一种用于油母页岩炼油的煤气连续加热装置的制作方法

本发明涉及热能工程技术领域，特别涉及一种用于油母页岩炼油的煤气连续加热装置。

背景技术：

目前国内油母页岩炼油所需的高温煤气，均是采用蓄热式对煤气进行加热，其原理是首先将高温烟气通过蓄热室，蓄热室内的蓄热体被高温烟气加热达到一定温度后，切断高温烟气通路，将冷煤气通过蓄热室，蓄热室内的高温蓄热体与冷煤气进行热交换，被加热的煤气从蓄热室内流出，随着煤气不断通过蓄热室，蓄热体温度逐渐降低，从蓄热室流出的煤气温度变化规律首先从低温被加热到一定的高温后，又从一定的高温逐渐降低，当降到某一温度时，切断冷煤气通路，再向蓄热室内通入高温烟气，如此反复循环。由此可见，用于油母页岩炼油的煤气，其温度是不断变化的。而油母页岩炼油的最佳条件是与温度为650～700℃的煤气接触反应。当采用温度频繁变化的煤气与油母页岩接触反应，导致油母页岩炼油不稳定，出油率低，极大的降低了利用油母页岩炼油的优势。

因此有必要设计一套能够输出650～700℃煤气的连续加热装置，以解决上述问题。

技术实现要素：

本发明针对上述技术问题，提出一种能够稳定、连续的输出用于油母页岩炼油所需的650～700℃煤气，保证稳定、高效的利用油母页岩炼油工艺的顺利进行，提高利用油母页岩炼油的产油率，严密性好，整体结构科学、合理，操作简单，常压设备，运行安全的煤气连续加热装置。

为达到以上目的，通过以下技术方案实现的：

一种用于油母页岩炼油的煤气连续加热装置，包括：燃烧设备、掺冷系统和换热体；

燃烧设备包括：燃烧室和转烟室；

其中，转烟室上部设置换热体，转烟室与换热体采用法兰连接；

燃烧室为180度拱形结构，燃烧室外部由钢板制成燃烧室壳体，壳体底部表面设置轻质耐火材料，侧墙和180度拱内壁设置耐火纤维，在耐火纤维内侧和轻质耐火材料内侧设置重质耐火材料，即由重质耐火材料围设形成燃烧室内腔，重质耐火材料为内壁；

燃烧室一端设有烟气出口与转烟室烟气进口连通，另一端设置有燃烧器；燃烧室设置燃烧器的端墙内设置有掺冷系统；

掺冷系统包括：嵌装在燃烧室端墙的重质耐火材料内的配风管，开设于配风管上的喷风管和配风进口管；

配风进口管一端与外界连通，另一端与配风管连通；

喷风管与燃烧室内腔连通，用以向燃烧室内供入低温气体；

燃烧器与燃烧室内腔连通，燃气通过燃烧器供入燃烧室内腔中并在燃烧室内腔中燃烧；

转烟室包括：转烟室壳体以及依次设置于转烟室壳体内壁的耐火纤维和重质耐火材料，即重质耐火材料围设形成转烟室内腔，重质耐火材料为转烟室内腔的内壁；转烟室内腔一端设有烟气进口与燃烧室烟气出口通过法兰连接，另一端为烟气出口，通过法兰与换热体连接，烟气出口处设置有用于测得烟气出口温度并将温度信号输出的热电偶；

换热体包括：圆筒形第一筒体、圆筒形第二筒体、扁圆形内筒体、钢管和密封装置构成；

其中，圆筒形第一筒体罩置于圆筒形第二筒体外部，且圆筒形第一筒体与圆筒形第二筒体之间间隙内填充耐火纤维；在圆筒形第二筒体需补偿位置设置补偿器，补偿器与圆筒形第一筒体和圆筒形第二筒体焊接固定；

扁圆形内筒体设置于圆筒形第二筒体内部，且扁圆形内筒体外壁与圆筒形第二筒体内壁间隙形成煤气流通通道；

其中，扁圆形内筒体与圆筒形第二筒体之间设置有用于将扁圆形内筒体与圆筒形第二筒体形成的横截面为完整环的环腔分隔为横截面弧形的两弧形腔的密封装置，即分隔为左弧形腔和右弧形腔；扁圆形内筒体径向插入若干钢管，且钢管用于连通左弧形腔和右弧形腔；左弧形腔和右弧形腔内部均设置有将弧形腔纵向分为多个小弧形腔室的多个隔板，且左弧形腔和右弧形腔内的隔板高度均不同，即实现每个左弧形腔与对应的右弧形腔纵向方向上均有重叠区域，且重叠区域内的扁圆形内筒体上设置有钢管。

