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。