CN101818073A - 油页岩干馏、半焦焚烧一体化系统 - Google Patents

油页岩干馏、半焦焚烧一体化系统 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种油页岩干馏、半焦焚烧一体化系统，将干馏炉与循环流化床有机结合，油页岩颗粒在干馏炉内受热分解成的气态物经分离后形成页岩油和煤气，页岩油存于储罐，煤气则分别送往燃气发生器、干馏炉冷却段、煤气加热器和煤气储罐。干馏炉底部排出的半焦由水冷螺旋给料机送入循环流化床内燃烧，产生的高温烟气与燃气发生器排入的高温烟气混合后依次流经水冷受热面、煤气加热器和空气预热器，产生的蒸汽用于发电、供热，产生的热煤气作为热载体送入干馏炉干馏段；产生的热空气部分先用于干燥油页岩、然后作为二次风送入循环流化床，剩余热空气作为流化风送入循环流化床。本发明能提高页岩油和煤气品质，有效降低系统能量损失和环境污染。

Description

油页岩干馏、半焦焚烧一体化系统
技术领域
本发明涉及一种油页岩干馏、半焦焚烧一体化系统，具体涉及一种以循环流化床作为干馏炉热源、以煤气作为干馏炉干馏热载体的油页岩一体化系统，用于炼油、制煤气、供热和发电等，实现油页岩的综合利用，属于油页岩资源利用技术领域。
背景技术
油页岩是一种高灰分、低热值的固体可燃有机矿体，低温干馏可获得类似天然石油的页岩油。在化石燃料中它的储量折算成发热量仪次于煤而列第二位，将它折算成页岩油，世界上页岩油储量约为4000多亿吨，相当于目前世界石油储量的3倍；我国油页岩资源为7199.37亿吨，折算成页岩油的储量为476.44亿吨。
油页岩的开发利用已有200多年历史，主要利用途径是炼制页岩油(中国页岩油工业，石油工业出版社，1984年)和直接燃烧发电、供热(苏联燃油页岩电站锅炉，东方电气评论，1990年，第1期，44～51页)，这种单一产品利用形式由于存在资源利用率低、技术不成熟、环境污染严重、抗市场经济性冲击能力差等若干问题，难以持续发展。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)从不同角度先后提出了油页岩综合利用新方法：油页岩首先干馏产生页岩油和燃气；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。
在油页岩综合利用方法实现过程中，干馏技术的选择以及系统内部各部件之间的衔接形式是非常重要的技术问题。目前国内油页岩干馏技术以抚顺式炉为主，由于其通过燃烧半焦和不凝气产生的热量来干馏油页岩，造成页岩油收率低、煤气品质差等问题，严重制约了该技术的推广和大型化发展。而且该干馏炉底部采用水密封和水冷却半焦，使得具有一定热值的半焦因含水量过高而无法送入循环流化床内得到进一步的利用，造成资源的浪费和水资源的污染。而国外的干馏工艺由于存在设备复杂、资源利用率低、油品质差等缺点而不宜应用于油页岩综合利用系统。
发明内容
本发明的目的在于针对现有油页岩干馏技术的不足和油页岩资源综合利用的发展趋势，提出一种油页岩干馏、半焦焚烧一体化系统，可成功实现干馏炉与循环流化床的有机结合，有助于提高页岩油和煤气品质，并能够有效降低系统能量损失和环境污染。
为实现上述目的，本发明在现有两项专利技术(中国发明专利ZL200510024417.2和ZL 200510025253.5)的基础上，进一步提出了一种以循环流化床作为干馏炉热源、以煤气作为干馏炉干馏热载体的油页岩一体化利用系统。
本发明油页岩干馏、半焦焚烧一体化系统的各组成部件连接方式为：破碎机的油页岩出口与皮带给料机入口连接，皮带给料机的出口与干馏炉的顶部油页岩入口连接，干馏炉顶部气体出口与油气分离净化装置入口连接，油气分离净化装置的页岩油出口与页岩油储罐入口连接，油气分离净化装置的煤气出口共分四路：第一路与燃气发生器入口连接，第二路与干馏炉的冷却段煤气入口连接，第三路与煤气加热器的煤气入口连接，第四路与煤气储罐入口连接。燃气发生器的出口与循环流化床的烟气入口连接；煤气加热器的煤气出口与干馏炉的干馏段煤气入口连接；干馏炉的底部半焦出口与水冷螺旋给料机的半焦入口连接，水冷螺旋给料机的半焦出口与循环流化床的半焦入口连接，循环流化床的高温烟气出口与水冷受热面的烟气入口连接，水冷受热面的烟气出口与煤气加热器烟气入口连接，煤气加热器烟气出口与空气预热器烟气入口连接，空气预热器烟气出口与烟筒入口连接；空气预热器的热空气出口分别与破碎机空气入口和循环流化床的底部连接，破碎机的空气出口与循环流化床的二次风口连接
