加热炉和加热系统的制作方法

1.本技术涉及加热设备领域，尤其涉及一种加热炉和加热系统。


背景技术：

2.油气钻井过程中，会产生大量含油污泥。其中包含油类、粘土、污水、各种化学处理剂等复杂组分，具有含油率高、有机污染物多等特点，存在重大环境污染风险。
3.对于含油污泥的处理方法主要有物理法、生物法以及化学法。含油污泥的化学处理法主要有焚烧法、化学破乳分离法、热处理法等。热处理法是将含油污泥通过运输装置送入加热炉内，在炉内设置有搅拌构件，通过直接或间接加热炉壁使炉内钻屑升温，进而使得油品水分升温蒸发最终达到去除钻屑油水的目的。蒸发出的油水通过冷凝收集，其中油品可以继续循环使用。使用热处理法处理含油污泥，在处理过程中无需再额外添加添加剂，而且油品回收率亦相当高。
4.目前常规的高温导热油的工作温度一般在280～300℃。工作温度达到350℃左右的导热油价格昂贵，且非常容易结焦，影响装置持续生产，且不能满足油泥处理的温度要求。电加热盘的加热方式是通过将多个电加热件分布于电加热盘上对油泥进行加热。这将导致电加热盘上距离电加热件近的部位温度高，远的部分温度低，温度场不均匀，容易使物料结焦，且油泥处理不达标。此外，电加热件本体升温很快，但热量在电加热盘上传递的速度相对较慢。这将导致电加热盘温度达到工艺温度时，电加热件温度会比工艺设定值高处许多，容易导致电加热件损坏。实际操作中一般使用间歇加热，给热传递预留时间，操作相对繁琐且控温难度大。
5.有鉴于此，特提出本技术。


技术实现要素：

6.本技术的目的在于提供一种加热炉和加热系统，以解决上述问题。
7.为实现以上目的，本技术特采用以下技术方案：
8.一种加热炉，包括：炉体、加热转盘和转动轴；所述加热转盘设置在所述炉体内，所述转动轴贯穿所述炉体；所述转动轴与所述加热转盘连接用于驱动所述加热转盘转动；所述加热转盘内设置有用于输入和输出加热介质的介质通道；所述转动轴内设置有中空管路，所述中空管路与所述介质通道的进料口和出料口连通。
9.优选地，所述转动轴内设置有中空管路，所述中空管路与所述介质通道的进料口和出料口连通；
10.优选地，所述中空管路包括一个或多个管路单元；
11.优选地，所述中空管路包括多个管路单元；多个所述管路单元沿所述转动轴的延伸方向依次排列且互不连通；多个所述管路单元与相应的所述加热转盘中的介质通道连通，形成多个相互独立的循环通道；
12.优选地，所述加热介质为熔盐或导热油。
13.可以选择单一的熔盐加热方式，也可以将循环通道分成多个独立的部分，其中一部分使用熔盐作为加热介质，另一部分采用导热油作为加热介质。
14.需要解释说明的是，当仅仅使用熔盐作为加热介质时，中空管路仅仅包括一个管路单元，形成一个循环通道；当使用多种加热介质时，例如一端使用熔盐作为加热介质、另一端使用导热油作为加热介质，则将中空管路分为两个独立的循环通道。
15.优选地，所述中空管路的进口端和出口端均设置在所述转动轴的同一端。
16.将中空管路的进口端和出口端设置在转动轴的同一端，主要是为了方便熔盐和导热油两种不同加热介质的进料和出料，有利于减少附属设备的占地面积，对设备的小型化和集约化有所帮助。如果仅仅使用熔盐作为加热介质，则中空管路的进口端和出口端可以不设置在转动轴的同一端，例如分别设置在转动轴的头端和尾端。
17.优选地，所述加热转盘为圆形且与所述转动轴同轴心设置；
18.优选地，所述加热转盘设置有5
‑
60个，多个所述加热转盘沿所述转动轴的延伸方向间隔设置；
19.优选地，多个所述加热转盘沿所述转动轴的延伸方向等间距设置；
20.优选地，所述转动轴与电动机连接。
21.加热转盘与转动轴同轴、等间距设置，可以使得加热更均匀。转动轴与电机连接，由电机驱动转动轴转动，进而带动加热转盘转动，使得加热转盘表面与被加热物料不断的更新接触面，有利于提高传热效率。
22.为了解决含油污泥在炉体内的运动问题，优选地，所述加热盘边缘设置有均匀分布的拨片。拨片垂直于电加热盘，且与转动轴呈一定角度，便于加热盘在转动过程中，让含油污泥顺着拨片表面从加热盘一侧移动到另一侧，进而将油泥逐步从炉体进料侧移向出料侧。
23.优选地，所述介质通道包括一层盘管或者多层相互连通的盘管。