圆筒形第二筒体需补偿位置设置补偿器，补偿器与圆筒形第一筒体和圆筒形第二筒体焊接固。

扁圆形内筒体为两个平面板和两个弧面板围成的筒状体，在两平面板上开设若干个孔，在两平面板上相对应的开孔穿入钢管，钢管的两端焊接在两平面板上构成管群。

在两弧面板外侧中心线上沿纵向焊接直径为89mm条形孔钢管，在条形孔钢管上沿纵向切去宽度为10～15mm的钢条，使条形孔钢管在纵向形成10～15mm宽的通逢；沿条形孔钢管纵向在条形孔钢管通缝两侧斜向各焊一条钢板，两条钢板成八字钢板，即条形孔钢管纵向的10～15mm宽通逢在八字形之间；在圆筒形第二筒体内侧焊接厚度为8mm的一字钢板，一字钢板通过条形孔钢管的10～15mm宽的缝隙插入条形孔钢管中，在八字钢板与第二筒体内侧形成的空隙中填充不定形耐火材料，形成密封装置。

钢管内插入用于对流动的煤气加强扰动以及提高换热强度作用的十字形麻花或一字形麻花插件。

其中，左弧形腔或者右弧形腔内设置有3个隔板分隔为4个腔室，且位于顶部腔室设置有煤气进口，位于底部的腔室设置有煤气出口，另一个弧形腔内设置有2个隔板分隔为3个腔室，且隔板的位置需保证3个腔室这一侧的每一个腔室对应另一侧4个腔室的两个相邻腔室，即这一侧一个腔室与另一侧两个腔室有纵向上重叠区域，且每一个重叠区域内均设置由多根钢管组成的管群，进而形成一个s型曲折的煤气行程路径。

采用上述技术方案的本发明有益效果为：

将燃烧设备和换热体合为一体，能够稳定、连续的输出用于油母页岩炼油所需的650～700℃煤气，保证稳定、高效的利用油母页岩炼油工艺的顺利进行，提高利用油母页岩炼油的产油率，增强利用油母页岩炼油的优势。热效率高，达85％以上，严密性好，整体结构科学、合理、新颖，操作简单，常压设备，运行安全。也可于加热空气，作为热风炉使用。

上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段，而可依照说明书的内容予以实施，并且为了让本发明的上述和其他目的、特征和优点能够更明显易懂，以下特举较佳实施例，并配合附图，详细说明如下。

附图说明

本发明共5幅附图,其中：

图1为本发明的整体结构示意图。

图2为图1的a-a面剖视图；

图3为图1的b-b面剖视图；

图4为图1的c-c面剖视图；

图5为燃烧室结构示意图。

图中：1-转烟室，2-法兰，3-煤气出口，4-换热体，5-补偿器，6-煤气进口，7-烟气出口，8-热电偶，9-转烟室烟气进口，10-法兰，11-燃烧室烟气出口，12-燃烧室，13-掺冷系统，14-燃烧器，15-耐火纤维，16-轻质耐火材料，17-重质耐火材料，18-转烟室壳体，19-转烟室内腔，20-煤气出口集箱，21-钢管，22-圆筒形第一筒体，23-圆筒形第二筒体，24-第四、第五行程煤气连箱，25、第五、第六行程煤气连箱，26-隔板，27-扁圆形内筒体，271-扁圆形内筒体平面板，272-扁圆形内筒体弧面板，28-第二、第三行程煤气连箱，29-第三、第四行程煤气连箱，30-煤气进口集箱，31-第一、第二行程煤气连箱，32-八字钢板，33-一字钢板，34-条形孔钢管，35-密封装置，36-燃烧室壳体，37-喷风管，38-配风管，39-配风进口管，40-燃烧室内腔。

具体实施方式

如图1至图5所示的一种用于油母页岩炼油的煤气连续加热装置，包括：燃烧设备、掺冷系统13和换热体；

燃烧设备包括：燃烧室12和转烟室1；

其中，转烟室1上部设置换热体4，转烟室1与换热体4采用法兰连接；

燃烧室12为180度拱形结构，燃烧室12外部由钢板制成燃烧室壳体，壳体底部表面设置轻质耐火材料16，侧墙和180度拱内壁设置耐火纤维15，在耐火纤维15内侧和轻质耐火材料16内侧设置重质耐火材料17，即由重质耐火材料17围设形成燃烧室内腔40，重质耐火材料17为内壁；

燃烧室12一端设有烟气出口11与转烟室烟气进口9连通，另一端设置有燃烧器14；燃烧室12设置燃烧器14的端墙内设置有掺冷系统13；

掺冷系统13包括：嵌装在燃烧室端墙的重质耐火材料内的配风管38，开设于配风管上的喷风管37和配风进口管39；

配风进口管39一端与外界连通，另一端与配风管38连通；

喷风管37与燃烧室内腔40连通，用以向燃烧室内供入低温气体；

燃烧器12与燃烧室内腔40连通，燃气通过燃烧器供入燃烧室内腔中并在燃烧室内腔中燃烧；

转烟室1包括：转烟室壳体18以及依次设置于转烟室壳体18内壁的耐火纤维和重质耐火材料17，即重质耐火材料17围设形成转烟室内腔19，重质耐火材料17为转烟室内腔19的内壁；转烟室内腔19一端设有烟气进口9与燃烧室烟气出口11通过法兰连接，另一端为烟气出口，通过法兰与换热体4连接，烟气出口处设置有用于测得烟气出口温度并将温度信号输出的热电偶8；

