專利名稱：油頁巖干法出焦的方法及干餾爐的噴水結構的制作方法
技術領域：
本發明方法適用于瓦斯全循環油頁巖干餾爐，以及為實施該方法改造的干餾爐結構。
背景技術：
目前在冶金、煤化工行業有干法熄焦技術， 一般都采用空氣或氮氣冷卻焦炭并回收 熱量。但這一方法對油頁巖干餾爐不適用，主要是因為油頁巖干餾產物中不允許有氧氣混 入， 一旦超過一定的限量，油回收裝置容易發生爆炸，使設備無法運行。 國內外的油頁巖干餾爐，無論是撫順爐、茂名的方爐、國外的巴西爐(Petrosix)、愛沙尼 亞的Kiviter爐均采用濕法出焦，主要原因是為了防止干餾爐中的瓦斯外逸，干餾瓦斯含 有H2S等有毒物質，刺激性氣味特別強烈，對人體有傷害、污染環境。因此在干餾爐下 部均設有水池，采取水封的辦法將瓦斯封住。其缺點是相應大量含水的半焦帶來了一系 列難以處理的技術問題，需耗用大量的水，半焦中的含水量一般在20%左右。 一個300 萬噸油頁巖的干餾廠冷卻半焦的耗水量就高達60萬噸以上，而且半焦中含水還會滲漏到 地下造成污染，并且帶水的半焦熱值降低，冬季容易結凍，不好運輸等諸多問題。
東北電力大學于2006年曾提出油頁巖煉油爐干法出焦工藝，專利公開號-CN1986733A，由于該工藝需將干餾爐安裝在8—10m高的平臺上，還要增加羅茨風機、 破碎機等動力設備，不知是何種原因，但到目前為止，未見有使用者。
采用干法出焦需要解決的技術問題 一是千餾爐內特別是千餾段、預熱段， 一直到 干餾氣體出口處不能有空氣混入；二是保證干餾爐的熱平衡不被破壞，否則將造成干餾工 藝不能正常運作，因此需要有一種載體，既能回收半焦的余熱，又能回供給干餾爐，保證 干餾爐的熱量需要；三是應使半焦出口處于微負壓狀態，避免出現粉塵污染；四是局部工 藝的調整，不能影響整個干餾工藝，特別是爐子的壓力分布。
發明內容
本發明的目的是提供一種油頁巖干法出焦的方法及干餾爐的噴水結構，以水蒸汽作 為瓦斯阻隔層的載體能夠解決上述問題，并且節能、環保效果顯著。
本發明油頁巖干鎦爐干法出焦的方法，采用有噴水結構的干餾爐，其特征在于以水 蒸汽作為瓦斯阻隔層的載體，在干餾爐中下部分別通入飽和水蒸汽和/或噴入25°C 80°C 左右的水，水的壓力8000Pa、蒸汽壓力為7500Pa，進入干餾爐的水蒸汽和/或水在高溫半 焦的作用下形成2-3m高的水蒸汽阻隔層，防止瓦斯逸出并阻止氧氣隨空氣進入干餾爐； 在運行中可調節噴水壓力使干餾爐的瓦斯出口壓力為微正壓、半焦的出口壓力處于微負壓 狀態，即可實現干法出焦；向爐內熱半焦噴入水量按如下經驗公式計算0水=0.120焦式中G水為噴入25r常溫水/小時的重量； G焦為排出的干半焦/小時的重量；
實施上述方法的干餾爐的噴水結構，其特征在于將干餾爐的冷瓦斯進口改為水蒸汽 進口，并在其下部設置進水管，進水管上安裝有自動調節閥，調節進水壓力和流量，進水 管與在爐內的噴水管連接，噴水管垂直于爐體設置，噴水管上有噴孔。
干法出焦的優點-
本發明方法及噴水結構，在物料層下部產生大于熱瓦斯進入壓力的蒸汽層，蒸汽攜帶 半焦熱量只能往上升，不能往下降，防止了瓦斯隨同半焦一起逸出。這一阻隔層同時又防 止空氣進入干餾段，將空氣阻隔在干餾爐最下面的出焦段。由于水蒸汽將隨同干餾氣體上 升并從干餾爐的頂部排出爐外，這樣半焦在被水蒸氣冷卻后則以干的形態(不含水)從干 餾爐的下部依靠其自重排出爐外。
1. 解決了半焦含水帶來的問題。
由于半焦含水在20%左右，被送至瓦斯加熱爐，首先要蒸發其中的水份，每公斤半
焦約需耗能200大卡左右，占半焦熱值的25%，同時提高了半焦的入爐溫度，節省了熱 能。
半焦中含水量高，北方地區冬季溫度低，極端氣溫在-30'C以下，容易使半焦凍結無 法運輸。
半焦中含水在堆放過程中容易滲入地下，造成污染。
