一種外熱輻射蓄熱式油頁巖干餾爐的制作方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種外熱輻射蓄熱式油頁巖干餾爐，具體地說是一種應用外熱輻射加熱技術和蓄熱式燃燒技術對油頁巖進行干餾煉油的干餾爐，屬于油頁巖干餾煉油領域。
【背景技術】
[0002]目前，中國廣泛使用的油頁巖干餾煉油技術主要有三種。第一種是撫順式油頁巖干餾爐，上半段為干餾段，下半段為氣化段;循環干餾氣從干餾爐中部通入，與半焦在氣化段燃燒后產生高溫煙氣一起加熱干餾段的頁巖，單爐處理能力為loot/天，處理粒度為12?75mm，油收率為75%左右。第二種是全循環式干餾爐，爐內無燃燒裝置，依靠從干餾爐中部通入的熱循環瓦斯對上部的油頁巖進行干餾，單爐處理能力為300t/天，處理粒度為6?50mm，油收率為90 %左右。第三種SJ型氣燃式方爐，干餾氣與空氣燃燒生成的高溫煙氣通過布氣花墻從爐底向上流動，加熱干餾段的油頁巖，單爐處理能力為300-500t/天，處理粒度為6?80mm，油收率為80 %左右。
[0003]以上三種爐子均屬于采用氣體熱載體干餾工藝，工藝成熟穩定，但存有氣體熱載體工藝存在的爐內布氣不均勻、偏流嚴重的問題；同時由于氣體熱載體干餾爐的出口氣體包括自產干餾氣、燃燒煙氣、循環煤氣、水蒸汽等，氣體量非常大，從而輔助工程龐大，耗水量大，投資大，熱效率低;尤其不適合用于缺水的地區。
[0004]還有一種是采用外熱式干餾工藝的干餾爐，是將燃燒煙氣的熱量間接的傳遞給油頁巖，煙氣不與油頁巖接觸，因此，干餾煤氣純度高、熱值高，煤氣中頁巖油的濃度也高，有利于頁巖油的回收；同時可以大大縮小輔助回收系統，可節約大量用水。但外熱式干餾工藝的難點在于難以保證爐內熱量的有效傳遞。上世紀20?60年代國外一度盛行的外熱式爐均因為熱效率低、爐子規模難以放大的原因關停了。近年來國內也有提出的一些外熱式油頁巖干餾工藝的專利，雖然在干餾爐熱效率和產量問題上有所改善，但均不能回收利用半焦潛熱(即半焦內殘炭，也稱固定碳)和半焦顯熱，半焦出爐后直接排放，造成了資源浪費和環境污染。也有的干餾爐采用在爐子內部(燃燒室煙道附近)設置蓄熱室，會產生維修困難的問題，也會帶來漏氣串氣的隱患。
[0005]因此，亟需開發一種能克服上述存在的問題，且熱效率高、能充分回收利用半焦潛熱和顯熱，同時日處理油頁巖量高的外熱式油頁巖干餾爐。
【發明內容】
[0006]本發明的目的是要解決上述現有技術存在的問題，而提供一種應用外熱輻射加熱技術和蓄熱式燃燒技術對油頁巖進行干餾煉油的外熱輻射蓄熱式油頁巖干餾爐，且該干餾爐結構穩定，能充分回收利用半焦潛熱和顯熱，熱效率高，投資低，建設規模靈活，易維修，干餾爐外圍輔助回收系統較簡單，尤其適用于在水資源匱乏的地區建設。
[0007]為達到上述目的，本發明采用的技術方案是:提供一種外熱輻射蓄熱式油頁巖干餾爐，包括干餾爐的爐體，爐體上部的進料系統以及爐體底部的排渣裝置;所述干餾爐的爐體上部的進料系統設有上料裝置，布料小車，上、下料鐘和三角擋板;干餾爐的爐體內上部為油頁巖的預熱段，干餾爐的爐體內中部間隔布置有燃燒室與干餾室，燃燒室布置在干餾室兩側;干餾室的上方與爐內上部的預熱段連通，干餾室的下方與爐內下部的氣化段、冷卻段連通；
[0008]所述干餾爐的爐體上部的上、下料鐘組成雙料鐘機構，用于提高干餾爐的密封性；
[0009]所述干餾爐的爐體內上部的預熱段設有集氣系統的排氣口；
