CN101440293B - 油页岩流化床干馏系统 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种油页岩流化床干馏系统，以高含油率、低热解温度的油页岩为干馏原料，利用高温过热蒸汽和循环热灰流化、加热流化床干馏室内油页岩，生成的页岩油和不凝气与流化床干馏室内的水蒸气的混合气流经除灰后进入冷却器：冷凝下来的油水混合物经油水分离器后分成页岩油和水，页岩油送往页岩油储罐，水经净化后引入冷却器内；经由冷却器未凝结的不凝气送往燃气储罐。流化床干馏室内产生的油页岩半焦直接送入油页岩半焦循环流化床锅炉内燃烧、放热，产生的过热蒸汽一部分作为流化床干馏室的流化风，剩余过热蒸汽引入汽轮机-发电机系统内做功、发电，锅炉的部分循环灰作为流化床干馏室热源。本发明可实现油页岩的高效、洁净、经济的综合利用。

Description

油页岩流化床干馏系统
技术领域
本发明涉及一种流化床干馏系统，尤其涉及一种以高含油率、低热解温度的油页岩为干馏原料的流化床干馏系统，适用于油页岩干馏/焚烧一体化综合利用技术，可实现油页岩资源的高效、洁净和经济利用，属于干馏技术领域。
背景技术
油页岩是一种重要的潜在能源，储量巨大，在化石燃料中它的储量折算成发热量仅次于煤而列第二位。如果将它折算成页岩油，世界上页岩油的储量约为4000多亿吨，相当于目前世界石油储量的3倍。并且这一数字将随着油页岩资源进一步开发、利用的加大而加大。根据2004～2006年全国性油页岩资源评价工作结果，我国油页岩7199.37亿吨，折算成页岩油的储量为476.44亿吨。因此，油页岩是一种非常重要的替代能源。
油页岩开发利用的传统方式主要包括干馏炼油(中国页岩油工业，石油工业出版社，1984年)和在层燃炉、室燃炉内燃烧释热(苏联燃油页岩电站锅炉，东方电气评论，1990年，第1期，44～51页)两条途径。多年运行结果表明，这两条单一油页岩利用方式由于存在燃料利用率低、环境污染、燃烧技术不成熟等若干问题而无法得到有效的推广。鉴于我国《能源中长期发展规划纲要》和当前原油、电力和建材供应日趋紧张的形势，中国发明专利“油页岩综合利用的方法”(ZL 200510024417.2)和“油页岩的气热电三联供应用系统”(ZL200510025253.5)提出了油页岩综合利用新方案：油页岩首先经干馏处理产生页岩油和燃气；干馏生成的油页岩半焦废料与油页岩细渣按一定比例混合后送入循环流化床内燃烧，产生的蒸汽引入传统的汽轮机-发电机系统供热、发电；循环流化床排出的页岩灰经处理后用作建筑、化工等行业的原材料。这种综合利用方法将为储量巨大的油页岩资源提供一条高效、洁净的利用途径。围绕这两项专利，申请号为200710047696.3的中国发明专利提供了一种“以湿油页岩半焦为燃料的循环流化床焚烧系统”，以实现油页岩干馏固体废弃物的焚烧利用。而现有油页岩干馏技术存在设备体积庞大、运行成本高、产品形式单一、页岩油产率低等问题，也无法满足油页岩综合利用系统的需要。
发明内容
本发明的目的在于针对现有技术的不足，在现有“油页岩综合利用的方法”(中国发明专利，ZL 200510024417.2)和“油页岩的气热电三联供应用系统”(中国发明专利，ZL 200510025253.5)两项专利的基础上，提出一种适合于油页岩综合利用技术的油页岩流化床干馏系统，以实现油页岩的高效、洁净和经济利用，保证油页岩综合利用方案的有效实施。
为实现这一目的，在本发明的流化床干馏系统中，油页岩首先由给料机送入流化床干馏室内，在循环热灰和过热蒸汽的加热和流化作用下充分干馏，产生的页岩油、不凝气与水蒸气流经顶部飞灰分离器除灰后进入一、二级冷却器：冷凝下来的油水混合物经油水分离器后分成页岩油和水，页岩油送往页岩油储罐，水净化后引入第一级冷却器内；经由冷却器未凝结的不凝气含有多种可燃气体，具有一定的热值，送往燃气储罐。油页岩流化床干馏室内产生的油页岩半焦直接送入油页岩半焦循环流化床锅炉内燃烧、放热，产生的高温、高压过热蒸汽则一部分作为流化风引入流化床干馏室，剩余过热蒸汽引入汽轮机-发电机系统内做功、发电，循环流化床锅炉的循环热灰部分作为干馏热源导入流化床干馏室，从而实现了油页岩干馏系统与油页岩半焦焚烧系统的有机组合。