24.优选地，所述盘管为类似蚊香状的螺旋盘管。蚊香状盘管使得加热介质在盘管内流动具有平推流特征，即避免了流动的不均匀性，也实现了加热转盘内介质通道的均匀分布，使得加热更均匀。同时，蚊香状盘管的使用避免了加热介质出现流动死角，从而可以通过气体吹扫的方式将盘管中的加热介质吹出，避免熔盐滞留冷却后堵塞流道。这一点对于降温后会凝固的熔盐来说尤其重要。
25.将介质通道设置成类似蚊香状盘管，更进一步的提升加热的均匀性。
26.一种加热系统，包括所述的加热炉和熔盐加热装置；所述熔盐加热装置包括熔盐炉、熔盐槽和熔盐循环泵，所述熔盐循环泵设置在所述熔盐槽内，所述熔盐槽与所述加热炉的熔盐出口连通，所述循环泵的出口与所述熔盐炉的入口连通，所述熔盐炉的出口与所述加热炉的熔盐入口连通。
27.优选地，所述加热系统还包括导热油加热装置；
28.所述导热油加热装置包括导热油炉和导热油循环泵，所述导热油炉的入口通过所述导热油循环泵与所述加热炉的相应出口端连通，所述导热油炉的出口与所述加热炉的相应入口端连通。
29.优选地，所述的加热系统还包括用于向所述加热炉输入被加热物料的供料装置，所述供料装置与所述加热炉的物料入口连通；
30.优选地，所述加热系统还包括气体冷却回收装置，所述气体冷却回收装置与所述加热炉的气体出口连通；
31.优选地，所述加热系统还包括固体处理装置，所述固体处理装置与所述加热炉的固体出口连通；
32.优选地，所述加热系统还包括用于清理所述中空管路及所述介质通道内的加热介质的吹扫装置。
33.优选地，所述吹扫装置包括用于供气的供气装置和用于加热气体的气体加热器。
34.优选地，所述吹扫装置出气口位于熔盐炉与加热转盘之间。并且，在出气口与熔盐炉之间、出气口与加热炉之间分别设置有阀门。当吹扫气吹扫熔盐炉侧时，将出气口与加热炉之间的阀门关闭，反之亦然。这样可以避免某一侧吹通后，无法对另一侧进行吹扫。
35.吹扫装置的使用，可以便于在停止使用后将循环通道内的残留加热介质清理出来，避免加热介质冷却后固化在循环管路中，导致下次无法使用。
36.吹扫气由供气装置提供，经气体加热器加热后进入循环通道，将通道中残留的加热介质吹扫到熔盐槽中。气体加热器对吹扫气进行加热，以防止吹扫过程中加热介质冷却凝固。吹扫气优选氮气。
37.与现有技术相比，本技术的有益效果包括：
38.本技术提供的加热炉和加热系统，通过在炉体内设置具有介质通道的加热转盘，并通过转动轴驱动加热转盘，实现均匀加热，提高了加热效率；避免了热量传导不均匀导致物料结焦、加热元器件损坏等问题。
附图说明
39.为了更清楚地说明本技术实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本技术的某些实施例，因此不应被看作是对本技术范围的限定。
40.图1为实施例1提供的加热炉的示意图；
41.图2为实施例1提供的加热炉的部分结构示意图；
42.图3为与图2对应的a向示意图；
43.图4为与图2对应的b向示意图；
44.图5为实施例1提供的加热系统示意图；
45.图6为实施例2提供的加热炉的示意图；
46.图7为实施例2提供的加热炉的部分结构示意图；
47.图8为实施例2提供的加热系统示意图。
48.附图标记：
[0049]1‑
炉体；
[0050]2‑
加热转盘；20
‑
介质通道；200
‑
连接管；201
‑
进料口；202
‑
出料口；2
‑
a
‑
第一加热转盘部分；2
‑
b
‑
第二加热转盘部分；
[0051]3‑
转动轴；30
‑
中空管路；300
‑
进口端；301
‑
出口端；30
‑
a
‑
第一中空管路单元；30
‑
b
‑
第二中空管路单元；
[0052]4‑
电动机；
[0053]
50
‑
熔盐炉；51
‑
熔盐槽；52
‑
熔盐循环泵；53
‑
供料装置；54
‑
气体冷却回收装置；55
‑
固体处理装置；56
‑
吹扫装置；57
‑
导热油炉；58
‑
导热油循环泵。
具体实施方式
[0054]
下面详细描述本技术的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本技术，而不能理解为对本技术的限制。
[0055]
在本技术的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本技术和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本技术的限制。
