CN100594228C - 油页岩干馏炼油、半焦燃烧发电集成工艺 - Google Patents

Abstract

本发明是一种油页岩干馏炼油、半焦燃烧发电集成工艺，其特点是：将原矿油页岩经破碎机破碎成≤15mm的颗粒，通过将循环流化床锅炉循环灰作为固体热载体，油页岩与循环灰的混合物送入滚筒式干馏炉形成了油页岩炼油、半焦与油页岩混合流化燃烧发电一体化；分离的不冷凝干馏煤气送入循环流化床锅炉与半焦、油页岩一起燃烧或/送入内燃机直燃发电；循环流化床燃烧后的灰渣含碳量小于2%，因此无需再进行焙烧，可直接作为建筑材料原料；所生成的干馏煤气热值高，可直接作为燃料送入锅炉内燃烧，燃烧释放的热量通过锅炉的受热面传递给水，将水加热至过热蒸汽作为外供工质和/或送入汽轮机作功发电。具有综合利用程度高，成本低，科学合理等优点。

Description

油页岩干馏炼油、半焦燃烧发电集成工艺

技术领域

本发明涉及油页岩资源综合利用技术领域，是一种油页岩干馏炼油、半焦燃烧发电集成工艺。该集成工艺亦可用于煤和生物质。

背景技术

油页岩是一种重要的能源资源，将油页岩作为能源，同时转化为页岩油和电力；又作为资源，将灰渣转化为建筑材料，最终实现无固体废弃物排放，是一条油页岩综合利用的最佳途径。

现有油页岩开发利用的工艺路线：一是采用以干馏炉为主的工艺路线进行干馏炼油；二是采用以循环流化床锅炉燃烧发电为主的工艺路线。现有以干馏炉为主的工艺路线进行干馏炼油的不足之处是，①通常8mm以下碎屑页岩约占总量的20％被舍弃；②炼油收率为63～90％，有10～37％的页岩油损失；③干馏后的固体残余物半焦热值还有2500～5000kJ/kg，固体热损失大；④排渣、废气、污水对环境污染超标。现有以干馏炉为主的工艺路线进行干馏炼油分为气体热载体和固定热载体两种方式：

气体热载体干馏均采用直立圆筒型炉，要求处理8～80mm的块状页岩，占20％左右的8mm以下页岩不能进入干馏炉中进行干馏提油，通常的处理方法为堆弃。而干馏过程中加热油页岩的热量来自干馏过程中的煤气经加热炉加热后送入干馏炉中。由此带来三大问题：一是由于采用的是块状页岩，干馏时间相当长，一般需12～24个小时，且由于颗粒大，许多大颗粒不能彻底的干馏，通常大颗粒内部都存在黑心，因此页岩干馏效率低、出油率低、利用率低；二是采用热煤气作为热载体干馏，需要有外热源加热煤气，通常采用蓄热式加热炉，即先在蓄热式加热炉内燃烧煤气将炉体加热，然后再将冷煤气送入加热炉中将炉体的热量传递给冷煤气，加热后送入干馏炉中加热油页岩干馏，因此不但消耗了大量的煤气，浪费了能源，而且干馏热煤气温度总在变化，造成干馏炉内温度周期变化，出油不稳定，出油率低；三是直立圆筒型炉干馏后的半焦若继续作为锅炉燃料利用，必须先冷却再进一步破碎以适合锅炉燃烧的要求，如果是湿法除半焦，必须先用水冷却，再干燥，再破碎，因此，耗能较大。

现有固体热载体干馏均采用水平圆筒形干馏炉，要求处理油页岩粒度小于25mm。固体热载体的来源为生成的页岩半焦在一个单独的气流式燃烧室燃烧生成热灰，或单独设立燃烧煤气的加热炉加热瓷球作为固体热载体，再送入干馏炉中加热油页岩实现干馏炼油。固体热载体与气体热载体比较，由于要求的油页岩颗粒度小，且与固体热载体混合好，因此，干馏时间短，通常30min即可完成，页岩利用率高、出油率高。但目前这种形式的干馏炉目的单一，需要有一个额外的燃烧炉将页岩半焦燃烧成高温的页岩灰以提供固体热载体，剩余的半焦及灰渣被大量丢弃。由于燃烧炉只是用来生成固体热载体，所以不能实现发电、供热的目的。

