油頁巖半焦流化燃燒熱管式循環(huán)瓦斯加熱爐的制作方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及油頁巖氣體熱載體干餾工藝中對循環(huán)瓦斯進行加熱的裝置。該裝置亦可用于煤、廢舊輪胎、生物質。
【背景技術】
[0002]油頁巖是一種重要的能源資源，世界油頁巖資源蘊藏量十分巨大，其儲量高達(10?15) X 1018kJ，約占全球各種能源總量(26?43) X 1018kJ的35%，高于世界原油已知儲量(8XlO18- 10X10 18kJ) ο
[0003]油頁巖的開發(fā)利用目前主要采用以干餾爐為主的工藝路線進行干餾煉油，現(xiàn)有以干餾爐為主的工藝路線以氣體熱載體為主:利用熱循環(huán)瓦斯作為主要加熱載體加入干餾爐中部加熱干餾頁巖，而熱循環(huán)瓦斯由獨立設置的加熱爐來加熱。
[0004]目前國內油頁巖干餾應用最廣泛的撫順式干餾爐采用蓄熱式加熱爐。蓄熱式加熱爐的工作過程是間歇的，首先用冷瓦斯氣和空氣在爐內燃燒室燃燒，熱煙氣通過蓄熱室，將填料格子磚加熱一定時間后，即切斷燃燒用瓦斯氣和空氣，然后通入冷循環(huán)瓦斯氣，冷循環(huán)氣從填料格子磚中取得熱量，成為熱循環(huán)瓦斯氣，進入干餾爐作為氣體熱載體加熱干餾油頁巖。蓄熱式加熱爐的填料格子磚逐漸被冷卻后，再通入循環(huán)氣和空氣，重新燃燒以加熱填料。如此循環(huán)加熱、換熱。
[0005]因為蓄熱式加熱爐是間斷式操作，使進入干餾爐的熱循環(huán)瓦斯氣溫度在550~750°C范圍內變化，由此造成干餾爐內溫度周期變化，導致整個裝置運轉不穩(wěn)定而影響油收率。
[0006]管式加熱爐可以穩(wěn)定地連續(xù)操作，使熱循環(huán)瓦斯的溫度較恒定，有利于干餾爐的正常運轉。國內外氣體熱載體干餾技術中使用的管式加熱爐的熱源主要都來自油頁巖干餾所產生的剩余瓦斯，但對于大多數礦區(qū)的油頁巖，剩余瓦斯燃燒所能發(fā)出的熱量不足以提供油頁巖干餾所需熱量，需要另設煤氣發(fā)生爐生產發(fā)生爐煤氣作為熱風爐的補充熱源。
[0007]氣體熱載體干餾后產生大量的半焦，目前尚未得到合理的利用。這些半焦熱值低，含有較多的污染物，堆棄占用了大量土地，既浪費了能源，又對環(huán)境造成嚴重的污染。
[0008]熱管是一種具有高導熱性能的傳熱元件，它通過在全封閉真空管殼內工質的蒸發(fā)與凝結來傳遞熱量，具有極高的導熱性、良好的等溫性、冷熱兩側的傳熱面積可任意改變、可遠距離傳熱、可控制溫度等一系列優(yōu)點。以熱管為傳熱元件的換熱器具有傳熱效率高、結構緊湊、流體阻力小、有利于控制露點腐蝕等優(yōu)點。熱管換熱器可以通過換熱器中的隔板使冷熱流體完全分開，在運行過程中單根熱管因為磨損、腐蝕、超溫等原因發(fā)生破壞時基本不影響換熱器運行。熱管換熱器用于易然、易爆、腐蝕性強的流體換熱場合具有很高的可靠性。熱管換熱器的冷、熱流體完全分開流動，可以比較容易的實現(xiàn)冷、熱流體的逆流換熱。冷熱流體均在管外流動，由于管外流動的換熱系數遠高于管內流動的換熱系數，用于品位較低的熱能回收場合非常經濟。對于含塵量較高的流體，熱管換熱器可以通過結構的變化、擴展受熱面等形式解決換熱器的磨損和堵灰問題。

【發(fā)明內容】

