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油页岩循环瓦斯加热新工艺研究

作　者: 邢科
导　师: 张卫军
学　校: 东北大学
专　业: 热能工程
关键词: 油页岩加热炉瓦斯半焦换热器
分类号: TE662
类　型: 硕士论文
年　份: 2009年
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内容摘要

随着国际能源的日趋紧张,国际油价的不断飙升,油页岩作为一种非常规能源且储量巨大,是石油资源的有益补充和替代,因此目前世界各国对油页岩的开发和利用高度重视。吉林桦甸油页岩综合开发利用项目采用全循环工艺是国内首创全新油页岩干馏系统,其中为油页岩干馏提供热载体的循环瓦斯加热炉是这一干馏系统实现全循环的瓶颈性系统。本文依照系统节能及工业生态学理论,首创了一种新的瓦斯加热工艺。新工艺设置两级加热系统——换热式瓦斯加热系统和蓄热式瓦斯加热系统,采用两级管式金属换热器将瓦斯加热到工艺要求,增加了瓦斯温度的可调控性,有利于实现高温压传热和系统综合利用程度,尤其是第二级蓄热式燃烧方式的应用是实现工艺的关键性技术。鉴于加热炉加热物料(循环瓦斯)、燃料(瓦斯和半焦)的特殊性,本文讨论了半焦燃烧特性和燃烧方式、高温瓦斯析碳、换热管的高温硫化和氧化腐蚀、换热管材质选择等问题,并得出相应的结论,确定了工艺的可行性。换热器热工过程对于瓦斯加热温度能否达到工艺要求具有重要影响。本文对换热器内的传热过程、传热方式及影响传热效果的因素进行了理论分析,从而得出换热器的综合传热系数、传热面积、热效率、温度效率之间的关系,为合理的选择瓦斯加热工艺温度,确定传热温压提供了理论依据。本文对整个加热炉系统的能量平衡进行了计算,绘制了能流图,为该瓦斯加热工艺的综合评定及改进措施提供了理论基础。在结构设计上,本文针对加热物料为瓦斯的特殊性,分析介绍了加热炉结构设计特点,为瓦斯换热器的设计提供了参考依据。本文的工作成果已应用于吉林桦甸油页岩干馏工程项目中,虽然论文完成本工程尚未投产,但该工程已实现本文设计工艺,属于国际创新水平。

全文目录

摘要  5-7
Abstract  7-12
第一章绪论  12-17
  1.1 油页岩综合开发利用背景介绍  12-13
  1.2 课题来源  13
  1.3 现有瓦斯加热技术介绍  13-15
  1.4 主要研究内容  15-17
第二章新工艺流程简介  17-29
  2.1 油页岩全循环干馏工艺流程  17-19
  2.2 加热炉工艺简析  19-21
    2.2.1 用途  19
    2.2.2 主要工艺参数  19-20
    2.2.3 加热炉方案分析  20-21
  2.3 加热炉工艺流程简介  21-28
  2.4 本章小节  28-29
第三章加热炉几个关键问题讨论  29-39
  3.1 半焦燃烧价值讨论  29-31
    3.1.1 燃烧半焦必要性  29
    3.1.2 半焦燃烧特性分析  29-31
  3.2 半焦燃烧方法讨论  31-32
  3.3 瓦斯析碳问题讨论  32-34
  3.4 换热管硫腐蚀问题讨论  34-35
    3.4.1 管内硫腐蚀  34
    3.4.2 管外硫腐蚀  34-35
  3.5 换热管材质问题讨论  35-36
  3.6 换热管加干扰件讨论  36-37
  3.7 本章小结  37-39
第四章换热器热工过程分析  39-51
  4.1 换热器热工行为  39-41
  4.2 换热器的热交换分析  41-48
    4.2.1 对流换热分析  41-43
    4.2.2 辐射换热分析  43-48
  4.3 换热器温度效率和热效率  48-50
  4.4 本章小结  50-51
第五章加热炉热平衡分析  51-62
  5.1 工艺参数换算  51-53
    5.1.1 瓦斯参数换算  51-53
    5.1.2 半焦参数换算  53
  5.2 加热炉燃料参数消耗  53
  5.3 热平衡中各项热量及计算方法  53-56
  5.4 热平衡表  56-59
    5.4.1 换热式瓦斯加热系统能量平衡计算  57-58
    5.4.2 蓄热式瓦斯加热系统能量平衡计算  58
    5.4.3 加热炉能量平衡计算  58-59
  5.5 加热炉能流图  59-61
  5.6 本章小结  61-62
第六章加热炉结构设计特点介绍  62-66
  6.1 换热器烟气温度控制措施  62-63
  6.2 换热器热膨胀解决措施  63-64
  6.3 换热器堵塞、清灰解决措施  64
  6.4 换热器监测措施  64-65
  6.5 沉降室降灰措施  65
  6.6 本章小结  65-66
第七章结论  66-68
参考文献  68-70
致谢  70

油页岩循环瓦斯加热新工艺研究

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