專利名稱：一種油頁巖綜合利用工藝的制作方法
技術領域：
本發明涉及油頁巖資源綜合利用技術領域，是一種油頁巖綜合 利用工藝。該工藝亦可適用于褐煤和生物質。
背景技術：
油頁巖是一種含有有機質(通常5% 50%)的沉積巖。油頁巖中 含的油母(kerogen)為不溶于有機溶劑的高分子聚合物，干餾后可降
解為烴類頁巖油，俗稱人造石油。世界油頁巖資源很豐富，其礦藏遍 于各地，但其分布并不均衡，截至2005年底，共計37個國家的探明 油頁巖儲量總和換算成頁巖油約410Gt，相當于世界石油探明可采 儲量的2.5倍。
現有油頁巖綜合利用是將油頁巖的開采、煉油、半焦燃燒發電 和灰渣制作建材作為系統產業鏈工程來整體考慮。在整個鏈帶式產 業中，可以根據市場的需要調節各個部分的產出，以達到自然資源 利用率的最大化和最佳的企業效益。
現有的一種油頁巖綜合利用工藝，是將煉制頁巖油的顆粒粒度 小于80mm油頁巖經破碎與篩分機，將其中大于8mm送入氣體熱載 體式干餾爐制取頁巖油和燃氣，所生成的油頁巖半焦廢棄物須經冷 卻器冷卻至IO(TC以下，再破碎成小于8mm的顆粒后與粒度小于 8mm的油頁巖細渣混合，供給循環流化床燃燒供熱發電。灰渣可制 建材和水泥。瓦斯氣經水洗提油后返回一加熱裝置升溫后作為干餾 爐的熱源。其不足之處是1、氣體熱載體干餾爐加熱速度慢，干餾 時間長， 一般需12-24小時，所以處理量受到很大限制；2、干餾過
程中需要瓦斯氣做熱載體，往往需要一單獨的間歇式加熱爐燃燒部 分瓦斯氣體來加熱循環瓦斯，以補充熱源，這樣不但浪費了一部分 瓦斯氣體，同時這種預熱爐工作過程不易控制，而且出油率低；3、 塊狀油頁巖經干餾生成的半焦要作到經濟利用，需要經干式冷卻器 或濕式冷卻器冷卻，再經過破碎機破碎后方可利用。如果采用的為 濕式冷卻器，雖然對干餾爐密封效果好，但由于排出的半焦含有 30 50%的水分，必須干燥后方可利用，否則不利于循環流化床的 燃燒。增加干燥裝置無疑會增加設備投資，并使系統復雜化。如果 采用干式冷卻器，雖然半焦中幾乎不含水，不需要增加干燥設備， 但是現有的干式冷卻器并不能保證干餾爐排渣口得到很好地密封。 同時，這種干式冷卻器只是一種理想的概念設計，并未見報道，通 常運行的氣體熱載體干餾爐全部采用濕式冷卻方式即濕法除焦工 藝。另外，高溫半焦經冷卻器后必然存在可用能損失，這無疑浪費 了高位熱源。
發明內容
本發明的目的是，對現有油頁巖綜合利用工藝進行實質性改進， 提供一種流程短，占用空間相對小，綜合利用程度高，成本低，科 學合理的一種油頁巖綜合利用工藝。
本發明的目的是由以下技術方案來實現的以油頁巖半焦循環 流化床鍋爐和微波滾筒干餾裝置相結合為主的一種油頁巖綜合利用 工藝，該工藝形成了系統產業鏈工程，使油頁巖干餾后的高溫瓦斯 氣提油；提油后的低溫瓦斯氣直接進入內燃機燃燒發電，或進入循 環流化床鍋爐中與碎屑頁巖和半焦混合燃燒，燃燒釋放的熱量通過 鍋爐的受熱面加熱給水成過熱蒸汽，過熱蒸汽送入汽輪機作功發電； 循環流化床燃燒后的灰渣和飛灰其含炭量均小于2%，無需再進行
焙燒，可直接作為建材原料。
本發明具體工藝流程將油頁巖原礦1經破碎篩分裝置2破碎 至顆粒粒度15mm以下，破碎后的其中一部分油頁巖顆粒經輸送皮 帶輸送至有氮氣密封的螺旋給料機4的給料斗3a中，再經螺旋給料 機4送入微波滾筒干餾裝置5的旋轉滾筒6內，油頁巖顆粒在滾筒 入口處的螺旋推料葉片7的推動下進入微波加熱區，在此處油頁巖 顆粒邊旋轉邊向前推進，且吸收微波溫度升高，干餾溫度450 550°C，產生高溫瓦斯氣，干餾后的半焦和高溫瓦斯氣一起進入密閉 的氣固分離裝置8中，分離出來的高溫瓦斯氣進入冷凝回收裝置9 中，瓦斯氣被冷卻到8(TC以下，分離出頁巖油10;提油后的低溫瓦 斯氣直接進入內燃機11燃燒發電和/或進入循環流化床鍋爐16中 