)回收頁巖油。油頁巖干餾后生成的半焦被冷瓦斯冷卻到250°C左右后在半焦排出通道19中繼續(xù)下行，被設(shè)置在半焦冷卻裝置20下部的冷卻水套23冷卻到180°C左右落入水封池25，水封池25下部裝有推焦機(jī)24和刮板運(yùn)輸機(jī)26，將半焦刮出爐夕卜，送往半焦堆場。經(jīng)過預(yù)熱的空氣和經(jīng)過收油的燃燒瓦斯在燃燒室18中混合燃燒，燃燒產(chǎn)生的高溫?zé)煔鉃?00°C — 1000°C，高溫?zé)煔馐紫葲_刷設(shè)置于燃燒室上部的第二級空氣預(yù)熱器16，煙氣溫度被降低到750°C以下后，進(jìn)入均熱管14，均熱管14設(shè)置于被干餾物料的料層中，煙氣在均熱管14中作迂回運(yùn)動，將熱量傳遞給被干餾物料，煙氣從均熱管排出溫度為350°C 400°C，然后進(jìn)入第一級空氣預(yù)熱器11，被冷卻到150°C 200°C后經(jīng)煙氣排出管10排出爐外。圖4還反映了干餾爐中各干餾子單元的組合方式，4個干餾子單元的一體式干餾爐共有4個燃燒室和4個干餾室，I個燃燒室對應(yīng)I個干餾室，兩個干餾室之間被煙氣室分隔，干餾室中設(shè)有均熱管，干餾爐兩個側(cè)面的爐墻只在一面設(shè)置燃燒室，另一面只設(shè)置煙氣室，不設(shè)置燃燒室。干餾爐兩個側(cè)面的半焦冷卻裝置只在內(nèi)側(cè)設(shè)置冷瓦斯噴孔，干餾爐中間的燃燒室下部的半焦冷卻裝置的兩側(cè)均設(shè)置冷瓦斯噴孔，同時向外噴射冷瓦斯。干餾爐內(nèi)的上部是連通的，氣流和物料可以自由流動。物料在干餾過程中產(chǎn)生的含油瓦斯從設(shè)置于干餾爐頂部的氣室4匯聚，并經(jīng)干餾氣體導(dǎo)出管5導(dǎo)出干餾爐外，排出時，溫度約110°C左右。每個氣室上部可根據(jù)需要設(shè)置多個干餾氣體導(dǎo)出管，以實現(xiàn)均勻排氣。在干餾爐下部，4個干餾子單元共用I個水封池25，水封池25下部裝有推焦機(jī)24和刮板運(yùn)輸機(jī)26，將半焦刮出爐外，送往半焦堆場。實施本發(fā)明一體式干餾爐需要注意如下問題:1、干餾爐的處理能力和干餾子單元的數(shù)量成正比。雖然每個干餾子單元都可以獨立運(yùn)行，但由于為了保證均勻干餾，干餾子單元寬度很窄，一般不超過0.7m,因此通常至少將3個以上的干餾子單元組合成一個干餾爐。爐子下部的推焦設(shè)備多個干餾子單元可以共用。一個截面積為1000mmX4000mm的干餾子單元的日處理能力約為100 150噸左右。2、干餾爐的日處理能力和被干餾的油頁巖的性質(zhì)、含水量、最大粒徑、粒徑比、干餾終溫、干餾吸熱量等因素有關(guān)，需根據(jù)實際情況進(jìn)行調(diào)整。當(dāng)物料粒徑小于15mm時，4個干餾子單元的處理量可以達(dá)到600t /日。使用本發(fā)明一體式干餾爐時對進(jìn)同一干餾爐干餾的物料的最大粒徑和最小粒徑的比控制在2 3之間為宜。對冷瓦斯進(jìn)入干餾爐時量的比例控制以半焦溫度降低到300°C 350°C之間為控制標(biāo)準(zhǔn)。3、本發(fā)明一體式干餾爐適用于干餾50_以下的油頁巖。對顆粒較大的物料需先進(jìn)行破碎，對傳統(tǒng)干餾工藝中被廢棄的12_以下的物料本發(fā)明一體式干餾爐可以利用。4、干餾爐內(nèi)部部件的具體安裝位置和結(jié)構(gòu)應(yīng)滿足實現(xiàn)油頁巖完全干餾的要求，否則將影響干餾爐的熱效率和油的回收率。比如冷瓦斯噴口到均熱管的距離不宜小于3m，否則將影響冷瓦斯回收的熱量，均熱管的高度不宜小于3m，否則將影響物料在干餾爐中達(dá)到完全干餾的程度，影響油回收率，預(yù)熱干燥的高度不宜小于3m，否則將導(dǎo)致干餾氣體排出溫度過高，影響干餾爐的熱效率等。