本发明系统的组成及连接形式为：油页岩料仓出口与给料机入口连接，给料机出口与流化床干馏室入口连接，流化床干馏室顶部出口与飞灰分离器入口连接，飞灰分离器出口与第二级冷却器气侧入口连接，第二级冷却器气侧出口与第一级冷却器气侧入口连接，第一级冷却器气侧出口与燃气储罐入口连接，第二级冷却器凝结液出口与页岩油储罐入口直接连接，第一级冷却器凝结液出口与油水分离器入口连接，油水分离器油出口与页岩油储罐入口连接，油水分离器水出口与水净化器入口连接，水净化器出口与第一级冷却器给水入口连接，流化床干馏室固体颗粒出口与循环流化床燃烧室入口连接，循环流化床燃烧室出口与高温过热器烟气入口连接，高温过热器烟气出口与中温型旋风分离器入口连接，中温型旋风分离器烟气出口与循环流化床尾部受热面烟气入口连接，中温型旋风分离器灰出口分别与循环流化床燃烧室循环灰入口和流化床干馏室热灰入口连接，第一级冷却器冷却水出口与第二级冷却器冷却水入口连接，第二级冷却器冷却水出口与循环流化床尾部受热面蒸汽入口连接，循环流化床尾部受热面蒸汽出口与高温过热器蒸汽入口连接，高温过热器蒸汽出口分别与汽轮机-发电机系统入口和流化床干馏室流化风入口连接。
本发明的系统工作原理为：将高温过热器产生的400～500℃过热蒸汽和中温型旋风分离器分离下来的600～700℃循环灰引入油页岩流化床干馏室内，流化和加热流化床干馏室内物料，流化床干馏室温度介于450～500℃，油页岩粒径小于30mm。油页岩在流化床干馏室内干馏生成的页岩油和不凝气与流化床干馏室内的水蒸气形成的混合气流经顶部飞灰分离器除灰后进入第二级冷却器，被冷却至120±5℃；残留页岩油与水蒸汽、不凝气进入第一级冷却器，被冷却至70℃以下。经第一、二级冷却器冷凝下来的油水混合物经油水分离器后分成页岩油和水，页岩油送往页岩油储罐，水经水净化器净化后引入第一级冷却器给水入口。经第一级冷却器仍未被冷凝下来的不凝气含有多种可燃气体，具有一定的热值，送往燃气储罐。油页岩在流化床干馏室内干馏生成的油页岩半焦送入油页岩半焦循环流化床燃烧室内燃烧、放热。循环流化床燃烧室内产生的高温烟气流经高温过热器和循环流化床尾部受热面进行换热，产生的高温、高压过热蒸汽一部分作为流化风引入流化床干馏室，剩余过热蒸汽引入汽轮机-发电机系统内做功。循环流化床旋风分离器分离下来的循环热灰温度介于600～700℃，一部分送往油页岩流化床干馏室，作为干馏热源，其余循环灰返回油页岩半焦循环流化床燃烧室内。
本发明的优点是：(1)利用流化床作为油页岩干馏装置，气固高度掺混，换热效率和干馏效率高；(2)采用循环灰和过热蒸汽作为干馏热源和流化介质，便于与油页岩干馏产物分离；(3)采用循环流化床燃烧技术直接燃烧油页岩半焦，燃烧效率高，且属低温燃烧，可有效控制NOX和SO2的生成与排放；(4)本系统适用于油页岩综合利用方案，实现了油页岩资源的科学利用，具有高的经济、社会和环境效益，同时也为其它类似燃料提供了一条干馏/焚烧一体化利用途径，具有一定工程应用价值。
附图说明
图1为本发明的系统结构示意图。
图1中，1为料仓、2为给料机、3为流化床干馏室、4为循环流化床燃烧室、5为循环流化床尾部受热面、6为汽轮机-发电机系统、7为高温过热器、8为中温型旋风分离器、9为飞灰分离器、10为第二级冷却器、11为第一级冷却器，12为燃气储罐，13为水净化器，14为油水分离器，15为页岩油储罐。
具体实施方式
以下结合附图对本发明的技术方案作进一步描述。
图1为本发明的系统结构示意图。如图1所示，本发明系统的连接形式为：油页岩料仓1出口与给料机2入口连接，给料机2出口与流化床干馏室3入口连接，流化床干馏室3顶部出口与飞灰分离器9入口连接，飞灰分离器9出口与第二级冷却器10气侧入口连接，第二级冷却器10气侧出口与第一级冷却器11气侧入口连接，第一级冷却器11气侧出口与燃气储罐12入口连接，第二级冷却器10凝结液出口与页岩油储罐15入口直接连接，第一级冷却器11凝结液出口与油水分离器14入口连接，油水分离器14油出口与页岩油储罐15入口连接，油水分离器14水出口与水净化器13入口连接，水净化器13出口与第一级冷却