2. 節約生產用水
由于半焦含水及水池水份揮發，濕法出焦耗水量約為每噸半焦250公斤左右。這對 于缺水地區及人均水不富裕的全國都是一個沉重的負擔。
3. 提高了半焦熱量的回收，有利于減少干餾爐的熱量供給。
按原設計用冷瓦斯回收半焦的余熱，由于瓦斯氣體的熱比容小，半焦只能降到250 'C左右，而采用此水蒸汽法后半焦可以降到18(TC甚至更低。這部分熱量全部被回收利用。 提高了熱能的回收利用。
4. 減少了干餾產物的體積，降低了干餾爐后部回收系統的投資和日常管理費用。 將水蒸汽和溫水代替冷循環瓦斯之后，這部分水在干餾爐出口處即被冷卻凝結，和
油一起排出。瓦斯的體積隨之將減少三分之一左右。對于后處理系統的管道、閥門、旋捕、
間冷、電捕、脫硫的處理量也將減少三分之一左右。投資將大大節省，同時，日常管理運
行費用也將大幅度降低。
為減少實際操作時繁瑣和勞動強度，可選用自動周期性調節閥。 一般情況下半焦在
使用時要進一步破碎，使用本發明這種出焦方式，半焦的平均顆粒直徑比濕法出焦小，這是由于半焦急劇冷卻發生的熱崩碎現象，有利于半焦的加工利用。
圖1是本發明干法出焦的原理圖2是干法出焦結構立面剖視圖3是噴水結構與冷卻水套俯視圖4a是爐體局部鼎形結構立面剖視圖4b是圖4a的A-A圖；
具體實施例方式
在樺甸式處理300噸油頁巖干餾爐上的具體實現辦法是參見圖l、圖2,
將原干餾爐(本申請人的在先申請200810228891.0,"日處理300噸油頁巖瓦斯全循 環干餾爐")中進入的冷循環瓦斯進口改為飽和水蒸汽進口 6，并在其下部安置噴水結構 帶有調節閥7的進水管與設在爐內的噴水管8連接，噴水管8上開有噴水孔。25'C—80 'C的水由噴水管8的噴水孔噴出，或者同時從水蒸汽進口 6通入水蒸汽，也可只用其一； 水的壓力8000Pa、蒸汽壓力為7500Pa。水蒸汽和水均取自干餾系統內的廢熱鍋爐回收的 熱量，不用新增熱源。水蒸汽和水的比例可根據實際可供量進行調整，當全部采用25°C 水時，向爐內熱半焦噴入水量按如下經驗公式計算G水-0.12G焦
式中G水為噴入25'C常溫水/小時的重量； G焦為排出的干半焦/小時的重量；
見圖1、圖2的干餾爐輸料系統1將物料送至爐上方的料倉2，在爐體1中段有鼎
形均氣裝置5，鼎形均氣裝置5下有水蒸汽進口 6，噴水結構在水蒸汽進口 6下面、冷卻 水套12在噴水結構下面。圖3中外框即是爐體1，冷卻水套12排列間隙為半焦通道11， 噴水結構的噴水管8垂直置于冷卻水套12和半焦通道11的上部，有自動調節閥7的進水 管連接噴水管8，噴水管8有均勻噴孔。
鼎形均氣裝置5見圖4a、圖4b:有三條腿和爐體l相連接，三條腿之間的空間為通
道，氣體和油頁巖可以通過；鼎形中心為圓筒形腔體結構，中心是空的，圓筒形腔體頂部 周邊壁上開有向下傾斜的氣孔16。油頁巖和熱循環瓦斯被阻隔在圓筒形腔體之外，水蒸 汽可從鼎形均氣裝置5的下部進入腔體，并從上部氣孔噴出。爐體1中的熱瓦斯進口 14 垂直于鼎形均氣裝置5圓筒形腔體，熱瓦斯進入后沿圓筒形腔體的外側空間噴出。
吸收半焦余熱后的水蒸汽從氣孔16中噴出進入干餾爐的預熱段3，在此處以上為干 餾段4，其上至接近料倉2的部分為預熱段3。飽和蒸汽進入干餾爐時噴出的壓力為 7500Pa，水噴出時的壓力為8000Pa。
