油頁巖固體熱載體回轉(zhuǎn)干餾系統(tǒng)及運(yùn)行特性研究.pdf

1、隨著人類社會經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，全球?qū)δ茉葱枨蟮某掷m(xù)增長和化石資源日益枯竭所引起的供需矛盾越發(fā)突出。油頁巖資源儲量豐富，是石油天然氣等化石資源的重要補(bǔ)充能源。大力發(fā)展油頁巖工業(yè)，不僅可以為全球的能源供應(yīng)保駕護(hù)航，而且對于原油不能滿足本國需求的發(fā)展中國家，其開發(fā)是關(guān)乎國民經(jīng)濟(jì)發(fā)展、國家能源安全的重大問題。油頁巖資源的開發(fā)利用雖然歷史悠久，但由于油頁巖資源屬于貧礦，存在開發(fā)成本高、環(huán)境污染嚴(yán)重等問題，高效、清潔、大規(guī)模綜合利用尚未完全實(shí)現(xiàn)。

2、　　本文設(shè)計(jì)了油頁巖固體熱載體干餾實(shí)驗(yàn)臺，對回轉(zhuǎn)裝置測溫、回轉(zhuǎn)爐內(nèi)顆粒運(yùn)動過程、固體熱載體與油頁巖顆粒間傳熱等問題進(jìn)行了詳細(xì)研究，結(jié)果表明:無線測溫監(jiān)控裝置應(yīng)用于回轉(zhuǎn)干餾爐是可行的;通過對樺甸油頁巖基本特性進(jìn)行研究，并分析了鋁甑測定的含油率與在回轉(zhuǎn)干餾爐內(nèi)干餾結(jié)果出現(xiàn)差異的原因，進(jìn)一步驗(yàn)證了采用回轉(zhuǎn)式系統(tǒng)有益于提高顆粒狀油頁巖干餾效果的結(jié)論。
　　1、以帶有直角抄板的回轉(zhuǎn)式干餾爐為研究平臺，在爐體傾角、轉(zhuǎn)速兩種變量的影響下，研究了

3、油頁巖和固體熱載體（灰）的不同配比、干餾爐的不同轉(zhuǎn)向?qū)旌衔锪显跔t內(nèi)停留時(shí)間的影響。爐體轉(zhuǎn)向的不同造成了抄板工作模式的不同，當(dāng)灰分占有更大比例份額以及工作在直角抄板模式下，物料在爐內(nèi)的停留時(shí)間較長。
　　2、采用由散體動力學(xué)出發(fā)的顆粒軌跡模型推導(dǎo)了爐內(nèi)顆粒停留時(shí)間物理模型。通過模型得出的顆粒停留時(shí)間計(jì)算值與實(shí)驗(yàn)測量值較為吻合，預(yù)測誤差＜15％;而高轉(zhuǎn)速、大傾角及高填充率時(shí)，模型的適用性降低。
　　3、以離散元素法為理論基礎(chǔ)，

4、在爐體轉(zhuǎn)速為10r/min、逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)（作用在直角抄板模式）、填充率為30％，爐體傾角分別為2.16°，3.24°，4.33°時(shí)，仿真分析了爐體3種傾角時(shí)的顆粒停留時(shí)間。結(jié)果表明，顆粒在爐內(nèi)拋落軌跡類似拋物線，不同傾角時(shí)顆粒停留時(shí)間符合正態(tài)分布規(guī)律;仿真結(jié)果與實(shí)驗(yàn)結(jié)果基本一致。
　　4、單顆粒及顆粒群的運(yùn)行軌跡仿真表明，顆粒間的碰撞會造成卸落軌跡的偏離和分散。在相同的爐體轉(zhuǎn)速時(shí)，填充率的變化對于顆粒運(yùn)行軌跡無明顯影響;而在相同填充

5、率下，隨著爐體轉(zhuǎn)速加大，顆粒卸落時(shí)具有更高的橫向速度，但因其同時(shí)受到抄板的影響，所以顆粒的攜帶距離并不一定更遠(yuǎn)。對于整個(gè)顆粒群，當(dāng)填充率較小時(shí)，抄板的攜帶作用明顯，顆粒群的卸落過程中拋落明顯;而當(dāng)填充率較高時(shí)，大部分顆粒的運(yùn)動形式為滾落及滑落。爐體轉(zhuǎn)速的提高，可以明顯加快抄板的卸料速度，并提高顆粒的橫向位移速度。
　　5、模擬研究了干餾爐轉(zhuǎn)速和物料填充率對于油頁巖與固體熱載體間混合時(shí)間以及顆粒間溫度分布均勻性的影響。填充率一定時(shí)，

6、爐體轉(zhuǎn)速越快，達(dá)到500℃時(shí)所需的混合時(shí)間也越長，兩者基本呈線性關(guān)系;轉(zhuǎn)速一定時(shí)，填充率越大，所需的混合時(shí)間就越短。油頁巖顆粒的平均溫度在傳熱初期變化較快，隨著油頁巖顆粒與固體熱載體間溫差的減小，油頁巖顆粒的平均溫升速度變緩。填充率較低時(shí)，提高轉(zhuǎn)速有利于顆粒的混合，減少顆粒間的溫差，使傳熱更均勻。但填充率較高時(shí)，增加轉(zhuǎn)速不會明顯提高顆粒間傳熱的均勻程度。轉(zhuǎn)速一定時(shí)，總體上可以認(rèn)為填充率越小，油頁巖顆粒的溫度方差越小，即此時(shí)油頁巖顆粒受熱

7、更均勻。
　　6、以頁巖灰作為固體熱載體，利用回轉(zhuǎn)干餾爐針對兩種粒徑分布條件下的油頁巖顆粒進(jìn)行了干餾實(shí)驗(yàn)，以出油率為指標(biāo)研究了不同因素對干餾過程的影響。當(dāng)油頁巖粒徑分布為0～3mm，油頁巖與固體熱載體混合比例為1∶4，固體熱載體初溫為750℃，回轉(zhuǎn)干餾爐轉(zhuǎn)速為19r/min時(shí)，油頁巖出油率可以達(dá)到95.02％;油頁巖的出油率隨轉(zhuǎn)速的提高而增加，但到一定值后（轉(zhuǎn)速ω＞19r/min），出油率則顯著下降。過快或過慢的轉(zhuǎn)速都不利于油頁巖