器11给水入口连接，流化床干馏室3固体颗粒出口与循环流化床燃烧室4入口连接，循环流化床燃烧室4出口与高温过热器7烟气入口连接，高温过热器7烟气出口与中温型旋风分离器8入口连接，中温型旋风分离器8烟气出口与循环流化床尾部受热面5烟气入口连接，中温型旋风分离器8灰出口分别与循环流化床燃烧室4循环灰入口和流化床干馏室3热灰入口连接，第一级冷却器11冷却水出口与第二级冷却器10冷却水入口连接，第二级冷却器10冷却水出口与循环流化床尾部受热面5蒸汽入口连接，循环流化床尾部受热面5蒸汽出口与高温过热器7蒸汽入口连接，高温过热器7蒸汽出口分别与汽轮机-发电机系统6入口和流化床干馏室3流化风入口连接。
本发明系统工作原理为：将高温过热器7产生的400～500℃过热蒸汽和中温型旋风分离器8分离下来的600～700℃循环灰引入油页岩流化床干馏室3内，流化和加热流化床干馏室3内物料，流化床干馏室3温度介于450～500℃，油页岩粒径小于30mm。油页岩在流化床干馏室3内干馏生成页岩油、不凝气和油页岩半焦。页岩油、不凝气与流化床干馏室3内的水蒸气形成的混合气流经顶部飞灰分离器9除灰后进入第二级冷却器10，被冷却至120±5℃，此刻大部分页岩油被冷凝下来，送往页岩油储罐15。残留页岩油与水蒸汽、不凝气进入第一级冷却器11，被冷却至70℃以下，凝结下来的油水混合物进入油水分离器14分成页岩油和水，页岩油送往页岩油储罐15，水经水净化器13净化后引向第一级冷却器11给水入口；经第一级冷却器11仍未被冷凝下来的不凝气含有多种可燃气体，具有一定的热值，送往燃气储罐12。油页岩在流化床干馏室3内干馏生成的油页岩半焦送入油页岩半焦循环流化床燃烧室4内燃烧、放热，循环流化床燃烧室4温度850～950℃，有效的控制了热力型NOX的形成和避免炉内结焦，并由于CaCO3在该温度下煅烧生成CaO，CaO与烟气中的SO2反应进一步生成CaSO4，抑制了SO2的排放。循环流化床燃烧室4内产生的高温烟气流经高温过热器7和循环流化床尾部受热面5进行换热，产生的高温、高压过热蒸汽一部分作为流化风引入流化床干馏室3，剩余过热蒸汽引入汽轮机-发电机系统6内做功。循环流化床燃烧室4采用中温型旋风分离器8，分离下来的循环热灰温度介于600～700℃，一部分送往油页岩流化床干馏室3，作为干馏热源，其余循环灰返回油页岩半焦循环流化床燃烧室4内。

Claims (2)

1.一种油页岩流化床干馏系统，其特征在于：油页岩料仓(1)出口与给料机(2)入口连接，给料机(2)出口与流化床干馏室(3)入口连接，流化床干馏室(3)顶部出口与飞灰分离器(9)入口连接，飞灰分离器(9)出口与第二级冷却器(10)气侧入口连接，第二级冷却器(10)气侧出口与第一级冷却器(11)气侧入口连接，第一级冷却器(11)气侧出口与燃气储罐(12)入口连接，第二级冷却器(10)凝结液出口与页岩油储罐(15)入口直接连接，第一级冷却器(11)凝结液出口与油水分离器(14)入口连接，油水分离器(14)油出口与页岩油储罐(15)入口连接，油水分离器(14)水出口与水净化器(13)入口连接，水净化器(13)出口与第一级冷却器(11)给水入口连接，流化床干馏室(3)固体颗粒出口与循环流化床燃烧室(4)入口连接，循环流化床燃烧室(4)出口与高温过热器(7)烟气入口连接，高温过热器(7)烟气出口与中温型旋风分离器(8)入口连接，中温型旋风分离器(8)烟气出口与循环流化床尾部受热面(5)烟气入口连接，中温型旋风分离器(8)灰出口分别与循环流化床燃烧室(4)循环灰入口和流化床干馏室(3)热灰入口连接，第一级冷却器(11)冷却水出口与第二级冷却器(10)冷却水入口连接，第二级冷却器(10)冷却水出口与循环流化床尾部受热面(5)蒸汽入口连接，循环流化床尾部受热面(5)蒸汽出口与高温过热器(7)蒸汽入口连接，高温过热器(7)蒸汽出口分别与汽轮机-发电机系统(6)入口和流化床干馏室(3)流化风入口连接。
2.根据权利要求1的油页岩流化床干馏系统，其特征在于所述流化床干馏室(3)以过热蒸汽为流化风。
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