而以循环流化床锅炉为主的工艺路线进行燃烧发电、供热可取得较高的燃烧效率和热效率，同时循环流化床锅炉为低温燃烧，即可在炉内添加石灰石脱硫，亦因低温分级燃烧减少氮氧化物的排放，所以其为洁净燃烧，但用循环流化床锅炉燃烧油页岩发电其最大的问题是烧掉了油页岩中的油资源。

发明内容

本发明的目的是，对现有以干馏炉为主的工艺路线和以循环流化床锅炉为主的工艺路线进行实质性改进，将油页岩半焦循环流化床锅炉和滚筒固体热载体干馏炉有机的结合为一体组成油页岩干馏炼油、半焦燃烧发电集成工艺，全面考虑资源、环境、经济与社会效益，具有综合利用程度高，成本低，科学合理等优点。

本发明的目的是由以下技术方案来实现的：一种油页岩干馏炼油、半焦燃烧发电集成工艺，通过将循环流化床锅炉循环灰作为固体热载体，油页岩与循环灰的混合物送入滚筒式干馏炉形成了油页岩炼油、半焦与油页岩混合流化燃烧发电一体化。分离的不冷凝干馏煤气送入循环流化床锅炉与半焦、油页岩一起燃烧，或送入内燃机直燃发电；循环流化床燃烧后的灰渣和飞灰含碳量小于2％，因此无需再进行焙烧，可直接作为建筑材料原料；所生成的干馏煤气热值高，可直接作为燃料送入锅炉内燃烧，燃烧释放的热量通过锅炉的受热面传递给水，将水加热至过热蒸汽作为外供工质和/或送入汽轮机作功发电。

本发明具体工艺流程：一种油页岩干馏炼油、半焦燃烧发电集成工艺，其特征是：将油页岩原矿1经破碎机2破碎成≤15mm的颗粒，其中一部分油页岩颗粒通过皮带送入油页岩给料斗3a，另一部分油页岩颗粒通过皮带输送至由氮气密封的螺旋给料机9b；由螺旋给料机9b将油页岩颗粒送入密封的混合器8中，在混合器8中油页岩颗粒与来自循环流化床返料装置7温度为800～850℃的循环灰混合，混合重量比为油页岩∶循环灰为1∶2～3，油页岩与循环灰的混合物通过输送管10送入滚筒式干馏炉11中；在滚筒式干馏炉11中油页岩和循环灰在滚筒转动过程中充分混合换热，经过15～30分钟完成油页岩的干馏；温度为450～550℃干馏产物煤气、页岩油气、半焦进入收集容器12；在收集容器12中，干馏产物煤气、页岩油气和一些细小颗粒物从上部进入旋风分离器13b完成气体和固体的分离；由旋风分离器13b分离下来的固体颗粒返回收集容器12，与半焦一起送入滚筒冷渣器17a；在滚筒冷渣器17a中半焦冷却到70～90℃，再经输送皮带送入半焦给料斗18b；经旋风分离器13b分离后的煤气和页岩油气进入冷凝回收系统14冷凝成页岩油15；分离的不冷凝干馏煤气送入循环流化床锅炉5，与半焦、油页岩一起燃烧或/和送入内燃机16直燃发电；循环流化床锅炉5燃烧所需要的燃料由油页岩给料斗3a和半焦给料斗18b按比例供给；油页岩和半焦通过螺旋给料机4a送入锅炉5中流化燃烧，燃烧温度在830～920℃，燃烧过程中，烟气携带的一部分1.5mm以下的颗粒进入旋风分离器6a进行气固分离，分离后的循环灰的一部分通过循环流化床返料装置7返回循环流化床锅炉5中，另一部分进入混合器8中，半焦和油页岩在循环流化床锅炉5混合燃烧放出的热量通过锅炉的受热面传递给水，将水加热至过热蒸汽作为外供工质和/或送入汽轮机19作功发电；锅炉燃烧产生的烟气经除尘器20分离下来飞灰含炭量小于2％后，由引风机21加压送入烟囱22排入大气中。循环流化床锅炉5燃烧后的灰渣排入滚筒冷渣器23b冷却后与除尘器20分离的飞灰送入建材厂24作为建材原料。所述循环流化床锅炉5燃烧所需要的油页岩与半焦按重量比例供给，油页岩∶半焦为2∶8，3∶7或4∶6。