[0056]
此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本技术的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。
[0057]
在本技术中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本技术中的具体含义。
[0058]
在本技术中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
[0059]
下面将结合具体实施例对本技术的实施方案进行详细描述，但是本领域技术人员将会理解，下列实施例仅用于说明本技术，而不应视为限制本技术的范围。实施例中未注明具体条件者，按照常规条件或制造商建议的条件进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过市售购买获得的常规产品。
[0060]
实施例1
[0061]
如图1所示，本实施例提供一种加热炉，包括炉体1、加热转盘2和转动轴3；加热转盘2设置在炉体1内，转动轴3贯穿炉体1；转动轴3与加热转盘2连接用于驱动加热转盘2转动，转动轴3的一端通过齿轮组与电动机4连接。如图2、图3和图4所示，加热转盘2内设置有用于输入和输出加热介质的介质通道20。为了进一步的提升加热均匀性和热效率，将介质通道20设置成为盘管形式；为了提高热量的利用率，将介质通道20在每个加热转盘2内设置两层盘管，两层盘管之间通过连接管200连通；转动轴3内设置有中空管路30，中空管路30与介质通道20的a视角的盘管的进料口201和b视角的盘管的出料口202连通(图3和图4中，空心圆圈表示加热介质流向垂直于纸面向内，实心黑色圆点表示加热介质流向垂直于纸面向
外；图3中靠近进料口201的实心黑色圆点和图4中的靠近出料口202的空心圆圈均为中空管路30穿过加热转盘2的部分，并不与盘管直接连通)。
[0062]
为了便于加热介质的循环使用以及附属设备的合理布置，中空管路30的进口端300和出口端301均设置在转动轴3的同一端。
[0063]
图2中，转动轴3和加热转盘2内的箭头示意了加热介质的运动路径。加热介质从中空管路30的进口端300进入，然后经中空管路30和第一个加热转盘2内的介质通道20的进料口201进入第一层盘管a的最内侧一端，经循环后在最外侧通过连接管200进入第二层盘管b的最外侧，经过循环后从第二层盘管b的最内侧的出料口202输出，经过中空管路30进入下一个加热转盘2，由此直至从最后一个加热转盘2输出，通过中空管路30回到出口端301输出加热炉。
[0064]
图3为图2中a视角方向的示意图，图4为图2中b视角方向的示意图。
[0065]
如图5所示，本实施例还提供一种加热系统，包括上述加热炉和加热介质加热装置。加热介质加热装置包括熔盐炉50、熔盐槽51和熔盐循环泵52，熔盐循环泵52设置在熔盐槽51内，熔盐槽51的入口与中空管路30的出口端301连通，熔盐循环泵52的出口与熔盐炉50的入口连通，熔盐炉50的出口与中空管路30的进口端300连通。
[0066]
为了便于加料，该加热系统还设置有供料装置53，供料装置53与加热炉的入口连通。
[0067]
为了便于回收物料中的气体成分，该加热系统还设置有气体冷却回收装置54，气体冷却回收装置54与加热炉的气体出口连通。
[0068]
为了便于处理固体物料剩余物，该加热系统还设置有固体处理装置55，固体处理装置55与加热炉的固体出口连通。
[0069]
为了便于清理中空管路30及介质通道20内的加热介质，该加热系统还设置有吹扫装置56，吹扫装置56与加热介质循环管路的任意节点连通即可。为了提高清理效率，优选与熔盐炉50和中空管路30的进口端300之间的管路连通。吹扫装置56由吹扫气发生部分和吹扫气加热部分构成。吹扫气加热部分将吹扫气加热至150℃以上，避免吹扫气的加入使得熔盐冷却固化。每次停机时，将150℃以上的吹扫气通过接入口通入熔盐炉50和中空管路30的进口端300之间的管路。接入口至加热炉方向的熔盐被正向吹动，经过加热炉后回到熔盐槽51；接入口至熔盐炉50方向的熔盐被逆向吹动，经过熔盐炉50，由熔盐循环泵52旁路回到熔盐槽51。熔盐循环泵52旁路设置在熔盐槽51内部，避免旁路内熔盐冷却凝固。熔盐循环泵52旁路手阀穿过熔盐槽51壳体，设置于熔盐槽51外部，便于操作。优选地，吹扫气选择氮气。