[0010]所述干餾爐的爐體內中部間隔布置的燃燒室與干餾室為多排結構，燃燒室砌筑在由鋼梁支撐的鋼結構上，每排燃燒室由從下到上豎直疊加排列的多層燃燒通道構成，每層燃燒通道均由導熱的耐火材料砌筑而成，在每層燃燒通道的兩端爐墻上均安裝有蓄熱式燒嘴，燃料經蓄熱式燒嘴在燃燒通道中燃燒，產生的熱量通過導熱墻以熱輻射和熱傳導的方式傳遞給干餾室;所述的燃燒通道兩側的導熱墻砌成花墻結構，即燃燒通道內側導熱墻砌成城垛式結構墻面，導熱墻外側砌成平直面結構墻面;兩排相鄰燃燒通道的導熱墻外側平直面結構墻面之間圍成了干餾室；
[0011 ]干餾爐的爐體內下部設有氣化段、冷卻段、冷卻水套、蒸氣噴嘴和蒸氣管道;所述的氣化段為半焦內殘炭與水蒸氣反應段;冷卻水套由鋼板圍成環道，用槽鋼固定在冷卻段的兩側，冷卻水套內充滿軟水，并與干餾爐外的軟水供應系統和余熱鍋爐系統相連;所述的蒸氣噴嘴均勻布置于冷卻段底部且與蒸氣管道相連；
[0012]所述干餾爐爐體底部的排渣裝置設有刮板式除渣機和水池，刮板式除渣機和干餾爐之間用水封連接，保證干餾爐的密封性，半焦氣化反應后生成的灰渣由排渣裝置排出。
[0013]所述的每層燃燒通道是相互獨立的，既能充分提供燃燒的熱能，又能保證干餾爐的穩定性;根據干餾爐的處理量燃燒室數量為5?20排，燃燒通道的層數為6?12層。
[0014]所述的燃燒通道兩側的導熱墻采用組合磚砌筑成內側為城垛式結構墻面和外側為平直面結構墻面，用以保證導熱墻的強度和導熱性，同時通過調整蓄熱式燒嘴工作狀態使燃燒通道內側導熱墻溫度控制在1000?1350°C，導熱墻外側的平直面結構墻面溫度穩定在600 ?700°C。
[0015]所述燃燒通道兩端安裝的蓄熱式燒嘴采用交互式的工作方式，當一端的蓄熱式燒嘴燃燒時，另一端的蓄熱式燒嘴處于蓄熱狀態；蓄熱式燒嘴的換向控制采用在每只蓄熱式燒嘴前安裝氣動快切閥分散控制，每只蓄熱式燒嘴前安裝有煤氣、空氣、煙氣氣動快切閥各一只。
[0016]所述干餾爐下部冷卻水套內充滿的軟水吸收冷卻段內灰渣熱量生成水蒸汽，水蒸汽在外部配套余熱鍋爐內進行氣液分離后，水蒸氣經蒸氣管道和蒸氣噴嘴從冷卻段底部噴入，在水蒸氣上升過程中繼續吸收頁巖灰渣熱量形成過熱蒸氣，并在氣化段與半焦內殘炭氣化反應生成水煤氣，同時帶走部分半焦顯熱；水煤氣上行過程中帶走干餾室內的高溫油
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[0017]本發明的外熱輻射蓄熱式油頁巖干餾爐干餾工藝流程為:
[0018]1、油頁巖從干餾爐爐體上部的進料系統送入，通過雙料鐘布料，與上行的高溫油氣接觸預熱后，在燃燒室上方的三角形擋板的作用下，油頁巖均勻分布于各個干餾室內。
[0019]2、燃燒室為干餾室中油頁巖的干餾提供熱量。多排燃燒室砌筑在由鋼梁支撐的鋼結構上，每排燃燒室從下到上由多層獨立的燃燒通道構成。燃燒室的導熱墻采用高導熱的耐火材料砌筑而成，保證了燃燒室的強度和高的導熱性，燃燒通道兩側導熱墻采用組合磚砌筑成花墻結構，即燃燒通道的內側為城垛式結構墻面，外側為平直面結構墻面;燃燒通道采用蓄熱式燃燒，蓄熱式燒嘴布置在燃燒通道兩端的爐墻上;所述蓄熱式燒嘴采用交互式的工作方式，當一端的蓄熱式燒嘴燃燒時，另一端的蓄熱式燒嘴處于蓄熱狀態;蓄熱式燒嘴的換向控制采用在每只蓄熱式燒嘴前安裝氣動快切閥分散控制，每只蓄熱式燒嘴前安裝有煤氣、空氣、煙氣氣動快切閥各一只。
