直接間接并熱式小顆粒頁巖低溫干餾爐的制作方法
【專利摘要】本實(shí)用新型屬于固體燃料熱加工爐，特別是一種小顆粒頁巖低溫干餾采用簿料層、大透氣面、在干燥段、燃燒段和冷卻段采用直接加熱，氣體熱載體橫流貫穿頁巖料層，在干餾段采用緊湊性高的間接加熱熱方式加熱。有益效果是系統(tǒng)壓力降小、動(dòng)力消耗低、夾帶粉塵少，小顆粒頁巖加熱快、干餾均勻性好，自產(chǎn)燃?xì)饬可?、熱值高、回收系統(tǒng)緊湊性高，污染物排放少，熱半焦直接燃燒，充分回收灰分熱量，效率高。
【專利說明】直接間接并熱式小顆粒頁巖低溫干餾爐
所屬【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于固體燃料熱加工爐，特別是一種小顆粒頁巖低溫干餾爐【背景技術(shù)】
[0002]我國經(jīng)濟(jì)增長持續(xù)快速發(fā)展，加大了能源供求關(guān)系的矛盾。高油價(jià)時(shí)代已經(jīng)來臨，2011年我國石油對(duì)外依存度已經(jīng)達(dá)到56.5%，并將持續(xù)上升。石油生產(chǎn)供給已關(guān)系到我國今后相當(dāng)長時(shí)期的重要戰(zhàn)略安全問題。為此，我國目前正在多方面積極實(shí)施多元化的能源戰(zhàn)略以保障能源供應(yīng)的持續(xù)性，一方面大力研究可再生能源，另一方面也在推進(jìn)非常規(guī)油氣能源開發(fā)，諸如頁巖油以及頁巖氣，油砂等。
[0003]油頁巖一般是指干酪根含量高并足以分餾出相當(dāng)數(shù)量頁巖油的沉積巖，屬于高灰分的固體可燃有機(jī)巖，灰分含量> 40%，一般含油率3.5?30%。世界油頁巖資源量巨大，據(jù)推算世界油頁巖的查明資源量為10萬億噸。相當(dāng)于石油資源可開采儲(chǔ)量的5.4倍。我國油頁巖資源儲(chǔ)量達(dá)7199億噸，折合成頁巖油為476億噸，接近我國目前為止累計(jì)探明的天然石油儲(chǔ)量的總和，占世界第四位。油頁巖是一種重要的能源礦產(chǎn)，它可用于提煉頁巖油、直接用作燃料燃燒、發(fā)電等。
[0004]世界上美國、俄羅斯、愛沙尼亞、中國、巴西、澳大利亞等國家對(duì)油頁巖的利用進(jìn)行過長期的研發(fā)工作，開發(fā)出多種多樣的干餾工藝。
[0005]公知的頁巖低溫干懼爐，按熱載體分有氣體熱載體爐和固體熱載體兩種，氣體熱載體爐按傳熱方式分有直接加熱和間接加熱兩種。以氣體為熱載體的有撫順式干餾爐、樺甸茂名氣燃式方型爐、神木三江SJ型干餾方爐、愛沙尼亞的Kiviter (基維特)干餾爐、巴西的Petrosix(派特羅錫克斯)干餾爐、美國Paraha(帕拉厚)干餾爐等，使用固體做熱載體的干餾爐有愛沙尼亞的Galoter (噶洛特)干餾爐、加拿大和澳大利亞的ATP干餾爐、美國的Tosco—干餾爐、我國大連工學(xué)院的DG干餾工藝、茂名流化干餾工藝等。
[0006]以氣體為熱載體的低溫干餾爐是一種的運(yùn)行歷史最長，技術(shù)最為成熟的工業(yè)爐。處理量有100?200T/d的撫順式干餾爐、樺甸茂名氣燃式方型爐、500T/d的神木三江SJ型干懼方爐；1000T/d的Kiviter基維特干懼爐；直到6000T/d的Petrosix干懼爐。
[0007]它們共同的缺點(diǎn)是只能處理8?125mm的塊狀頁巖，小顆粒油頁巖不能利用；爐子阻力降高達(dá)5000Pa左右；爐出口氣體量大(為頁巖單位自產(chǎn)燃?xì)獾娜兑陨?，回收系統(tǒng)龐大，污染物排放量大；如以燃燒廢氣為熱載體則自產(chǎn)燃?xì)獗幌♂?，熱值?如SJ型干餾方爐只有2750kj/m3)，如以熱自產(chǎn)燃?xì)鉄彷d體，熱值雖高，但需另配自產(chǎn)燃?xì)饧訜嵯到y(tǒng)，盡管在爐內(nèi)是直接加熱，而這里卻是間接加熱(管式加熱)或?yàn)椴环€(wěn)定的蓄熱式加熱；此外，由于頁巖本身的導(dǎo)熱性不良，對(duì)大塊徑頁巖而言，加熱時(shí)其表面與中心存在較大的溫差，這種溫差隨著頁巖塊徑的增大而增大。所以，在熱載體溫度一定時(shí)，大塊狀頁巖比小顆粒頁巖需要更長的加熱時(shí)間才能完成干餾，這使得氣體熱載體豎井式干餾爐產(chǎn)品干餾均勻性不高，直接影響爐子的出油率。
