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

1、隨著人類社會經(jīng)濟的發(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)境污染嚴重等問題，高效、清潔、大規(guī)模綜合利用尚未完全實現(xiàn)。

2、　　本文設(shè)計了油頁巖固體熱載體干餾實驗臺，對回轉(zhuǎn)裝置測溫、回轉(zhuǎn)爐內(nèi)顆粒運動過程、固體熱載體與油頁巖顆粒間傳熱等問題進行了詳細研究，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，進一步驗證了采用回轉(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)顆粒停留時間物理模型。通過模型得出的顆粒停留時間計算值與實驗測量值較為吻合，預(yù)測誤差＜15％;而高轉(zhuǎn)速、大傾角及高填充率時，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，仿真分析了爐體3種傾角時的顆粒停留時間。結(jié)果表明，顆粒在爐內(nèi)拋落軌跡類似拋物線，不同傾角時顆粒停留時間符合正態(tài)分布規(guī)律;仿真結(jié)果與實驗結(jié)果基本一致。
　　4、單顆粒及顆粒群的運行軌跡仿真表明，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，填充率的變化對于顆粒運行軌跡無明顯影響;而在相同填充

5、率下，隨著爐體轉(zhuǎn)速加大，顆粒卸落時具有更高的橫向速度，但因其同時受到抄板的影響，所以顆粒的攜帶距離并不一定更遠。對于整個顆粒群，當填充率較小時，抄板的攜帶作用明顯，顆粒群的卸落過程中拋落明顯;而當填充率較高時，大部分顆粒的運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間以及顆粒間溫度分布均勻性的影響。填充率一定時，

6、爐體轉(zhuǎn)速越快，達到500℃時所需的混合時間也越長，兩者基本呈線性關(guān)系;轉(zhuǎn)速一定時，填充率越大，所需的混合時間就越短。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，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，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，總體上可以認為填充率越小，油頁巖顆粒的溫度方差越小，即此時油頁巖顆粒受熱

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行了干餾實驗，以出油率為指標研究了不同因素對干餾過程的影響。當油頁巖粒徑分布為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，油頁巖出油率可以達到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