專利名稱：油頁巖干餾、半焦焚燒一體化系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種油頁巖干餾、半焦焚燒一體化系統(tǒng)，具體涉及一種以循環(huán)流化床作為干餾爐熱源、以煤氣作為干餾爐干餾熱載體的油頁巖一體化系統(tǒng)，用于煉油、制煤氣、 供熱和發(fā)電等，實現(xiàn)油頁巖的綜合利用，屬于油頁巖資源利用技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
油頁巖是一種高灰分、低熱值的固體可燃有機礦體，低溫干餾可獲得類似天然石 油的頁巖油。在化石燃料中它的儲量折算成發(fā)熱量儀次于煤而列第二位，將它折算成頁巖 油，世界上頁巖油儲量約為4000多億噸，相當(dāng)于目前世界石油儲量的3倍；我國油頁巖資源 為7199. 37億噸，折算成頁巖油的儲量為476. 44億噸。油頁巖的開發(fā)利用已有200多年歷史，主要利用途徑是煉制頁巖油(中國頁巖 油工業(yè)，石油工業(yè)出版社，1984年)和直接燃燒發(fā)電、供熱(蘇聯(lián)燃油頁巖電站鍋爐，東方 電氣評論，1990年，第1期，44 51頁)，這種單一產(chǎn)品利用形式由于存在資源利用率低、 技術(shù)不成熟、環(huán)境污染嚴(yán)重、抗市場經(jīng)濟性沖擊能力差等若干問題，難以持續(xù)發(fā)展。鑒于 我國《能源中長期發(fā)展規(guī)劃綱要》和當(dāng)前原油、電力和建材供應(yīng)日趨緊張的形勢，中國發(fā)明 專利“油頁巖綜合利用的方法”(ZL 200510024417. 2)和“油頁巖的氣熱電三聯(lián)供應(yīng)用系 統(tǒng)”(ZL200510025253. 5)從不同角度先后提出了油頁巖綜合利用新方法油頁巖首先干餾 產(chǎn)生頁巖油和燃氣；干餾生成的油頁巖半焦廢料與油頁巖細渣按一定比例混合后送入循環(huán) 流化床內(nèi)燃燒，產(chǎn)生的蒸汽引入傳統(tǒng)的汽輪機-發(fā)電機系統(tǒng)供熱、發(fā)電；循環(huán)流化床排出的 頁巖灰經(jīng)處理后用作建筑、化工等行業(yè)的原材料。這種綜合利用方法將為儲量巨大的油頁 巖資源提供一條高效、潔凈的利用途徑。在油頁巖綜合利用方法實現(xiàn)過程中，干餾技術(shù)的選擇以及系統(tǒng)內(nèi)部各部件之間的 銜接形式是非常重要的技術(shù)問題。目前國內(nèi)油頁巖干餾技術(shù)以撫順式爐為主，由于其通過 燃燒半焦和不凝氣產(chǎn)生的熱量來干餾油頁巖，造成頁巖油收率低、煤氣品質(zhì)差等問題，嚴(yán)重 制約了該技術(shù)的推廣和大型化發(fā)展。而且該干餾爐底部采用水密封和水冷卻半焦，使得具 有一定熱值的半焦因含水量過高而無法送入循環(huán)流化床內(nèi)得到進一步的利用，造成資源的 浪費和水資源的污染。而國外的干餾工藝由于存在設(shè)備復(fù)雜、資源利用率低、油品質(zhì)差等缺 點而不宜應(yīng)用于油頁巖綜合利用系統(tǒng)。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于針對現(xiàn)有油頁巖干餾技術(shù)的不足和油頁巖資源綜合利用的發(fā) 展趨勢，提出一種油頁巖干餾、半焦焚燒一體化系統(tǒng)，可成功實現(xiàn)干餾爐與循環(huán)流化床的有 機結(jié)合，有助于提高頁巖油和煤氣品質(zhì)，并能夠有效降低系統(tǒng)能量損失和環(huán)境污染。為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明在現(xiàn)有兩項專利技術(shù)(中國發(fā)明專利ZL200510024417. 2 和ZL 200510025253. 5)的基礎(chǔ)上，進一步提出了一種以循環(huán)流化床作為干餾爐熱源、以煤 氣作為干餾爐干餾熱載體的油頁巖一體化利用系統(tǒng)。