[0070]
图5中，m1表示被加热物料，m2表示加热后得到的气体，m3表示加热处理之后的剩余固体物，m4表示升温后的高温熔盐，m5表示使用之后回到熔盐槽51的低温熔盐。
[0071]
本实施例还提供一种使用上述加热系统处理含油污泥的方法，包括：
[0072]
将含油污泥输入炉体1内，通过中空管路30向加热转盘2内通入经过熔盐炉50加热至550℃的高温熔盐，在电动机4的驱动下，转动轴3带动加热转盘2转动，均匀加热含油污泥。加热炉的物料入口设置在远离中空管路30进口端300的一端，使得含油污泥在进入炉体1内之后先经过低温区加热，然后随着加热转盘2的转动，含油污泥运动到炉体1的另一端，在高温区进行加热，从而使得整个加热过程更加平稳，处理效果更好。
[0073]
熔盐与空气接触会发生氧化劣化，因此在熔盐槽51上部设置有氮气管线和调节
阀，用于在启机前进行氮气置换，运行时使用氮气保证体系微正压，防止空气进入系统中。油蒸气与氧气接触，容易发生燃烧和爆炸，因此整个加热系统在启机时需经过氮气置换，运行时使用氮气保证体系微正压，防止空气进入系统中。同时，整个系统均需做好密封措施。
[0074]
实施例2
[0075]
如图6所示，本实施例提供一种加热炉，包括炉体1、加热转盘2和转动轴3；加热转盘2设置在炉体1内，转动轴3贯穿炉体1；转动轴3与加热转盘2连接用于驱动加热转盘2转动，转动轴3的一端通过齿轮组与电动机4连接。
[0076]
如图6和图7所示，与实施例1不同的是，加热转盘2分为两个独立的部分，第一加热转盘部分2
‑
a和第二加热转盘部分2
‑
b；中空管路30分为两个独立的部分，第一中空管路单元30
‑
a和第二中空管路单元30
‑
b。第一加热转盘部分2
‑
a和第一中空管路单元30
‑
a配合形成熔盐循环通道，第二加热转盘部分2
‑
b和第二中空管路单元30
‑
b配合形成导热油循环通道，其分界点如图5和图6中c处所示。
[0077]
如图8所示，本实施例提供一种加热系统，包括上述加热炉和加热介质加热装置。加热介质加热装置包括熔盐炉50、熔盐槽51、熔盐循环泵52、导热油炉57和导热油循环泵58，熔盐循环泵52设置在熔盐槽51内，熔盐槽51的入口与第一中空管路单元30
‑
a的出口端301连通，熔盐循环泵52的出口与熔盐炉50的入口连通，熔盐炉50的出口与第一中空管路单元30
‑
a的进口端300连通；导热油炉57的入口与第二中空管路单元30
‑
b的出口端通过导热油循环泵58连通，导热油炉57的出口与第二中空管路单元30
‑
b的进口端连通。
[0078]
该加热系统还设置有供料装置53、气体冷却回收装置54、固体处理装置55和吹扫装置56。供料装置53与加热炉的入口连通，气体冷却回收装置54与加热炉的气体出口连通，固体处理装置55与加热炉的固体出口连通，吹扫装置56与熔盐炉50和中空管路30的进口端300之间的管路连通。
[0079]
图8中，m1
‑
m5代表的物质与图4相同；m6代表经过导热油炉57加热后的高温导热油，m7代表使用过的低温导热油。
[0080]
本实施例还提供一种使用上述加热系统处理含油污泥的方法，包括：
[0081]
将含油污泥输入炉体1内，通过第一中空管路单元30
‑
a向第一加热转盘部分2
‑
a内通入经过熔盐炉50加热至500℃的高温熔盐；通过第二中空管路单元30
‑
b向第二加热转盘部分2
‑
b内通入经过导热油炉57加热的导热油。在电动机4的驱动下，转动轴3带动加热转盘2转动，均匀加热含油污泥。加热炉的物料入口设置在第二加热转盘部分2
‑
b的一端，使得含油污泥在进入炉体1内之后先经过较低温度的导热油加热至350℃，然后随着加热转盘2的转动，含油污泥运动到炉体1的另一端，在第一加热转盘部分2
‑
a所在的熔盐高温区进行加热达到480℃，从而使得整个加热过程更加平稳，处理效果更好。
[0082]
含油污泥在被逐步加热的过程中，其中所含的水分、石油烃类等可汽化物质形成油水蒸气(m2)进入气体冷却回收装置54进行冷却回收。在气体冷却回收装置54中，石油烃类、水分以及不凝气被三相分离，石油烃类作为本装置燃料，水分进入污水处理装置，不凝气经处理合格后放空。含油污泥脱除水分、油分后的残渣(m3)进入固体处理装置55，残渣经冷却增湿后外排堆放。