本发明油页岩干馏炼油、半焦燃烧发电集成工艺的优点体现在：

1)将原矿油页岩一次性破碎成15mm，该颗粒粒径范围既适应于循环流化床锅炉的燃烧，亦适应于滚筒式干馏炉干馏，它摒弃了现有气体热载体干馏炉需要大块页岩8～80mm的缺点，同时也克服了干馏后半焦利用过程的冷却和需要进一步破碎的问题；

2)将页岩半焦循环流化床锅炉和滚筒固体热载体干馏炉有机的结合为一体，油页岩干馏时所需的固体热载体直接源于半焦和页岩循环流化床锅炉的循环热灰；而循环流化床锅炉的燃料源于干馏后的半焦及部分原油页岩，实现了油页岩干馏炼油及半焦燃烧发电同步进行；

3)循环流化床锅炉运行温度830～920℃，作为固体热载体的循环灰的温度保持在750～850℃，且干馏用油页岩颗粒15mm以下，因此加热油页岩速度快，干馏时间短，只须15～30分钟；

4)固体热载体与油页岩在滚筒式干馏炉中混合充分，传热效果好，干馏效率高达95～99％，工艺过程热利用率高；

5)干馏煤气热值高，既可以直接作为燃料送入锅炉内燃烧发电，亦可单独送入内燃机燃烧发电，实现多发电渠道；

6)干馏炉生成的半焦热值高，由滚筒冷渣器排出的半焦为干焦，不需要干燥和破碎，便于输送，有利于循环流化床锅炉燃烧；

7)半焦及油页岩混合物在锅炉内燃烧后较大颗粒含碳量低，经床下排出，再经滚筒冷渣器冷却后可直接作用建筑材料原料送到水泥建材厂制水泥、建材厂制陶粒和/或建筑砌块；

8)综合利用程度高，成本低，科学合理。

附图说明

图1为油页岩干馏炼油、半焦燃烧发电集成工艺流程图。

图中：1页岩原矿，2破碎机，3a给料斗，4a螺旋给料机，5循环流化床锅炉，6a旋风分离器，7返料装置，8混合器，9b螺旋给料机，10输送管，11滚筒式干馏炉，12收集容器，13b旋风分离器，14冷凝回收系统，15页岩油，16内燃机，17a滚筒冷渣器，18b给料斗，19汽轮机，20除尘器，21引风机，22烟囱，23b滚筒冷渣器，24建材厂。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步描述。

参照图1，油页岩干馏炼油、半焦燃烧发电集成工艺，将油页岩原矿1经破碎机2破碎成≤15mm的颗粒，其中一部分油页岩颗粒通过皮带送入油页岩给料斗3a，另一部分油页岩颗粒通过皮带输送至由氮气密封的螺旋给料机9b；由螺旋给料机9b将油页岩颗粒送入密封的混合器8中，在混合器8中油页岩颗粒与来自循环流化床返料装置7温度为750～850℃的循环灰混合，混合重量比为油页岩∶循环灰为1∶2～3，油页岩与循环灰的混合物通过输送管10送入滚筒式干馏炉11中；在滚筒式干馏炉11中油页岩和循环灰在滚筒转动过程中充分混合换热，经过15～30分钟完成油页岩的干馏；温度为450～550℃干馏产物煤气、页岩油气、半焦进入收集容器12；在收集容器12中，干馏产物煤气、页岩油气和一些细小颗粒物从上部进入旋风分离器13b完成气体和固体的分离；由旋风分离13b分离下来的固体颗粒返回收集容器12，与半焦一起送入滚筒冷渣器17a；在滚筒冷渣器17a中半焦冷却到70～90℃，再经输送皮带送入半焦给料斗18b；经旋风分离器13b分离后的煤气和页岩油气进入冷凝回收系统14冷凝成页岩油15；分离的不冷凝干馏煤气送入循环流化床锅炉5，与半焦、油页岩一起燃烧或/和送入内燃机16直燃发电；循环流化床锅炉5燃烧所需要的燃料由油页岩给料斗3a和半焦给料斗18b按比例供给；油页岩和半焦通过螺旋给料机4a送入锅炉5中流化燃烧，燃烧温度在830～920℃，燃烧过程中，烟气携带的一部分1.5mm以下的颗粒进入旋风分离器6a进行气固分离，分离后的循环灰的一部分通过循环流化床返料装置7返回循环流化床锅炉5中，另一部分进入混合器8中，半焦和油页岩在循环流化床锅炉5混合燃烧放出的热量通过锅炉的受热面传递给水，将水加热至过热蒸汽作为外供工质和/或送入汽轮机19作功发电；锅炉燃烧产生的烟气经除尘器20分离下来飞灰其含炭量小于2％后，由引风机21加压送入烟囱22排入大气中。循环流化床锅炉5燃烧后的灰渣排入滚筒冷渣器23b冷却后与除尘器20分离的飞灰送入建材厂24作为建材原料用于制作陶粒和/或建筑砌块。所述循环流化床锅炉5燃烧所需要的油页岩与半焦按重量比例供给，油页岩∶半焦为2∶8，3∶7或4∶6。

