一种石油压裂支撑剂烧制窑炉的制作方法

1.本实用新型具体涉及石油压裂支撑剂技术领域，具体涉及一种石油压裂支撑剂烧制窑炉。


背景技术：

2.石油压裂支撑剂是石油开采作业中不可缺少的材料。随着石油的逐年开采，浅井越来越少，深井开采对压裂支撑剂的要求也越来越高，所以在石油开采过程中石油压裂支撑剂的耗费成本也随之大幅度增长。
3.为了降低成本提高石油深井开采的利用，本领域技术研发了人造烧结颗粒，完全能够替代原有的石英砂颗粒作为石油压裂支撑剂使用，并且颗粒大小可以通过使用要求生产制造，不但大小均匀，而且抗压强度高、导流能力好，能够用于深井的石油开采。现有的人造烧结颗粒是通过磨粉造粒，然后高温烧结瓷化坯粒成形的工艺方法生产的，其中最主要烧结工艺是采用高温炉进行作业，将坯粒从炉体的顶部投入炉体中，在炉底设置燃烧嘴对炉内坯粒进行燃烧加热，根据烧结瓷化的程度，不断的将底部烧结好的颗粒取出。此种烧结方式，不但烧制出的颗粒均匀度无法得到保证，而且料口极易堵塞，无法连续烧制作业，成品率低，烧结后需要重新筛分。为了提高烧结质量，现有技术中的另一种生产方式采用整炉烧结，将坯粒装入炉体内，通过多处均匀加热的方式进行加热烧结，虽然能够提高成品率，但是还是存在坯粒烧结受热不均匀的问题，温度高时极易出现融化结块现象，温度过低有会出现中间位置的坯粒烧结不彻底的事情。


