蓄热式加热炉以及油页岩干馏过程中使用其的加热方法

摘要

本发明公开了一种蓄热式加热炉以及油页岩干馏过程中使用其的加热方法，蓄热式加热炉包括耐火砌体以及耐火砌体外部的钢板，耐火砌体包括从上往下依次设置的预燃室、燃烧室、以及蓄热室，预燃室包括燃烧瓦斯管道、助燃风管道、布气孔、以及点火孔，燃烧室包括烘炉人孔，蓄热室的底部由炉箅子和支撑腿进行支撑固定，在点火孔和烘炉人孔处还设置有明火点火装置，在蓄热式加热炉的放热结束而开始蓄热时利用明火点火装置产生瓦斯。采用本发明的蓄热式加热炉，能解决油页岩干馏过程中热量损失大、换炉频繁、设备易结焦等问题。

说明书

技术领域

本发明涉及一种蓄热式加热炉以及油页岩干馏过程中使用其的加热方法。

背景技术

在冶金工业中，加热炉是将物料或工件(一般是金属)加热到轧制成锻造温度的设备(工业炉)。加热炉包括有连续加热炉和室式加热炉等。金属热处理用的加热炉另称为热处理炉。初轧前加热钢锭或使钢锭内部温度均匀的炉子称为均热炉。广义而言，加热炉也包括均热炉和热处理炉。页岩油，也称母页岩油或油页岩油，是一种非常规石油。制备方法是加热分解油页岩，加氢或热溶解。这个过程把在岩石中的有机物质转变为合成石油和天然气合成原料。所得的油状物，可以立即作为燃料或用于提供炼油厂。原料的性质可以通过加入氢和除去杂质如硫和氮等来改变。其制成的产品可用于和原油相同的目的。

目前国内使用的瓦斯加热炉主要有两种，一种是抚顺式蓄热加热炉，另一种是新疆宝明顶燃蓄热式加热炉。

以宝明加热炉为例，其工作分燃烧期和循环期，燃烧期是将瓦斯和助燃风混合后送入燃烧室燃烧(温度达1000-1100℃)，生成的高温烟气自上而下运动，将格子砖加热，然后通过烟道排入大气。一般加热炉燃烧1h后就切换到循环期。在循环期需加热的冷瓦斯沿蓄热室格子砖的垂直通道上升，吸收烧热格子砖的热量，热的循环瓦斯气(温度达700℃以上)作为热载气体加热干馏油页岩，循环期和燃烧期各为1h。

目前油页岩干馏过程中，冷瓦斯加热后，炉内温度会下降，在炉内温度降至750℃时，必须停止换热，让炉子进入燃烧蓄热状态，其原因在于该炉燃烧蓄热初始引燃条件是利用炉内余热，实践中证明750℃条件下，瓦斯和空气混合后可以短时间内被引燃，安全性能堪忧。受制于此种工艺条件，加热炉整个放热过程中温度一般由850℃降至750℃左右，温降100℃左右，导致在放热40min-60min后，必须进行换炉操作，进行燃烧蓄热。频繁的换炉增加工人的操作量，同时增加安全风险，更不利于系统的平稳运行。

可见，针对现存的问题，提供一种改进的蓄热式加热炉以及油页岩干馏过程中使用其的加热方法，解决油页岩干馏过程中热量损失大、换炉频繁、设备易结焦等问题，具有重要意义。

发明内容

为解决上述问题，本发明提供一种新型的蓄热式加热炉，在油页岩干馏过程中的应用以解决油页岩干馏过程中热量损失大、换炉频繁、设备易结焦问题。

为实现上述目的，本发明的第一实施方式提供一种蓄热式加热炉，

包括耐火砌体以及耐火砌体外部的钢板，

耐火砌体包括从上往下依次设置的预燃室、燃烧室、以及蓄热室，

预燃室包括燃烧瓦斯管道、助燃风管道、布气孔、以及点火孔，

燃烧室包括烘炉人孔，

蓄热室的底部由炉箅子和支撑腿进行支撑固定，

在点火孔和烘炉人孔处还设置有明火点火装置，

在蓄热式加热炉的放热结束而开始蓄热时利用明火点火装置产生瓦斯，

蓄热式加热炉还包括烟道，用于排出燃烧过程中的烟气，

蓄热式加热炉还包括第一管道和第二管道，在蓄热式加热炉的换热过程中循环瓦斯通过第一管道进入，加热后再进入第二管道。

本发明的第二实施方式还提供了一种油页岩干馏过程中使用蓄热式加热炉的加热方法，使用第一实施方式的蓄热式加热炉，包括以下步骤：

瓦斯和助燃空气分别通过燃烧瓦斯管道和助燃风管道进入蓄热式加热炉顶部，在布气孔的作用下，均匀分布在预燃室；

通过点火孔的明火引燃进行初期点火，在燃烧室的高温下进行引燃，产生的热烟气自上而下经过蓄热室；

排出换热后的烟气；

蓄热室的蓄热结束后，关闭燃烧瓦斯管道、助燃风管道、烟道的阀门，开启第一管道和第二管道的阀门，冷瓦斯与在蓄热室内换热后被加热，用于油页岩的干馏，蓄热式加热炉的炉温开始降低，在温度降低至740-760℃时，关闭第二管道和燃烧瓦斯管道的阀门，重复进行燃烧蓄热操作。

本发明的蓄热式加热炉以及油页岩干馏过程中使用其的加热方法，利用低温点火实现了加热炉热量充分利用，减少冷瓦斯混兑量、延长换炉周期、减缓页岩干馏结焦，确保干馏设备长周期运转。