本發(fā)明油頁巖干餾、半焦焚燒一體化系統(tǒng)的各組成部件連接方式為破碎機的油 頁巖出口與皮帶給料機入口連接，皮帶給料機的出口與干餾爐的頂部油頁巖入口連接，干 餾爐頂部氣體出口與油氣分離凈化裝置入口連接，油氣分離凈化裝置的頁巖油出口與頁巖 油儲罐入口連接，油氣分離凈化裝置的煤氣出口共分四路第一路與燃氣發(fā)生器入口連接， 第二路與干餾爐的冷卻段煤氣入口連接，第三路與煤氣加熱器的煤氣入口連接，第四路與 煤氣儲罐入口連接。燃氣發(fā)生器的出口與循環(huán)流化床的煙氣入口連接；煤氣加熱器的煤氣 出口與干餾爐的干餾段煤氣入口連接；干餾爐的底部半焦出口與水冷螺旋給料機的半焦 入口連接，水冷螺旋給料機的半焦出口與循環(huán)流化床的半焦入口連接，循環(huán)流化床的高溫 煙氣出口與水冷受熱面的煙氣入口連接，水冷受熱面的煙氣出口與煤氣加熱器煙氣入口連 接，煤氣加熱器煙氣出口與空氣預(yù)熱器煙氣入口連接，空氣預(yù)熱器煙氣出口與煙筒入口連 接；空氣預(yù)熱器的熱空氣出口分別與破碎機空氣入口和循環(huán)流化床的底部連接，破碎機的 空氣出口與循環(huán)流化床的二次風(fēng)口連接本發(fā)明系統(tǒng)工作原理為油頁巖經(jīng)破碎機破碎、干燥和篩分成粒度小于20mm的顆 粒，由皮帶給料機送至干餾爐頂部，下行進入干餾爐，依次經(jīng)過干餾爐預(yù)熱段、干餾段和冷 卻段，最后由底部排出干餾爐。干餾爐干餾段溫度控制在400 550°C范圍內(nèi)，所需要的熱 量來自經(jīng)煤氣加熱器加熱的溫度介于550 600°C的熱煤氣。油頁巖在干餾爐內(nèi)熱解產(chǎn)生 的氣態(tài)物與熱煤氣一起由頂部引入油氣分離凈化裝置，分離、凈化形成的頁巖油送入頁巖 油儲罐，所得到的煤氣分成四部分一部分送入燃氣發(fā)生器內(nèi)燃燒，一部分作為冷卻介質(zhì)送 入干餾爐冷卻段，一部分作為熱載體經(jīng)煤氣加熱器加熱至550 600°C后送入干餾爐干餾 段，剩余煤氣送入煤氣儲罐。干餾爐底部排出的半焦溫度介于250 350°C，由與干餾爐底 部相連的水冷螺旋給料機直接輸送至循環(huán)流化床內(nèi)燃燒、放熱。煤氣在燃氣發(fā)生器內(nèi)燃燒 生成的高溫?zé)煔膺M入循環(huán)流化床后與半焦在循環(huán)流化床內(nèi)燃燒產(chǎn)生的高溫?zé)煔饣旌希纬?的混合煙氣依次流經(jīng)水冷受熱面、煤氣加熱器和空氣預(yù)熱器，最后由煙筒排入大氣。水冷受 熱面產(chǎn)生的蒸汽用于供熱和發(fā)電?？諝忸A(yù)熱器產(chǎn)生的熱空氣一部分首先作為干燥介質(zhì)送入 破碎機內(nèi)，然后作為二次風(fēng)送入循環(huán)流化床；剩余熱空氣則作為流化風(fēng)送入循環(huán)流化床。半 焦在循環(huán)流化床內(nèi)燃燒生成的頁巖灰可作為建筑和化工行業(yè)的原料。本發(fā)明的優(yōu)點是(1)實現(xiàn)了油頁巖資源的煉油、制煤氣、發(fā)電、供熱、建材的科學(xué)利用，具有高的經(jīng)濟、社會和環(huán)境效益；(2)以煤氣作為干餾爐干餾熱載體，提高了干餾產(chǎn) 品的品質(zhì)；(3)干餾爐產(chǎn)生的半焦直接輸送入循環(huán)流化床內(nèi)焚燒處理，減少了能量損失和 環(huán)境污染；(4)采用循環(huán)流化床焚燒處理油頁巖半焦，燃燒效率高，且屬低溫燃燒，可有效 控制熱力NOX的生成與排放，同時有利于保持頁巖灰渣的活性。