技术实现要素：

4.本实用新型的目的是为了解决上述石油压裂支撑剂坯粒烧制不均匀、易结块、成品率低的问题，提供一种能够连续烧结作业的石油压裂支撑剂烧制窑炉。
5.为了实现上述目的，本实用新型所采用的技术方案是采用立式窑炉进行石油压裂支撑剂坯粒烧制，在窑炉内设置多处燃烧嘴对窑炉进行加热，从窑炉顶部投入坯粒，使坯粒从上往下一边滚落一边通过燃烧嘴进行加热瓷化烧制作业。其中，通过在窑炉的炉体内从上往下分层设置“之”字形导料板结构，设置加长坯粒的滚落运动行程，同时“之”字板体结构可以不断降低坯粒的滚落速度，使坯粒分散均匀滚落；在炉体内烧结段各层导料板的下料口处均匀布设多处燃烧嘴，使分散滚落的坯粒在下料口处都能够均匀受热瓷化；烧结后通过漏筛板使坯粒沿垂直往下分散飘落冷却，快速散去热气，最后在炉底冷却槽面上二次冷却后直接滚出炉体。
6.本实用新型石油压裂支撑剂烧制窑炉，包括了炉体、导料板、燃烧嘴、漏筛板、燃气管和助燃气管；所述炉体从上往下竖直设置，顶部设置有入料口，底部设置有出料口，炉底设置为冷却槽面；所述炉体从上往下依次分为预热段、烧结段和冷却段，沿预热段和烧结段从上往下呈“之”字形分层固定均匀布设导料板，各层导料板的最下端开设下料口联通下层导料板，沿烧结段各层导料板的下料口设置燃烧嘴，沿烧结段最后一层导料板的下料口下
方固定设置漏筛板，沿炉体外壁固定设置有燃气管和助燃气管，燃气管和助燃气管分别通过支管与燃烧嘴固定联通。
7.所述炉体预热段的“之”字形导料板的总长度至少10米。
8.所述炉体烧结段的“之”字形导料板的总长度至少30米。
9.所述炉体冷却段的高度至少设置10米高。
10.所述炉底处的冷却槽面倾斜设置，并且从出料口伸出。
11.所述导料板的倾斜角度为45
°
。
12.所述漏筛板的前端倾斜设置有散料板，后端为水平设置的漏料板，漏料板上均匀布设有筛孔，筛孔的孔径至少是烧结颗粒的两倍。
13.所述燃气管和助燃气管分别配置有燃料罐和风机。
14.所述燃气管和助燃气管与燃烧嘴联通的支管上分别单独安装有控制阀，控制阀通过控制箱开启。
15.本实用新型的有益效果在于：从窑炉顶部入料到窑炉底部出料，整个过程中石油压裂支撑剂坯粒始终保持自身滚动传输作业，实现了石油压裂支撑剂颗粒的连续烧制作业，并且坯粒在从上往下的滚动过程中实现预热和烧制，避免了堆料和瓷化过程中烧结成块的问题，分散滚动的方式可以使整个工艺过程中烧结的颗粒都能够均匀受热，达到均匀烧结瓷化的烧制效果；冷却方式采用分布散料飘落的方式，可以快速降低烧结后整体颗粒的温度以及夹带的热气，达到快速降温的目的。整个烧制过程速度快，成品率高，降低了石油压裂支撑剂的生产成本，提高了颗粒质量。
附图说明
16.附图1为本实用新型的结构示意图；
17.附图2为本实用新型的炉体烧结段平面结构示意图；
18.附图3为本实用新型的炉体冷却段漏筛板结构示意图；
19.附图中：入料装置1、料箱11、提升机12、窑炉2、炉体21、入料口211、出料口212、炉底213、导料板22、下料口221、燃烧嘴23、漏筛板24、散料板241、漏料板242、燃气管25、助燃气管26、燃料罐3、风机4、储料箱5。
具体实施方式
20.为使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将对本实用新型的技术方案结合实施例进行详细的描述。
21.本实用新型石油压裂支撑剂烧制窑炉，包括了炉体21、导料板22、燃烧嘴23、漏筛板24、燃气管25和助燃气管26；所述炉体21从上往下竖直设置，顶部设置有入料口211，底部设置有出料口212，炉底213设置为冷却槽面；所述炉体21从上往下依次分为预热段、烧结段和冷却段，沿预热段和烧结段从上往下呈“之”字形分层固定均匀布设导料板22，各层导料板22的最下端开设下料口221联通下层导料板22，沿烧结段各层导料板22的下料口221设置燃烧嘴23，沿烧结段最后一层导料板22的下料口221下方固定设置漏筛板24，沿炉体21外壁固定设置有燃气管25和助燃气管26，燃气管25和助燃气管26分别通过支管与燃烧嘴23固定联通。
22.所述炉体21预热段的“之”字形导料板22的总长度至少10米。所述炉体21烧结段的“之”字形导料板22的总长度至少30米。所述炉体21冷却段的“之”字形导料板22的高度至少设置10米高。所述导料板22的倾斜角度为45
°
。石油压裂支撑剂坯粒在预热段通过烧结段上升的余热进行预热，预热段的板体总长度决定了坯粒的预热程度，便于提升在烧结段的烧制效果，所以长度不能过短，至少10以上；烧结段的板体总长度决定了坯粒的烧结时间和烧结程度，进一步的效果是配合燃烧嘴23火头的布设，板体总长度至少30米，以保证坯粒达到彻底烧结；冷却段的目的是散去烧制后颗粒所带热量，颗粒至少从10米高度落下，从而保证散去裹挟的大部分热量。