本发明的油页岩干馏炼油、半焦燃烧发电集成工艺所用的工艺装置均为市售产品。

Claims (2)

1.一种油页岩干馏炼油、半焦燃烧发电集成工艺，将油页岩原矿(1)经破碎机(2)破碎成≤15mm的颗粒，其中一部分油页岩颗粒通过皮带送入油页岩给料斗(3a)，另一部分油页岩颗粒通过皮带输送至由氮气密封的螺旋给料机(9b)；由螺旋给料机(9b)将油页岩颗粒送入密封的混合器(8)中，在混合器(8)中油页岩颗粒与来自循环流化床返料装置(7)温度为750～850℃的循环灰混合，混合重量比为油页岩∶循环灰为1∶2～3，油页岩与循环灰的混合物通过输送管(10)送入滚筒式干馏炉(11)中；在滚筒式干馏炉(11)中油页岩和循环灰在滚筒转动过程中充分混合换热，经过15～30分钟完成油页岩的干馏；温度为450～550℃干馏产物煤气、页岩油气、半焦进入收集容器(12)；在收集容器(12)中，干馏产物煤气、页岩油气和一些细小颗粒物从上部进入旋风分离器(13b)完成气体和固体的分离；由旋风分离器(13b)分离下来的固体颗粒返回收集容器(12)，与半焦一起送入滚筒冷渣器(17a)；在滚筒冷渣器(17a)中半焦冷却到70～90℃，再经输送皮带送入半焦给料斗(18b)；经旋风分离器(13b)分离后的煤气和页岩油气进入冷凝回收系统(14)冷凝成页岩油(15)；分离的不冷凝干馏煤气送入循环流化床锅炉(5)，与半焦、油页岩一起燃烧或/和送入内燃机(16)直燃发电；循环流化床锅炉(5)燃烧所需要的燃料由油页岩给料斗(3a)和半焦给料斗(18b)按比例供给；油页岩和半焦通过螺旋给煤机(4a)送入锅炉(5)中流化燃烧，燃烧温度在830～920℃，燃烧过程中，烟气携带的一部分1.5mm以下的颗粒进入旋风分离器(6a)进行气固分离，分离后的循环灰的一部分通过循环流化床返料装置(7)返回循环流化床锅炉(5)中，另一部分进入混合器(8)中，半焦和油页岩在循环流化床锅炉(5)混合燃烧放出的热量通过锅炉的受热面传递给水，将水加热至过热蒸汽作为外供工质和/或送入汽轮机(19)作功发电；锅炉燃烧产生的烟气经除尘器(20)分离下来飞灰含炭量小于2％后，由引风机(21)加压送入烟囱(22)排入大气中，循环流化床锅炉(5)燃烧后的灰渣排入滚筒冷渣器(23b)冷却后与除尘器(20)分离的飞灰送入建材厂(24)作为建材原料。

2.根据权利要求1所述油页岩干馏炼油、半焦燃烧发电集成工艺，其特征是：所述循环流化床锅炉(5)燃烧所需要的油页岩与半焦按重量比例供给，油页岩∶半焦为2∶8，3∶7或4∶6。

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