[0008]為克服氣體熱載體豎井式干餾爐的上述缺點(diǎn)，從上世紀(jì)30年代開始，國內(nèi)外開展了固體熱載體低溫干餾爐和小顆粒頁巖低溫干餾爐的研發(fā)工作，但大多數(shù)尚處于研發(fā)階段，只有兩項(xiàng)進(jìn)行了大規(guī)模的商業(yè)化運(yùn)作。
[0009]1.愛沙尼亞的Galotcr (噶洛特)固體熱載體干餾爐，該爐為水平傾斜式圓筒型已工業(yè)化，在500°C下進(jìn)行干餾，停留約30分鐘，半焦和頁巖灰進(jìn)入氣流式燃燒爐，以空氣作流化劑，燃燒成700-800°C的頁巖灰作熱載體，處理量達(dá)3750T/d，頁巖粒徑< 25mm，收油率90%以上，該項(xiàng)技術(shù)工藝成熟，自產(chǎn)燃?xì)鉄嶂递^高，半焦中碳利用率高。
[0010]該項(xiàng)技術(shù)的缺點(diǎn)是:系統(tǒng)單元設(shè)備多，復(fù)雜；維修困難；投資大；圓筒型干餾爐端易泄漏；系統(tǒng)磨損嚴(yán)重。
[0011]吉林省能源交通總公司已買斷該項(xiàng)在中國的使用權(quán)。
[0012]2.澳大利亞ATP (Alberta-Taciuk processor)干懼技術(shù)是一個(gè)水平放置的兩層旋轉(zhuǎn)圓筒，全長62.5m，直徑8.2m，重2500t，爐體轉(zhuǎn)速4r/min，頁巖油日產(chǎn)量4500桶。采油率平均在75% -80%。由:燃燒段、干餾段、預(yù)熱段和冷卻段四個(gè)部分組成。
[0013]破碎后的小于8mm的油頁巖進(jìn)入由五根等距排列的大管子，由燃燒后750°C的頁巖灰和煙氣在管外間接加熱，預(yù)熱到250°C，進(jìn)入干餾段(比外筒較小的密閉內(nèi)筒)，和燃燒后的750°C高溫頁巖灰混合，頁巖被快速升溫干餾，干餾后的半焦進(jìn)入燃燒器，通入空氣在750°C下燃燒，一部分高溫頁巖灰返回干餾段作固體熱載體，另外的頁巖灰及煙氣沿筒壁流向預(yù)熱段，最后分別排出爐外。
[0014]該項(xiàng)技術(shù)工藝成熟，自產(chǎn)燃?xì)鉄嶂递^高，半焦中碳利用率高。
[0015]ATP干餾的缺點(diǎn)是:設(shè)備龐大、結(jié)構(gòu)復(fù)雜、投資大、動(dòng)力消耗大、維修費(fèi)高。
[0016]撫順礦業(yè)集團(tuán)有限責(zé)任公司引進(jìn)了該技術(shù)，設(shè)計(jì)工作正在進(jìn)行中。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0017]為克服上述兩項(xiàng)已成熟的處理小顆粒頁巖工業(yè)裝置存在的缺點(diǎn)，本實(shí)用新型提供了一種直接間接并熱式小顆粒頁巖低溫干餾爐，采取的技術(shù)措施是:采用簿料層(直接加熱料層< 200mm間接加熱料層< 80mm)，大透氣面(10?20m2/m3/s)。在干燥段、燃燒段和冷卻段采用直接加熱，在干餾段采用緊湊性高的間接加熱方式加熱、氣體熱載體橫流貫穿頁巖料層。下面結(jié)合附圖和典型的實(shí)施例，對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步的描述。
[0018]應(yīng)說明，所述附圖和實(shí)施例是用來說明本實(shí)用新型，并非用于限制本實(shí)用新型的范圍。在閱讀本實(shí)用新型后，如對(duì)本實(shí)用新型作各種改動(dòng)或修改，都屬于等價(jià)的改動(dòng)或修改，同樣包括于本申請(qǐng)所附權(quán)利要求書限定的范圍內(nèi)。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0019]圖1是直接間接并熱式小顆粒頁巖低溫干餾爐正剖視圖，圖2是圖1A-A剖視圖，圖3是圖1B-B剖視圖，圖4是圖1C-C剖視圖，圖5是圖1D向視圖。圖中:1.殼體，2.干燥段煙氣總集氣角盒，3.干燥段收氣角盒，4.干燥段排氣角盒，5.干燥段煙氣總進(jìn)氣角盒，