燃燒，燃燒釋放的熱量通過鍋爐的受熱面傳遞給水，將水加熱至過 熱蒸汽作為外供工質和/或送入汽輪機20作功發電；氣固分離裝置 8分離的半焦進入流動式非機械密封閥12中，在高壓空氣13的作 用下被輸送到循環流化床鍋爐16;油頁巖原礦1經破碎篩分裝置2 破碎后另一部分油頁巖進入給料斗Hb,再經重力給料機15進入流 動式非機械密封閥12的返料斜管中，與半焦混合進入循環流化床鍋 爐16燃燒，燃燒釋放的熱量通過該鍋爐的受熱面傳遞給水，將水加 熱至過熱蒸汽作為外供工質和/或送入汽輪機20作功發電；油頁巖 和半焦在循環流化床鍋爐16內充分燃燒后形成的灰渣(含炭量小于 2%)經冷渣器17冷卻到IO(TC以下，鍋爐燃燒產生的煙氣經除塵 器21分離下來飛灰(其含炭量小于2%)后，由引風機22加壓送 入煙囪23排入大氣中。灰渣和飛灰作為建材原料18和/或根據灰的 成分和活性用作提取高附加值產品19。所述的高附加值產品19為 白炭黑和/或三氧化二鋁。
本發明一種油頁巖綜合利用工藝的優點體現在
1、 采用滾筒式微波干餾裝置，該裝置簡單，操作方便，能夠實 現從物體內部加熱，加熱均勻、速度快，油頁巖處理量大，能處理 以往采礦過程中摒棄的小顆粒油頁巖，油頁巖干餾利用率高。
2、 在干餾過程中，既不像傳統氣體熱載體需要循環瓦斯、亦不 像固體熱載體需要高溫頁巖灰，因此，整個工藝簡化，操作方便， 故障率低。
3、 從氣固分離裝置排出的半焦，溫度為450 550'C，同時在粒 度上滿足循環流化床鍋爐的要求，可以通過立管進入流動式非機械 密封閥，再與油頁巖碎屑混合輸送到循環流化床鍋爐燃燒，不但去 掉了現有干餾工藝的灰渣冷卻裝置，還進一步最大限度地利用了半 焦的物理顯熱。
4、 該工藝形成了系統產業鏈工程，使油頁巖干餾后的高溫瓦斯 氣提油；提油后的低溫瓦斯氣直接進入內燃機燃燒發電，或進入循 環流化床鍋爐中與碎屑頁巖和半焦混合燃燒，燃燒釋放的熱量通過 鍋爐的受熱面加熱給水成過熱蒸汽，過熱蒸汽送入汽輪機作功發電； 循環流化床燃燒后的灰渣和飛灰其含炭量均小于2%，無需再進行焙
燒，可直接作為建材原料。
5、 工藝流程短，占用空間相對小，綜合利用程度高，成本低， 科學合理。
圖l為一種油頁巖綜合利用工藝流程圖。
圖中l油頁巖原礦，2破碎篩分裝置，3a給料斗，4螺旋給料機， 5微波滾筒干餾裝置，6旋轉滾筒，7螺旋推料葉片，8氣固分離裝置， 9冷凝回收裝置，IO頁巖油，ll內燃機，12流動式非機械密封閥，13
高壓空氣，14b給料斗，15重力給料機，16循環流化床鍋爐，17冷渣 器，18建材原料，19高附加值產品，20汽輪機，21除塵器，22引風 機，23煙囪。
具體實施例方式
下面結合附圖和實施例對本發明作進一步描述。 參照圖1, 一種油頁巖綜合利用工藝，將油頁巖原礦1經破碎 篩分裝置2破碎至顆粒粒度15mm以下。破碎后的其中一部分油頁 巖顆粒經輸送皮帶輸送至有氮氣密封的螺旋給料機4的給料斗3a 中，再經螺旋給料機4送入微波滾筒千餾裝置5的旋轉滾筒6內， 油頁巖顆粒在滾筒入口處的螺旋推料葉片7的推動下進入微波加熱 區，在此處油頁巖顆粒邊旋轉邊向前推進。在此過程中吸收微波溫 度升高，干餾溫度450 550°C，油頁巖從進入微波加熱區到移出加 熱區加熱結束需要20 30min，傳統干餾爐需要12 24小時，產生 高溫瓦斯氣。干餾后的半焦和高溫瓦斯氣一起進入密閉的氣固分離 裝置8中，分離出來的高溫瓦斯氣進入冷凝回收裝置9中，瓦斯氣 被冷卻到8(TC以下，分離出頁巖油10;提油后的低溫瓦斯氣直接進 入內燃機11燃燒發電和/或進入循環流化床鍋爐16中燃燒，燃燒 釋放的熱量通過鍋爐的受熱面傳遞給水，將水加熱至過熱蒸汽作為 外供工質和/或送入汽輪機20作功發電；氣固分離裝置8分離的半 焦進入流動式非機械密封閥12中，在高壓空氣13的作用下被輸送 到循環流化床鍋爐16;油頁巖原礦1經破碎篩分裝置2破碎后另一 部分油頁巖進入給料斗14b，再經重力給料機15進入流動式非機械 密封閥12的返料斜管中，與半焦混合進入循環流化床鍋爐16燃燒， 燃燒釋放的熱量通過鍋爐的受熱面傳遞給水，將水加熱至過熱蒸汽 作為外供工質和/或送入汽輪機20作功發電；油頁巖和半焦在循環