附图说明

图1为本发明的第一实施方式的蓄热式加热炉的结构示意图。

图2为图1的蓄热式加热炉的另一个结构示意图。

图3为图1中的明火点火装置的结构示意图。

具体实施方式

下面，结合附图，对本发明的结构以及工作原理等作进一步的说明。

如图1所示的蓄热式加热炉为直立圆形结构，包括内部的耐火砌体和外部的钢板，耐火砌体包括从上往下依次设置的预燃室4、燃烧室6、以及蓄热室10。预燃室4包括燃烧瓦斯管道1、助燃风管道2、布气孔3、以及点火孔5。点火孔5只用于特殊情况人工点火用。预燃室4采用独立支撑结构，砌体直接支托在炉壳上，燃烧瓦斯管道1与瓦斯风机连通，助燃风管道2与送风机连通。燃烧室6包括烘炉人孔8。烘炉人孔8用于烘炉及炉内检查使用。燃烧室6为炉内空腔结构，优选为还设置有观火孔9。蓄热室10的底部由炉箅子12和支撑腿11进行支撑固定。支撑腿11优选为用RTSi4Mo耐热合金铸铁制成。优选为，蓄热室10由φ43七孔格子砖组成，下部采用普通粘土格子砖，中部采用低蠕变粘土砖，上部采用低蠕变高铝砖。蓄热式加热炉还包括，烟道14，用于排出燃烧过程中的烟气，换热过程中循环瓦斯通过第一管道13进入，加热后通过第二管道7进入后续系统。

如图2所示，在点火孔5和烘炉人孔8处还设置有明火点火装置15，在蓄热式加热炉的放热结束而开始蓄热时利用明火点火装置15产生瓦斯。

图3是明火点火装置15的结构示意图。如图3所示，天然气通过第三管道21，助燃风通过第四管道22，经低压保护装置23、26和检漏装置24、27，开启切断阀25、28进入29烧嘴，在点火电极的作用下引燃。火焰检测系统30可将火焰燃烧情况反馈至控制室，用于判断火焰燃烧情况。在天然气或助燃风压力不足时，低压保护装置23、26与切断阀的联锁触发，切断阀无法打开。在检漏装置24、27检测到存在泄漏时，同样无法开启切断阀25、28。

当加热炉放热结束，炉温降至500℃时，停止通入冷瓦斯。将加热炉内残留的瓦斯气体通过烟气置换结束后，先点燃点火孔5及烘炉人孔8处的明火点火装置15，在炉内形成明火，然后再小量依次从正常点火管道通入空气和瓦斯。用明火将瓦斯引燃后，两处点火装置依然保持燃烧状态，进行伴烧，直至炉内温度升至750℃以上，可以停止点火装置。

为保证点火烧嘴在加热炉的高温下正常使用及安全可靠，优选为可以采取如下优选方式。

1、点火孔5及烘炉人孔8处增加的点火烧嘴，采用管线外供天然气作为燃料，压缩空气作为助燃物，在火嘴末端由电弧引燃。烧嘴采用高速烧嘴，末端需设置火焰检测器，能在控制室掌握火焰燃烧情况。

2、点火装置天然气管线上，也需设置检漏装置，压缩空气管线上也需设置低压保护装置。

3、点火器采用可耐1200℃高温的310S材料。

4、风管、气管连接全部采用焊接和法兰连接模式，采用石墨垫，防止高温回火引起泄露。

5、点火前检测加热炉内的瓦斯含量，在爆炸极限内禁止点火。

6、点火电极采用双点火电极，点火时两电极同时工作，提高点火成功率。

根据本发明的第一实施方式的蓄热式加热炉，能够利用低温点火实现了加热炉热量充分利用，减少冷瓦斯混兑量、延长换炉周期、减缓页岩干馏结焦，确保干馏设备长周期运转。

本发明的第二实施方式是一种油页岩干馏过程中使用蓄热式加热炉的加热方法，使用第一实施方式的蓄热式加热炉。加热方法包括如下的两个阶段。

第一阶段为燃烧蓄热阶段。

瓦斯和助燃空气分别通过燃烧瓦斯管道1和助燃风管道2进入加热炉的顶部，在布气孔3的作用下，均匀分布在预燃室4。初期点火通过点火孔5的明火引燃来进行，生产中因炉内高温，在燃烧室6的高温下被引燃。观火孔9可观察炉内燃烧情况。热烟气自上而下经过蓄热室10内的格子砖，加热炉大墙和燃烧室砌体间设置迷宫式滑动缝，加热炉大墙可自由膨胀，防止因不均匀膨胀造成的燃烧室损坏，以提高加热炉整体稳定性。根据加热炉的各部位温度分布情况分别采用不同的耐火材料，以实现加热炉的高效长寿。换热后的烟气通过烟道14排出。

第二阶段为通循环加热瓦斯阶段。

蓄热结束后，关闭燃烧瓦斯管道1、助燃风管道2、烟道14的阀门，开启第一管道13和第二管道7的阀门，冷瓦斯与蓄热室10内的格子砖换热后被加热，用于油页岩的干馏，相对应的加热炉炉温开始降低。当温度降低至740-760℃(优选为750℃)时，关闭第二管道7和燃烧瓦斯管道1的阀门，重复进行燃烧蓄热操作。

在油页岩干馏过程中，由于油页岩的干馏终温低，在520℃左右，加热炉750℃的炉温仍可以继续利用。但如果加热炉炉温过低(700℃以下)，在燃烧蓄热阶段将无法引燃燃烧瓦斯气体。

根据本发明的第二实施方式的加热方法，能够利用低温点火实现了加热炉热量充分利用，减少冷瓦斯混兑量、延长换炉周期、减缓页岩干馏结焦，确保干馏设备长周期运转。

以上仅为本发明的示意性描述，本领域技术人员应该知道，在不偏离本发明的工作原理的基础上，可以对本发明作出多种改进，均属于本发明的保护范围。