圖1為本發(fā)明的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖。圖1中，1為破碎機，2為皮帶給料機，3為干餾爐，4為油氣分離凈化裝置，5為頁巖 油儲罐，6為煤氣儲罐，7為煤氣加熱器，8為空氣預(yù)熱器，9為煙筒，10為循環(huán)流化床，11為 水冷螺旋給料機，12為燃氣發(fā)生器，13為水冷受熱面。
具體實施例方式以下結(jié)合附圖對本發(fā)明的技術(shù)方案作進一步描述。圖1為本發(fā)明油頁巖干餾、半焦焚燒一體化系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖。如圖1所示，系統(tǒng)各組成部件連接方式為破碎機1油頁巖出口與皮帶給料機2入口連接，皮帶給料機2出口 與干餾爐3頂部油頁巖入口連接，干餾爐3頂部氣體出口與油氣分離凈化裝置4入口連接， 油氣分離凈化裝置4頁巖油出口與頁巖油儲罐5入口連接，油氣分離凈化裝置4煤氣出口 共分四路第一路與燃氣發(fā)生器12入口連接，第二路與干餾爐3冷卻段煤氣入口連接，第三 路與煤氣加熱器7煤氣入口連接，第四路與煤氣儲罐6入口連接；燃氣發(fā)生器12出口與循 環(huán)流化床10煙氣入口連接；煤氣加熱器7煤氣出口與干餾爐3干餾段煤氣入口連接；干餾 爐3底部半焦出口與水冷螺旋給料機11半焦入口連接，水冷螺旋給料機11半焦出口與循 環(huán)流化床10半焦入口連接，循環(huán)流化床10高溫?zé)煔獬隹谂c水冷受熱面13煙氣入口連接， 水冷受熱面13煙氣出口與煤氣加熱器7煙氣入口連接，煤氣加熱器7煙氣出口與空氣預(yù)熱 器8煙氣入口連接，空氣預(yù)熱器8煙氣出口與煙筒9入口連接；空氣預(yù)熱器8熱空氣出口分 別與破碎機1空氣入口和循環(huán)流化床10底部連接，破碎機1空氣出口與循環(huán)流化床10 二 次風(fēng)口連接。本發(fā)明油頁巖干餾、半焦焚燒一體化系統(tǒng)的工作原理為油頁巖經(jīng)破碎機1破碎、 干燥和篩分成粒度小于20mm的顆粒，由皮帶給料機2送至干餾爐3頂部，下行進入干餾爐 3，依次經(jīng)過干餾爐3預(yù)熱段、干餾段和冷卻段，最后由底部排出干餾爐3。干餾爐3干餾段 溫度控制在400 550°C范圍內(nèi)，所需要的熱量來自經(jīng)煤氣加熱器7加熱的溫度介于550 600°C的熱煤氣。油頁巖在干餾爐3內(nèi)熱解產(chǎn)生的氣態(tài)物與熱煤氣一起由頂部引入油氣分 離凈化裝置4，分離、凈化形成的頁巖油送入頁巖油儲罐5，所得到的煤氣分成四部分一部 分送入燃氣發(fā)生器12內(nèi)燃燒，一部分作為冷卻介質(zhì)送入干餾爐3冷卻段，一部分作為熱載 體經(jīng)煤氣加熱器7加熱至550 60(TC后送入干餾爐3干餾段，剩余煤氣送入煤氣儲罐6。 干餾爐3底部排出的半焦溫度介于250 350°C，由與干餾爐3底部相連的水冷螺旋給料機 11直接輸送至循環(huán)流化床10內(nèi)燃燒、放熱。煤氣在燃氣發(fā)生器12內(nèi)燃燒生成的高溫?zé)煔?進入循環(huán)流化床10后與半焦在循環(huán)流化床10內(nèi)燃燒產(chǎn)生的高溫?zé)煔饣旌?，形成的混合?氣依次流經(jīng)水冷受熱面13、煤氣加熱器7和空氣預(yù)熱器8，最后由煙筒9排入大氣。水冷受 熱面13產(chǎn)生的蒸汽用于供熱和發(fā)電?？諝忸A(yù)熱器8產(chǎn)生的熱空氣一部分首先作為干燥介 質(zhì)送入破碎機1內(nèi)，然后作為二次風(fēng)送入循環(huán)流化床10 ；剩余熱空氣則作為流化風(fēng)送入循 環(huán)流化床10。半焦在循環(huán)流化床10內(nèi)燃燒生成的頁巖灰可作為建筑和化工行業(yè)的原料。