[0009]本發(fā)明的目的是，對現(xiàn)有以瓦斯氣燃燒加熱循環(huán)瓦斯的加熱爐進行實質性改進，將油頁巖半焦流化床燃燒與爐內膜式壁換熱器、尾部熱管式換熱器有機的結合為一體組成油頁巖半焦流化燃燒熱管式循環(huán)瓦斯加熱爐，既有效解決了油頁巖干餾半焦燃燒問題，又實現(xiàn)了氣體熱載體所需熱瓦斯的加熱問題，具有綜合利用程度高，成本低，科學合理等優(yōu)點。
[0010]本發(fā)明的目的是由以下技術方案來實現(xiàn)的:一種油頁巖半焦流化燃燒熱管式循環(huán)瓦斯加熱爐，其特征是:它包括:流化床燃燒爐的爐膛出口與尾部換熱器的進口連通，流化床燃燒爐包括爐膛、布風裝置、二次風噴口、剩余瓦斯燃燒器、進料管和排渣溢流管，爐膛的下端連接布風裝置，爐膛前墻設有進料管，后墻設有排渣溢流管，爐膛的上部為稀相區(qū)、下部為密相區(qū)，稀相區(qū)底部設有剩余瓦斯燃燒器和二次風噴口，稀相區(qū)四周布置有加熱低溫循環(huán)瓦斯的膜式壁換熱器，膜式壁換熱器內側敷設耐火材料構成爐膛周壁的爐墻，膜式壁換熱器的上端設有出口聯(lián)箱，膜式壁換熱器的下端設有入口聯(lián)箱，在布風裝置的側壁上設有一次風入口 ；尾部換熱器被隔墻分為尾部煙道和瓦斯通道兩部分，在尾部煙道內從上至下依次設置高溫空氣預熱管式換熱器、高溫瓦斯熱管式加熱器、中溫瓦斯熱管式加熱器和低溫空氣預熱管式換熱器，瓦斯通道內從上至下依次設置高溫瓦斯熱管式加熱器和中溫瓦斯熱管式加熱器，在低溫空氣預熱管式換熱器所在位置的尾部煙道上設有冷空氣入口，在尾部煙道下端的側壁上設有煙氣出口，在中溫瓦斯熱管式加熱器所在位置的瓦斯通道上設有中溫瓦斯入口，在高溫瓦斯熱管式加熱器和中溫瓦斯熱管式加熱器之間的瓦斯通道上設置有瓦斯噴口，在高溫瓦斯熱管式加熱器所在位置的瓦斯通道上設置有熱瓦斯出口，在高溫空氣預熱管式換熱器所在位置的尾部煙道側壁上設置有熱空氣出口 ；冷瓦斯主管線與流化床燃燒爐的膜式壁換熱器的入口聯(lián)箱連接，冷瓦斯主管線通過調節(jié)閥與尾部換熱器的瓦斯噴口連接，流化床燃燒爐的膜式壁換熱器的出口聯(lián)箱與尾部換熱器的中溫瓦斯入口連接，尾部管式換熱器的熱空氣出口分別與流化床燃燒爐的布風裝置的一次風入口、流化床燃燒爐的二次風噴口連接。
[0011]本發(fā)明油頁巖半焦流化燃燒熱管式循環(huán)瓦斯加熱爐的優(yōu)點體現(xiàn)在:
1.油頁巖干餾時所需的熱量主要源于半焦流化床燃燒，利用油頁巖半焦，對所有頁巖實現(xiàn)能量自給；
2.以干餾爐排出的半焦為主要燃料，剩余的瓦斯氣為輔助燃料，采用流化床或者循環(huán)流化床燃燒方式，有效的利用低熱值半焦，同時解決半焦堆放引起的環(huán)保問題；
3.膜式壁換熱器的內側敷設耐火材料構成爐膛周壁的爐墻，即減輕了爐墻重量，降低爐膛漏風，又加熱了循環(huán)瓦斯氣，同時避免了對膜式受熱面的磨損漏氣所造成的危險；
4.采用熱管式換熱器，傳熱效率高、結構緊湊、流體阻力?。?br> 5.熱管式換熱器中煙氣、瓦斯氣完全分開流動，在運行過程中單根熱管因為磨損、腐蝕、超溫等原因發(fā)生破壞時基本不影響換熱器運行，可靠性高；
6.熱管換熱器可以通過結構的變化、擴展受熱面等形式，解決了煙氣側換熱器的磨損、堵灰問題，以及瓦斯氣側換熱器的積碳難以清理問題；
7.高溫瓦斯熱管式換熱器和中溫瓦斯熱管式加熱器之間有冷瓦斯噴口，通過調節(jié)進入冷瓦斯噴口的冷瓦斯流量，使熱循環(huán)瓦斯溫度不高于720°C，從而避免循環(huán)瓦斯的裂解積