23.所述炉底213处的冷却槽面倾斜设置，并且从出料口212伸出。冷却槽面通过自身低温对其上的颗粒进行降温冷却，同时斜面可以通过自身结构使颗粒自由滚落，以便于从出料口212排出，最后落入炉体21外的出料箱中。
24.所述漏筛板24的前端倾斜设置有散料板241，后端为水平设置的漏料板242，漏料板242上均匀布设有筛孔，筛孔的孔径至少是烧结颗粒的两倍。颗粒在导料板22上的滑落和滚动都是整体运动的，在冷却段可能会整体掉落，过于紧密，漏筛板24通过前端倾斜设置的散料板241将颗粒过渡到后端水平设置的漏料板242上，一方面能够使颗粒分散开，另一方面从漏料板242的筛孔漏下后变成垂直往下运动，从而实现颗粒分散垂直往下飘落的运动状态。
25.所述燃气管25和助燃气管26分别配置有燃料罐3和风机4。所述燃气管25和助燃气管26与燃烧嘴23联通的支管上分别单独安装有控制阀，控制阀通过控制箱开启。烧制过程是利用燃烧嘴23的火头完成的，火头的燃烧程度是通过燃气管25和助燃气管26的供气量决定的，通过控制阀体的开启程度即可实现对火头燃烧程度的控制，即炉体21内温度的控制。
实施例
26.一种利用本实用新型石油压裂支撑剂烧制窑炉烧制石油压裂支撑剂坯粒的过程及原理。
27.如附图1所示，窑炉2内从上往下依次设置有十四层导料板22，各层导料板22呈45
°
倾斜设置，长5.5米。其中，预热段为从上往下的前四层导料板22；烧结段为剩下的十层导料板22，在烧结段的导料板22的下料口221均匀布设燃烧嘴23，燃烧嘴23固定安装在炉体21上，烧嘴向导料板22设置，第十四层导料板22下方设置了漏筛板24，漏筛板24往下为十五米高的冷却段，冷却段底部的炉底213是利用夹套结构设置冷却槽面，冷却槽面倾斜设置最下端从炉底213侧方的出料口212伸出。窑炉2外配置设置有入料装置1、燃料罐3、风机4和储料箱5，入料装置1通过提升机12与窑炉2顶部的入料口211配置设置，燃料罐3通过燃气管25与窑炉2上的燃烧嘴23联通设置，风机4通过助燃气管26与窑炉2上的燃烧嘴23联通设置，储料箱5承接在出料口212处的冷却槽面下方。其中，燃气管25上设置有控制阀，燃料罐3配置有控制柜，通过控制柜可以控制燃气管25上控制阀的开启大小。
28.具体烧结过程如下：
29.1）首先要开启风机4和燃气管25上的控制阀，将燃烧嘴23点火作业，对窑炉2进行加热作业，炉体21内从第五层到第十四层导料板22都设置了燃烧嘴23，燃烧作业后从第十四层导料板22往上温度逐步递增，其中靠近炉体21内烧结段中间位置往上的一段空间温度
最高，烧结过程中根据烧结的效果可以通过调节不同层燃烧嘴23的给气量调解炉体21内烧结段的温度，直到炉体21内烧结段的最高温度达到1000℃
‑
1450℃之间；炉体21内预热段的温度为烧结段向上排出的余热，能够达到500
‑
1000
°
左右。
30.2）窑炉2加热完成后，将制备好的石油压裂支撑剂坯粒通过入料装置1使用提升机12从窑炉2顶部的入料口211投入到炉体21中，坯粒从入料口211掉落到炉体21预热段第一层的导料板22上，沿倾斜板面滚落，从下料口221滚落到下一层导料板22上，如此作业沿炉体21上的十四层“之”字形导料板22逐层往下滚落。坯粒在炉体21内预热段500
‑
1000
°
经过余热后，在炉体21内烧结段1000℃
‑
1450℃的温度下烧结瓷化。
31.3）烧结瓷化后的石油压裂支撑剂颗粒最后从第十四层导料板22的下料口221滚落到漏筛板24上，经漏筛板24缓冲分散后均匀漏下，高温烧结后的石油压裂支撑剂颗粒温度高质量轻，在炉体21冷却段下落过程中呈现出分散飘落的状态，飘落十五米的高度后可以散发出大量自身热气，使自身大幅度降温。
32.4）经过冷却段降温后的石油压裂支撑剂颗粒最后掉落在炉底213设置的冷却槽面上，沿冷却槽面从出料口212滚出落入到储料箱5中。炉底213冷却槽面通过冷却夹头结构，循环流通降温，冷却槽面的温度始终保持在100℃以下，从冷却槽面上滚落的颗粒经过冷却槽面再次降温冷却，使温度降低到100℃以下。
33.如上述内容所述的本实用新型石油压裂支撑剂烧制窑炉，通过入料装置1和储料箱5的配合，可以连续作业进行石油压裂支撑剂坯粒烧制作业。“之”字形导料板22结构，不但可以使颗粒往下自由分散滚落，而且可以降低滚落的速度，延长颗粒在炉体中的烧制时间；烧结过程中，石油压裂支撑剂坯粒从入炉到出炉，始终保持分散滚动状态，滚动过程避免了烧结时出现颗粒结块的问题，并且分散滚动的方式可以使整个工艺过程中烧结的颗粒都能够均匀受热，达到均匀烧结瓷化的烧制效果，成品率能够提高到95%以上。