6.干燥段煙氣進(jìn)口管，7.U型彎頭，8.第一干餾段煙氣出口，9.第一干餾段煙氣出口匯流室，10.扁平盒式換熱元件，11.第一干餾段煙氣配流室，12.第一干餾段煙氣進(jìn)口管，13.第二干餾段煙氣配流室，14.第二干餾段煙氣進(jìn)口管，15.第二干餾段煙氣匯流室，16.第二干餾段煙氣出口管，17.燃燒段煙氣出口管，18.燃燒段煙氣角盒，19.燃燒段煙氣透氣角盒，20.燃燒段料封，21.冷卻段冷空氣透氣角盒，22.熱空氣流道，23.冷卻段空氣透氣角盒，24.燃燒空氣進(jìn)口，25.排料箅，26.排料錐，27.卸料口，28.干燥段煙氣出口管，29.煙囪，30.自產(chǎn)燃?xì)獬隹诠埽?1.自產(chǎn)燃?xì)饧瘹饨呛小?br> [0020]直接間接并熱式小顆粒頁巖低溫干餾爐是一種內(nèi)廓為方形的豎井式爐，用金屬材料制成，是由干燥段、干餾段、燃燒段、冷卻段和卸料段等五個(gè)工藝段組成，為防止段間竄氣，爐頂部有加料段，干燥段與干餾段間和干餾段與燃燒段間設(shè)置料封段。爐內(nèi)廓為方形，爐外有保溫層(圖中未示)。
[0021]從爐頂加入的原料頁巖，沿爐而下，經(jīng)干燥段、干餾段、燃燒段、冷卻段和卸料段等五個(gè)工藝段，歷經(jīng)一系列物理-化學(xué)變化，最后成為頁巖灰由卸料口(27)外排。
[0022]干燥段內(nèi)交叉并列多個(gè)煙氣收氣角盒(3)和煙氣排氣角盒(4)，由干餾段來的煙氣經(jīng)干燥段煙氣進(jìn)口管(6)、干燥段煙氣總進(jìn)氣角盒(5)分別進(jìn)入到干燥段排氣角盒(4)，經(jīng)側(cè)面的孔板或百葉窗穿透收氣角盒(3)和煙氣排氣角盒(4)間的頁巖料層，對(duì)頁巖料直接加熱并使其干燥，干燥后的煙氣經(jīng)收氣角盒(3)側(cè)面的孔板或百葉窗、干燥段煙氣總集氣角盒(2)、最后經(jīng)干燥段煙氣出口管(28)和煙囪(29)外排。
[0023]為減少干餾段自產(chǎn)燃?xì)庠谟陴s段中的流速，降低其壓力降，減輕帶出灰塵量，本實(shí)用新型推薦將干餾段分為兩段，即第一干餾段和第二干餾段，自產(chǎn)燃?xì)獾某隹诠?30)在它們的中間，干餾段中并列多個(gè)扁平盒式換熱元件(10)，內(nèi)設(shè)置翅片。
[0024]由燃燒段產(chǎn)生的高溫?zé)煔饨?jīng)高溫除塵后，經(jīng)第二干餾段煙氣進(jìn)口管(14)、第二干餾段煙氣配流室(13)、扁平盒式換熱元件(10)、第二干餾段煙氣匯流室(15)第二干餾段煙氣出口(16)、U型彎頭(7)、第一干餾段煙氣進(jìn)口管(12)、第一干餾段煙氣配流室(11)、扁平盒式換熱元件(10)、第一干餾段煙氣匯流室(9)、第一干餾段煙氣出口管(8)，后經(jīng)U型彎頭(7)送往干燥段。`
[0025]扁平盒式換熱元件(10)內(nèi)的煙氣通過間壁將熱傳給扁平盒式換熱元件(10)間的頁巖料，使其發(fā)生熱解，熱解氣態(tài)產(chǎn)物(自產(chǎn)燃?xì)夂徒褂?經(jīng)自產(chǎn)燃?xì)獬隹?30)送到回收系統(tǒng)，頁巖半焦經(jīng)料封段進(jìn)到燃燒段。
[0026]燃燒空氣進(jìn)口管(24)送入的冷空氣經(jīng)冷卻段透氣角盒(23)分別送到冷空氣透氣角盒(21)，冷空氣透氣角盒(21)的側(cè)板為透氣的孔板或百葉窗，于是冷空氣透過頁巖灰層，將熱灰冷卻，本身被預(yù)熱，進(jìn)入到側(cè)板是透氣孔板的熱空氣透氣角盒(22)，由下向上流，于是，熱空氣透過頁巖半焦使之燃燒，產(chǎn)生的煙氣經(jīng)燃燒段煙氣透氣角盒(19)進(jìn)入到燃燒段煙氣角盒(18)，再經(jīng)燃燒段煙氣出口管(17)送往高溫?zé)煶龎m系統(tǒng)(圖中未示)。在燃燒段煙氣透氣角盒(19)和冷空氣透氣角盒(21)有燃燒段料封(20)。