[0020]3、干餾瓦斯氣在燃燒通道中燃燒加熱四周的導熱墻，熱量通過城垛式結構墻面以熱輻射和熱傳導的方式傳給干餾室內堆積的油頁巖；油頁巖受熱熱解生成頁巖油和瓦斯氣；
[0021]4、在干餾室下部氣化段生成的水煤氣的帶動下，高溫油氣穿過下行的油頁巖料層到達干餾室上部預熱段，預熱油頁巖后，經集氣系統的排氣口匯入總瓦斯管道進入后續的處理工序。
[0022]5、油頁巖經干餾后生成的高溫半焦繼續下行到干餾爐下部氣化段;高溫半焦內的殘炭與從冷卻段上行的過熱水蒸氣氣化反應生成水煤氣(主要為一氧化碳和氫氣)，同時帶走部分半焦顯熱;水煤氣上行過程中作為媒介帶走干餾室中的油氣。
[0023]6、半焦氣化反應后的高溫灰渣繼續下行到冷卻段;冷卻水套內的軟水吸收灰渣熱量生成大量蒸氣，水蒸氣通過外部配套的余熱鍋爐進行氣液分離后，水蒸氣經蒸氣管道從冷卻段底部的蒸氣噴嘴噴入冷卻段，在上行過程中繼續吸收頁巖灰渣熱量形成過熱水蒸氣。此外，通入的水蒸氣對干餾爐起到一定的密封作用。
[0024]7、上升的高溫油氣(包括半焦氣化生成的水煤氣)在干餾爐上部與油頁巖充分接觸時，將油頁巖預熱至150°C左右，同時使油氣自身溫度降低，隨后經過集氣系統排氣口導出；冷凝回收的頁巖油送入油罐；回收的瓦斯氣(包括半焦氣化反應生成的水煤氣)凈化除硫后大部分送入蓄熱式燒嘴，經燃燒產生高溫煙氣繼續加熱導熱墻，為干餾室內的油頁巖提供干餾所需熱量。
[0025]8、頁巖灰渣降溫后進入密封水池最終由刮板式除渣機排除爐外，灰渣排除后，由于重力作用上部油頁巖自然下落，繼續干餾過程，如此循環。
[0026]本發明的外熱輻射蓄熱式油頁巖干餾爐與現有技術相比具有的有益效果是:
[0027]⑴、本發明的干餾爐運行穩定。干餾爐上部采用雙料鐘進料，使干餾爐的密閉性大大提尚O
[0028]⑵、本發明的干餾爐可以充分回收利用半焦潛熱(殘炭)和半焦顯熱，提高干餾爐熱效率；
[0029]⑶、本發明干餾爐的干餾室和燃燒室是采用相互間隔布置的結構，每排燃燒室從下到上順序布置獨立的燃燒通道，熱效率高，又能保證爐子的穩定性，可以解決已有外熱式技術熱效率低下等缺陷。
[0030]⑷、本發明的干餾爐導熱墻采用花墻式結構，在保證導熱性的同時可以保證干餾爐結構的穩定性;燃燒室內側導熱墻為花墻的城垛式結構，可大大提高煙氣與導熱墻的接觸面積，提高換熱量;導熱墻連接干餾室的一側為平直面結構墻面，便于油頁巖在干餾室內的移動；同時本發明將蓄熱式燒嘴安裝在燃燒通道兩端爐墻上，即在爐子外部，便于維修，可以較好地解決常規干餾爐蓄熱室維修困難的缺陷。
[0031](5)、本發明的干餾爐利用半焦殘炭與水蒸氣反應生成純度高的水煤氣，水煤氣可以與干餾油氣一起直接回收利用，回收的水煤氣與干餾油氣經分離凈化后，又進一步采取脫硫處理，降低了硫對設備的腐蝕;處理后的煤氣直接作為燃燒通道所用燃料。本發明的干餾爐采用高效環保的蓄熱式噴嘴，可對煙氣余熱回收利用，燃料燃燒后氮氧化物的排放量也非常小。
[0032](6)、本發明以水煤氣作為帶出油頁巖干餾油氣的媒介，而不是采用冷循環瓦斯，進一步降低了排氣口出氣量。由于本發明的干餾爐減少了干餾氣的體積流量，從而減輕后續油回收工段負荷及公輔設施，也減少了大量冷卻用水。
[0033]⑵、本發明的干餾爐底部刮板式除渣機和干餾爐之間用水封連接，以保證干餾爐的密封性。本發明的干餾爐排除的灰渣溫度低，水池中水的蒸發量也明顯減少，從而可