换热体4包括：圆筒形第一筒体22、圆筒形第二筒体23、扁圆形内筒体27、钢管21和密封装置35构成；

其中，圆筒形第一筒体22罩置于圆筒形第二筒体23外部，且圆筒形第一筒体22与圆筒形第二筒体23之间间隙内填充耐火纤维15；在圆筒形第二筒体23需补偿位置设置补偿器5，补偿器5与圆筒形第一筒体22和圆筒形第二筒体23焊接固定；

扁圆形内筒体27设置于圆筒形第二筒体23内部，且扁圆形内筒体27外壁与圆筒形第二筒体23内壁间隙形成煤气流通通道；

其中，扁圆形内筒体27与圆筒形第二筒体23之间设置有用于将扁圆形内筒体27与圆筒形第二筒体23形成的横截面为完整环的环腔分隔为横截面弧形的两弧形腔的密封装置35，即分隔为左弧形腔和右弧形腔；扁圆形内筒体27径向插入若干钢管21，且钢管21用于连通左弧形腔和右弧形腔；左弧形腔和右弧形腔内部均设置有将弧形腔纵向分为多个小弧形腔室的多个隔板26，且左弧形腔和右弧形腔内的隔板26高度均不同，即实现每个左弧形腔与对应的右弧形腔纵向方向上均有重叠区域，且重叠区域内的扁圆形内筒体27上设置有钢管21。

圆筒形第二筒体23需补偿位置设置补偿器5，补偿器5与圆筒形第一筒体22和圆筒形第二筒体23焊接固。

扁圆形内筒体23为两个平面板272和两个弧面板271围成的筒状体，在两平面板272上开设若干个孔，在两平面板上272相对应的开孔穿入钢管21，钢管21的两端焊接在两平面板272上构成管群。

在两弧面板271外侧中心线上沿纵向焊接直径为89mm条形孔钢管34，在条形孔钢管34上沿纵向切去宽度为10～15mm的钢条，使条形孔钢管34在纵向形成10～15mm宽的通逢；沿条形孔钢管34纵向在条形孔钢管34通缝两侧斜向各焊一条钢板，两条钢板成八字钢板32，即条形孔钢管34纵向的10～15mm宽通逢在八字形之间；在圆筒形第二筒体23内侧焊接厚度为8mm的一字钢板33，一字钢板33通过条形孔钢管34的10～15mm宽的缝隙插入条形孔钢管34中，在八字钢板33与第二筒体内23侧形成的空隙中填充不定形耐火材料，形成密封装置35。

钢管21内插入用于对流动的煤气加强扰动以及提高换热强度作用的十字形麻花或一字形麻花插件。

其中，左弧形腔或者右弧形腔内设置有3个隔板26分隔为4个腔室，且位于顶部腔室设置有煤气进口6，位于底部的腔室设置有煤气出口3，另一个弧形腔内设置有2个隔板26分隔为3个腔室，且隔板26的位置需保证3个腔室这一侧的每一个腔室对应另一侧4个腔室的两个相邻腔室，即这一侧一个腔室与另一侧两个腔室有纵向上重叠区域，且每一个重叠区域内均设置由多根钢管21组成的管群，进而形成一个s型曲折的煤气行程路径，如图2所示将左弧形腔分为4个腔室，顶部带有煤气进口6的部分为煤气进口集箱30，底部带有煤气出口3的为煤气出口集箱20，那么右弧形腔分为3个腔室，顶部第一个腔室对应煤气进口集箱30以及与煤气进口集箱30相邻下方的腔室，那么右弧形腔的顶部第一个腔室与煤气进口集箱30以及与煤气进口集箱30相邻下方的腔室对应高度位置重叠部分均设置管群用于连通两端腔室，那么就实现了第一级的c型路径，之后分隔后的左弧形腔和右弧形腔均按照第一级c型路径连通形式连通，每一级c型路径首位相连形成多弯的s型路径，用每一组管群设置规则来命名各集箱，分别为第一、第二行程煤气连箱31，第二、第三行程煤气连箱28，第三、第四行程煤气连箱29，第四、第五行程煤气连箱24和第五、第六行程煤气连箱25。

其中，上述重质耐火材料17可选为：高铝质耐火材料。轻质耐火材料16可选为：高铝质耐火材料。

以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本发明，任何熟悉本专业的技术人员在不脱离本发明技术方案范围内，当可利用上述揭示的技术内容做出些许更动或修饰为等同变化的等效实施例，但凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所做的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。