權(quán)利要求1.一種一體式干餾爐，其結(jié)構(gòu)特征是:干餾爐由多個干餾子單元組合而成；每個干餾子單元相對獨立，一個燃燒室對應(yīng)一個干餾室，形成一個干餾子單元；干餾子單元包括對熱載體加熱的燃燒室、煙氣室、均熱管、空氣預(yù)熱器和對物料干餾的預(yù)熱干燥室、干餾室；加熱熱載體的燃燒室、煙氣室和干餾物料的預(yù)熱干燥室、干餾室在同一腔體內(nèi)；多個干餾子單元組成的干餾爐上部相互連通，兩個干餾子單元之間用煙氣室進(jìn)行分隔；干餾爐的加料裝置設(shè)置于干餾爐爐體的上部；油氣導(dǎo)出裝置設(shè)置于干餾爐上部；排焦裝置設(shè)置于水封池內(nèi)；水封池設(shè)置于干餾爐的底部；多個干餾子單元下部共用一個水封池和排焦裝置。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一體式干餾爐，其結(jié)構(gòu)特征在于:所述預(yù)熱干燥室設(shè)置于干餾爐的上部，整個預(yù)熱干燥室相互聯(lián)通，上部與給料通道及氣室相通，下部與干餾室相通；所述干餾室設(shè)置于預(yù)熱干燥室的下部，煙氣室的兩側(cè)，上部與預(yù)熱干燥室相通，下部與排焦通道相連，干餾室的中間有均熱管通過；所述煙氣室設(shè)置于干餾爐燃燒室的上面，中間有若干分隔，煙氣室內(nèi)安裝有空氣預(yù)熱器，其中第一級空氣預(yù)熱器安裝于煙氣室的頂部，第二級空氣預(yù)熱器安裝于煙氣室的下部，燃燒室的上部；煙氣室兩側(cè)設(shè)有均熱管的管板，將煙氣室和干餾室分隔開；所述燃燒室設(shè)置于煙氣室的下部，半焦冷卻裝置的上部，排焦通道的兩側(cè)；燃燒室的下部設(shè)有瓦斯噴咀，燃燒室的上部設(shè)有第二級空氣預(yù)熱器；所述空氣預(yù)熱器設(shè)置于煙氣室內(nèi)，其中第一級空氣預(yù)熱器安裝于煙氣室的頂部，第二級空氣預(yù)熱器安裝于煙氣室的下部，燃燒室的上部；空氣預(yù)熱器的進(jìn)口管和鼓風(fēng)機(jī)相連，出口管和瓦斯燒嘴相通；所述均熱管設(shè)置于干餾室內(nèi)，均熱管兩端通過管板和煙氣室相連，均熱管安裝在管板上，同時管板也是煙氣室的外壁；所述排焦通道設(shè)置于干餾室下部，和干餾室相連，排焦通道下部為水封池；所述半焦冷卻裝置設(shè)置于燃燒室的下部，為中空結(jié)構(gòu)，半焦冷卻裝置的兩側(cè)外壁上開有瓦斯噴孔，半焦冷卻裝置外部和冷瓦斯管道相連，半焦冷卻裝置的兩側(cè)為排焦通道；所述冷卻水套設(shè)置于半焦冷卻裝置下部，兩側(cè)為排焦通道，冷卻水套外部和循環(huán)水系統(tǒng)相連。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一體式干餾爐，其結(jié)構(gòu)特征在于:所述干餾爐的加料裝置設(shè)置于干餾爐爐體的上部，由料斗、閘板閥、給料機(jī)組成；所述油氣導(dǎo)出裝置設(shè)置于干餾爐上部，由氣室和干餾氣體導(dǎo)出管組成；所述排焦裝置設(shè)置于水封池內(nèi)，由推焦機(jī)和刮板運(yùn)輸機(jī)組成；所述水封池設(shè)置于干餾爐的底部，干餾爐底部的水封池在運(yùn)行時充滿水，高度為600 900mm。
專利摘要一種將熱載體加熱和物料干餾集合在同一個干餾單元內(nèi)的一體式干餾爐。其特征在于用煙氣作為干餾熱載體對物料進(jìn)行間接加熱；干餾爐由多個干餾子單元組合而成。每個干餾子單元相對獨立，一個燃燒室對應(yīng)一個干餾室，形成一個干餾子單元，多個干餾子單元組成的干餾爐上部相互連通，兩個干餾子單元之間用煙氣室進(jìn)行分隔，下部共用一個水封池和排焦裝置。本實用新型干餾爐日處理量可以達(dá)到6000噸以上。適用于對油砂、油頁巖和煤等物料的低溫干餾煉油。適用于對小顆粒物料、瓦斯含量低、固定炭含量低，含水量高的各種品質(zhì)的物料進(jìn)行干餾煉油，干餾爐的油回收率達(dá)90％左右。
文檔編號C10B47/02GK203048874SQ20122048808
公開日2013年7月10日 申請日期2012年9月24日 優(yōu)先權(quán)日2012年9月24日
發(fā)明者吳冠峰 申請人:沈陽海源干餾設(shè)備技術(shù)開發(fā)有限公司