流化床鍋爐16內充分燃燒后形成的灰渣(含炭量小于2%)經冷渣 器17冷卻到100°C以下。鍋爐燃燒產生的煙氣經除塵器21分離下 來飛灰(其含炭量小于2%)后，由引風機22加壓送入煙囪23排 入大氣中。灰渣和飛灰作為建材原料18和減根據灰的成分和活性 用作提取高附加值產品19。所述的高附加值產品19為白炭黑和/或 三氧化二鋁。
本發明的一種油頁巖綜合利用工藝所用的工藝裝置均為市售產 品，其中微波滾筒干餾裝置5可由東北電力大學提供。
權利要求
1.一種油頁巖綜合利用工藝，其特征是它包括將油頁巖原礦(1)經破碎篩分裝置(2)破碎至顆粒粒度15mm以下，破碎后的其中一部分油頁巖顆粒經輸送皮帶輸送至有氮氣密封的螺旋給料機(4)的給料斗(3a)中，再經螺旋給料機(4)送入微波滾筒干餾裝置(5)的旋轉滾筒(6)內，油頁巖顆粒在滾筒入口處的螺旋推料葉片(7)的推動下進入微波加熱區，在此處油頁巖顆粒邊旋轉邊向前推進，且吸收微波溫度升高，干餾溫度450～550℃，產生高溫瓦斯氣，干餾后的半焦和高溫瓦斯氣一起進入密閉的氣固分離裝置(8)中，分離出來的高溫瓦斯氣進入冷凝回收裝置(9)中，瓦斯氣被冷卻到80℃以下，分離出頁巖油(10)；提油后的低溫瓦斯氣直接進入內燃機(11)燃燒發電和/或進入循環流化床鍋爐(16)中燃燒，燃燒釋放的熱量通過鍋爐的受熱面傳遞給水，將水加熱至過熱蒸汽作為外供工質和/或送入汽輪機(20)作功發電；氣固分離裝置(8)分離的半焦進入流動式非機械密封閥(12)中，在高壓空氣(13)的作用下被輸送到循環流化床鍋爐(16)；油頁巖原礦(1)經破碎篩分裝置(2)破碎后另一部分油頁巖進入給料斗(14b)，再經重力給料機(15)進入流動式非機械密封閥(12)的返料斜管中，與半焦混合進入循環流化床鍋爐(16)燃燒，燃燒釋放的熱量通過該鍋爐的受熱面傳遞給水，將水加熱至過熱蒸汽作為外供工質和/或送入汽輪機(20)作功發電；油頁巖和半焦在循環流化床鍋爐(16)內充分燃燒后形成灰渣的含炭量小于2％經冷渣器(17)冷卻到100℃以下，鍋爐燃燒產生的煙氣經除塵器(21)分離下來飛灰(含炭量小于2％)后，由引風機(22)加壓送入煙囪(23)排入大氣中，灰渣和飛灰作為建材原料(18)和/或根據灰的成分和活性用作制取高附加值產品(19)。
2.根據權利要求1所述的一種油頁巖綜合利用工藝，其特征是所述的高附加值產品(19)為白炭黑和/或三氧化二鋁。
全文摘要
本發明是一種油頁巖綜合利用工藝，將油頁巖原礦經破碎篩分裝置破碎至顆粒粒度15mm以下，破碎后的其中一部分油頁巖顆粒輸送至螺旋給料機，再送入微波滾筒干餾裝置內，油頁巖顆粒吸收微波產生高溫瓦斯氣，干餾后的半焦和瓦斯氣一起進入密閉的氣固分離裝置中，分離的高溫瓦斯氣進入冷凝回收裝置中，瓦斯氣冷卻分離頁巖油；提油后的低溫瓦斯氣進入內燃機燃燒發電和/或進入循環流化床鍋爐中燃燒，燃燒釋放的熱量通過鍋爐的受熱面傳遞給水，過熱蒸汽作為外供工質和/或送入汽輪機作功發電；循環流化床燃燒后的灰渣和飛灰含炭量均小于2％，無需再進行焙燒，可直接作為建材原料。具有流程短，占用空間相對小，綜合利用高，成本低，科學合理等優點。
文檔編號F02B43/10GK101113344SQ20071005561
公開日2008年1月30日 申請日期2007年5月9日 優先權日2007年5月9日
發明者劉洪鵬, 鍵 孫, 孫佰仲, 李少華, 柏靜儒, 擎 王 申請人:東北電力大學