[0083]
导热油和熔盐加热含油污泥后从中空管路30的相应出口端输出，分别经过熔盐炉50和导热油炉57的再次加热后，循环使用。
[0084]
为了避免空气对处理过程的影响、保证作业安全，在处理含油污泥之前需要对炉体1和熔盐槽51内进行氮气置换。
[0085]
需要说明的是，加热转盘2的直径可以为1050mm，数量可以为10个、20个、30个，加热转盘2的尺寸和数量可以根据实际需要进行选择。对于熔盐和导热油组合使用时，通入熔盐的加热转盘2的数量优选多于通入导热油的加热转盘2的数量。
[0086]
为了保证物料的运动和加热效率以及均匀性的进一步提升，转盘圆周上焊接有构件，用于搅拌物料和推动物料向泥渣出料口缓慢移动。
[0087]
对于熔盐，可以选择硝酸钾、亚硝酸钠和硝酸钠中的一种或多种。优选硝酸钾、亚硝酸钠和硝酸钠三元混合物，质量百分比为：kno353％、nano240％、nano37％。
[0088]
需要说明的是，图1
‑
图8中，加热转盘2内的实心圆表示加热介质流向垂直纸面向外，空心圆表示加热介质流向垂直纸面向内。
[0089]
使用实施例2提供的加热系统对含油污泥进行处理，含油污泥原料参数如下表1所示：
[0090]
表1原料参数
[0091]
项目单位数值处理量kg/h2500水含量wt.％12.88油含量wt.％22.24密度kg/m31645ph 7.9黏度cp4
[0092]
经过处理后，热解钻屑残渣的产量为1622kg/h，tph＜0.3％，堆密度为1250kg/m3；油的产量为556kg/h，组成和0#石油烃类相近；水的产量为322kg/h，ph＝7.5；不凝气的产量约为25nm3/h，其组成如下表2所示：
[0093][0094][0095]
由以上数据可知，含油污泥得到了有效的处理。
[0096]
与现有技术相比，本技术实施例的主要优点在于：
[0097]
1.熔盐适用温区宽；一般导热油的最高适用温度在280～300℃左右。而熔盐可以根据需要配置不同种类的熔盐，最高使用温度可以达到540℃以上；因此，单独使用熔盐或者熔盐与导热油组合使用加热，相比单独使用导热油加热，具有更宽的选择空间；
[0098]
2.传统的电加热盘的加热方式是通过将多个电加热件均匀分布于电加热盘上进行加热，这将导致电加热盘上距离电加热件近的部位温度高，远的部分温度低，温度场不均匀，容易使物料结焦；而本技术提供的加热转盘中，流动的加热介质可以均匀分布于加热转盘中，使同一个加热转盘，各个部分温度一致，避免物料结焦；
[0099]
3.电加热件本体升温很快，但热量在电加热盘上传递的速度相对较慢，这将导致电加热盘温度达到工艺温度时，电加热件温度会比工艺设定值高出许多，容易导致电加热件损坏；实际操作中一般使用间歇加热，给热传递预留时间，操作相对繁琐且控温难度大；使用加热介质的加热转盘中，加热介质和加热转盘的外壳密切接触，温度传递较快，加热介质温度和相应的转盘温度可认为是一致的；
[0100]
4.熔盐与导热油组合使用，可以在加热炉内合理配置低温区和高温区，充分利用熔盐和导热油的性能，使得含油污泥的处理更有效率、成本更低。
[0101]
最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本技术的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本技术进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本技术各实施例技术方案的范围。
[0102]
此外，本领域的技术人员能够理解，尽管在此的一些实施例包括其它实施例中所包括的某些特征而不是其它特征，但是不同实施例的特征的组合意味着处于本技术的范围之内并且形成不同的实施例。例如，在上面的权利要求书中，所要求保护的实施例的任意之一都可以以任意的组合方式来使用。公开于该背景技术部分的信息仅仅旨在加深对本技术的总体背景技术的理解，而不应当被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已为本领域技术人员所公知的现有技术。