權(quán)利要求
一種油頁巖干餾、半焦焚燒一體化系統(tǒng)，其特征在于各組成部件連接方式為破碎機(1)油頁巖出口與皮帶給料機(2)入口連接，皮帶給料機(2)出口與干餾爐(3)頂部油頁巖入口連接，干餾爐(3)頂部氣體出口與油氣分離凈化裝置(4)入口連接，油氣分離凈化裝置(4)頁巖油出口與頁巖油儲罐(5)入口連接，油氣分離凈化裝置(4)煤氣出口共分四路第一路與燃氣發(fā)生器(12)入口連接，第二路與干餾爐(3)冷卻段煤氣入口連接，第三路與煤氣加熱器(7)煤氣入口連接，第四路與煤氣儲罐(6)入口連接；燃氣發(fā)生器(12)出口與循環(huán)流化床(10)煙氣入口連接；煤氣加熱器(7)煤氣出口與干餾爐(3)干餾段煤氣入口連接；干餾爐(3)底部半焦出口與水冷螺旋給料機(11)半焦入口連接，水冷螺旋給料機(11)半焦出口與循環(huán)流化床(10)半焦入口連接，循環(huán)流化床(10)高溫?zé)煔獬隹谂c水冷受熱面(13)煙氣入口連接，水冷受熱面(13)煙氣出口與煤氣加熱器(7)煙氣入口連接，煤氣加熱器(7)煙氣出口與空氣預(yù)熱器(8)煙氣入口連接，空氣預(yù)熱器(8)煙氣出口與煙筒(9)入口連接；空氣預(yù)熱器(8)熱空氣出口分別與破碎機(1)空氣入口和循環(huán)流化床(10)底部連接，破碎機(1)空氣出口與循環(huán)流化床(10)二次風(fēng)口連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的油頁巖干餾、半焦焚燒一體化系統(tǒng)，其特征在于所述循環(huán)流化床 (10)作為所述干餾爐(3)的熱源。
3.根據(jù)權(quán)利要求1的油頁巖干餾、半焦焚燒一體化系統(tǒng)，其特征在于干餾爐(3)產(chǎn)生的 半焦通過水冷螺旋給料機(11)直接送入循環(huán)流化床(10)內(nèi)燃燒。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種油頁巖干餾、半焦焚燒一體化系統(tǒng)，將干餾爐與循環(huán)流化床有機結(jié)合，油頁巖顆粒在干餾爐內(nèi)受熱分解成的氣態(tài)物經(jīng)分離后形成頁巖油和煤氣，頁巖油存于儲罐，煤氣則分別送往燃氣發(fā)生器、干餾爐冷卻段、煤氣加熱器和煤氣儲罐。干餾爐底部排出的半焦由水冷螺旋給料機送入循環(huán)流化床內(nèi)燃燒，產(chǎn)生的高溫?zé)煔馀c燃氣發(fā)生器排入的高溫?zé)煔饣旌虾笠来瘟鹘?jīng)水冷受熱面、煤氣加熱器和空氣預(yù)熱器，產(chǎn)生的蒸汽用于發(fā)電、供熱，產(chǎn)生的熱煤氣作為熱載體送入干餾爐干餾段；產(chǎn)生的熱空氣部分先用于干燥油頁巖、然后作為二次風(fēng)送入循環(huán)流化床，剩余熱空氣作為流化風(fēng)送入循環(huán)流化床。本發(fā)明能提高頁巖油和煤氣品質(zhì)，有效降低系統(tǒng)能量損失和環(huán)境污染。
文檔編號C10B49/02GK101818073SQ20101017943
公開日2010年9月1日 申請日期2010年5月21日 優(yōu)先權(quán)日2010年5月21日
發(fā)明者劉建國, 姜秀民, 王莎, 韓向新 申請人:上海交通大學(xué)