水蒸汽或水噴出后遇到高溫半焦，迅速被汽化并被加熱，水蒸汽在上升至干餾爐鼎形均氣裝置5的頂部時達到45(TC左右，并從其頂部噴出，預熱油頁巖。這一壓力向上克 服水蒸汽阻隔段13以及干餾段4、預熱段3的壓力，同時將從熱循環瓦斯進口 14以6000Pa 壓力進入的熱循環瓦斯阻隔在上面，不能下行，只能最后隨同干餾氣體一起從爐上方出口 15排出爐外。向下由于被3.0米高的半焦層阻擋，不能向外逸出。底部進入的空氣將在半 焦下層通道I的某一點和水蒸汽的壓力達成平衡，從而達到將空氣阻隔在干餾爐外的目 的。從干餾段4下落的半焦，54(TC左右，首先遇到從水蒸汽進口管6進入的水蒸汽被降 至40(TC左右，下落至噴水管8處又被水冷卻至18(TC左右。被冷卻至180'C半焦繼續下 落，被半焦通道11兩側的冷卻水套12冷卻至12(TC，落至半焦貯坑9內，此處是負壓狀 態，環境是清潔的。排出的半焦再用刮板式出料裝置10運輸至需要的地方。半焦下落通 道ll的高度的確定以半焦出口處為微負壓決定，據經驗， 一般應達到2-3米左右的高度。 這個高度應按照每米料層的壓降以及通道的阻力損失等因素來確定。一般顆粒小的物料料 層壓降會大一些，半焦通道11高度也可低一些。
本發明干法出焦在實際運行時可能會出現冷卻段局部壓力升高，甚至半焦部分通道 被堵塞的現象，這是由于高溫半焦遇到低溫的水，水激烈汽化，體積急劇膨脹，造成局部 壓力升高所致。出現這種現象時應操作進水調節閥，減少噴水量或停止噴水即可緩解或消 除。
權利要求
1、油頁巖干餾爐干法出焦的方法，采用有噴水結構的干餾爐，其特征在于以水蒸汽作為瓦斯阻隔層的載體，在干餾爐中下部分別通入飽和水蒸汽和/或噴入25℃～80℃左右的水，水的壓力為8000Pa、蒸汽壓力為7500Pa，進入干餾爐的水蒸汽和/或水在高溫半焦的作用下形成2-3米高的水蒸汽阻隔層，防止瓦斯逸出并阻止氧氣隨空氣進入干餾爐；在運行中可調節噴水壓力使干餾爐的瓦斯出口壓力為微正壓、半焦的出口壓力處于微負壓狀態，即可實現干法出焦；向爐內熱半焦噴入水量按如下經驗公式計算G水＝0.12G焦式中G水為噴入25℃常溫水/小時的重量；G焦為排出的干半焦/小時的重量。
2、 一種實施權利要求1所述油頁巖干法出焦方法的干餾爐噴水結構，其特征在于在 爐體1中段有鼎形均氣裝置(5)，鼎形均氣裝置(5)下有將干餾爐的冷瓦斯進口改造后的水 蒸汽進口(6)，噴水結構在水蒸汽進口(6)下面、冷卻水套(12)在噴水結構下面；爐體l中 的熱瓦斯進口(14)垂直于鼎形均氣裝置(5)圓筒形腔體。
3、 根據權利要求2所述的油頁巖干法出焦方法的干餾爐噴水結構，其特征在于噴水 結構的噴水管(8)設置在水蒸汽進口 (6)下面、噴水管(8)垂直置于冷卻水套(12)和半焦通道 (ll)的上部，有自動調節閥(7)的進水管連接噴水管(8)，噴水管上有噴孔。
4、 根據權利要求2所述的油頁巖干法出焦方法的干餾爐噴水結構，其特征在于在爐 體中段有鼎形均氣裝置(5)，有三條腿和爐體相連接，三條腿之間的空間為通道，氣體和 油頁巖可以通過，鼎形中心為圓筒形腔體結構，中心是空的，圓筒形腔體頂部周邊壁上開 有向下傾斜的氣孔(16)。
全文摘要
油頁巖干法出焦的方法及干餾爐的噴水結構，采用有噴水結構的干餾爐，其特征在于以水蒸汽作為瓦斯阻隔層的載體，在干餾爐中下部分別通入飽和水蒸汽和/或噴入25℃～80℃左右的水，水的壓力8000Pa、蒸汽壓力為7500Pa，進入干餾爐的水蒸汽和/或水在高溫半焦的作用下形成2-3m高的水蒸汽阻隔層，防止瓦斯逸出并阻止氧氣隨空氣進入干餾爐；在運行中可調節噴水壓力使干餾爐的瓦斯出口壓力為微正壓、半焦的出口壓力處于微負壓狀態，即可實現干法出焦；噴水管設置于冷卻水套之上和半焦通道垂直，噴水管端有自動調節閥，噴水管上有均勻噴孔。本發明將使瓦斯的體積減少三分之一左右并使后序工藝、日常管理運行費用或投資均同幅縮減。
文檔編號C10B53/06GK101560403SQ200910011819
公開日2009年10月21日 申請日期2009年6月2日 優先權日2009年6月2日
發明者嬋 劉, 爽 劉, 吳冠蕾, 吳啟成, 尹曉含, 崔衛東, 君 左, 張悅華, 胡蓉蓉, 譚立國, 郭華峰, 雪 魏 申請人:沈陽成大弘晟能源研究院有限公司