[0027]冷卻后的頁巖灰經(jīng)排料箅(25)，排料錐(26)，卸料口(27)外排。
【具體實(shí)施方式】
[0028]將< 12_的小顆粒頁巖從爐頂加入，被從干餾段來的< 200°C煙氣加熱到低于頁巖分解溫度(< 180°C )，進(jìn)入到第一干餾段被煙氣間接加熱到~450°C，在第二干餾段被煙氣間接加熱到~480-500°C干餾終溫，自產(chǎn)燃?xì)夂徒褂蛷闹虚g的自產(chǎn)燃?xì)獬隹诠?30)送往回收系統(tǒng)。
[0029]進(jìn)入到燃燒段熱半焦480-500°C)與已經(jīng)預(yù)熱的空氣進(jìn)行燃燒反應(yīng)，調(diào)控燃燒強(qiáng)度，使送往干餾段的煙氣溫度< 850°C。燃盡的頁巖灰被冷空氣到80°C左右外排。
[0030]有益效果
[0031]處理小顆粒擴(kuò)大了原料利用率，而且小顆粒頁巖加熱快、干餾均勻性好，自產(chǎn)燃?xì)饬可佟嶂蹈?、回收系統(tǒng)緊湊性高，污染物排放少，采用簿料層、大透氣面，系統(tǒng)壓力降小、動(dòng)力消耗低、夾帶粉塵少，熱半焦直接燃燒，充分回收灰分熱量，效率高。
【權(quán)利要求】
1.一種直接間接并熱式小顆粒頁巖低溫干餾爐，是一種內(nèi)廓為方形的豎井式爐，用金屬材料制成，由干燥段、干餾段、燃燒段、冷卻段和卸料段五個(gè)工藝段組成，為防止段間竄氣，爐頂部有加料段，干燥段與干餾段間和干餾段與燃燒段間設(shè)置料封段，爐外有保溫層，其特征在于:熱載體是在燃燒段燃燒半焦產(chǎn)生的煙氣，干燥段、燃燒段和冷卻段對(duì)頁巖進(jìn)行直接加熱，干餾段對(duì)頁巖進(jìn)行間接加熱。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的直接間接并熱式小顆粒頁巖低溫干餾爐，其特征在于:在干燥段、干餾段、燃燒段和冷卻段工藝段采用采用簿料層，直接加熱料層< 200_，間接加熱料層< 80mm,大透氣面10?20m2 / m3 / s的結(jié)構(gòu)尺寸。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的直接間接并熱式小顆粒頁巖低溫干餾爐，其特征在于:干燥段內(nèi)交叉并列多個(gè)煙氣收氣角盒(3)和煙氣排氣角盒(4)，它們的側(cè)面為孔板或百葉窗。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的直接間接并熱式小顆粒頁巖低溫干餾爐，其特征在于:干餾段分成兩個(gè)或多個(gè)分段，自產(chǎn)燃?xì)獬隹诠?30)設(shè)置在分段中間。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的直接間接并熱式小顆粒頁巖低溫干餾爐，其特征在于:設(shè)置在干餾段內(nèi)并列的扁平盒式換熱元件(10)內(nèi)設(shè)置有翅片。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的直接間接并熱式小顆粒頁巖低溫干餾爐，其特征在于:燃燒段內(nèi)交叉并列多個(gè)燃燒段煙氣透氣角盒(19)和熱空氣流道(22)，它們的側(cè)面為孔板或百葉窗。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的直接間接并熱式小顆粒頁巖低溫干餾爐，其特征在于:冷卻段內(nèi)交叉并列多個(gè)冷卻段冷空氣透氣角盒(21)和熱空氣流道(22)，它們的側(cè)面為孔板或百葉窗。
【文檔編號(hào)】C10G1/00GK203462003SQ201320486476
【公開日】2014年3月5日 申請(qǐng)日期:2013年8月8日 優(yōu)先權(quán)日:2013年8月8日
【發(fā)明者】吳植仁, 周群龍 申請(qǐng)人:寧波互聯(lián)聚能環(huán)保技術(shù)有限公司