本发明系统工作原理为：油页岩经破碎机破碎、干燥和筛分成粒度小于20mm的颗粒，由皮带给料机送至干馏炉顶部，下行进入干馏炉，依次经过干馏炉预热段、干馏段和冷却段，最后由底部排出干馏炉。干馏炉干馏段温度控制在400～550℃范围内，所需要的热量来自经煤气加热器加热的温度介于550～600℃的热煤气。油页岩在干馏炉内热解产生的气态物与热煤气一起由顶部引入油气分离净化装置，分离、净化形成的页岩油送入页岩油储罐，所得到的煤气分成四部分：一部分送入燃气发生器内燃烧，一部分作为冷却介质送入干馏炉冷却段，一部分作为热载体经煤气加热器加热至550～600℃后送入干馏炉干馏段，剩余煤气送入煤气储罐。干馏炉底部排出的半焦温度介于250～350℃，由与干馏炉底部相连的水冷螺旋给料机直接输送至循环流化床内燃烧、放热。煤气在燃气发生器内燃烧生成的高温烟气进入循环流化床后与半焦在循环流化床内燃烧产生的高温烟气混合，形成的混合烟气依次流经水冷受热面、煤气加热器和空气预热器，最后由烟筒排入大气。水冷受热面产生的蒸汽用于供热和发电。空气预热器产生的热空气一部分首先作为干燥介质送入破碎机内，然后作为二次风送入循环流化床；剩余热空气则作为流化风送入循环流化床。半焦在循环流化床内燃烧生成的页岩灰可作为建筑和化工行业的原料。
本发明的优点是：(1)实现了油页岩资源的炼油、制煤气、发电、供热、建材的科学利用，具有高的经济、社会和环境效益；(2)以煤气作为干馏炉干馏热载体，提高了干馏产品的品质；(3)干馏炉产生的半焦直接输送入循环流化床内焚烧处理，减少了能量损失和环境污染；(4)采用循环流化床焚烧处理油页岩半焦，燃烧效率高，且属低温燃烧，可有效控制热力NOX的生成与排放，同时有利于保持页岩灰渣的活性。
附图说明
图1为本发明的系统结构示意图。
图1中，1为破碎机，2为皮带给料机，3为干馏炉，4为油气分离净化装置，5为页岩油储罐，6为煤气储罐，7为煤气加热器，8为空气预热器，9为烟筒，10为循环流化床，11为水冷螺旋给料机，12为燃气发生器，13为水冷受热面。
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为本发明油页岩干馏、半焦焚烧一体化系统的结构示意图。如图1所示，系统各组成部件连接方式为：破碎机1油页岩出口与皮带给料机2入口连接，皮带给料机2出口与干馏炉3顶部油页岩入口连接，干馏炉3顶部气体出口与油气分离净化装置4入口连接，油气分离净化装置4页岩油出口与页岩油储罐5入口连接，油气分离净化装置4煤气出口共分四路：第一路与燃气发生器12入口连接，第二路与干馏炉3冷却段煤气入口连接，第三路与煤气加热器7煤气入口连接，第四路与煤气储罐6入口连接；燃气发生器12出口与循环流化床10烟气入口连接；煤气加热器7煤气出口与干馏炉3干馏段煤气入口连接；干馏炉3底部半焦出口与水冷螺旋给料机11半焦入口连接，水冷螺旋给料机11半焦出口与循环流化床10半焦入口连接，循环流化床10高温烟气出口与水冷受热面13烟气入口连接，水冷受热面13烟气出口与煤气加热器7烟气入口连接，煤气加热器7烟气出口与空气预热器8烟气入口连接，空气预热器8烟气出口与烟筒9入口连接；空气预热器8热空气出口分别与破碎机1空气入口和循环流化床10底部连接，破碎机1空气出口与循环流化床10二次风口连接。
本发明油页岩干馏、半焦焚烧一体化系统的工作原理为：油页岩经破碎机1破碎、干燥和筛分成粒度小于20mm的颗粒，由皮带给料机2送至干馏炉3顶部，下行进入干馏炉3，依次经过干馏炉3预热段、干馏段和冷却段，最后由底部排出干馏炉3。干馏炉3干馏段温度控制在400～550℃范围内，所需要的热量来自经煤气加热器7加热的温度介于550～600℃的热煤气。油页岩在干馏炉3内热解产生的气态物与热煤气一起由顶部引入油气分离净化装置4，分离、净化形成的页岩油送入页岩油储罐5，所得到的煤气分成四部分：一部分送入燃气发生器12内燃烧，一部分作为冷却介质送入干馏炉3冷却段，一部分作为热载体经煤气加热器7加热至550～600℃后送入干馏炉3干馏段，剩余煤气送入煤气储罐6。干馏炉3底部排出的半焦温度介于250～350℃，由与干馏炉3底部相连的水冷螺旋给料机11直接输送至循环流化床10内燃烧、放热。煤气在燃气发生器12内燃烧生成的高温烟气进入循环流化床10后与半焦在循环流化床10内燃烧产生的高温烟气混合，形成的混合烟气依次流经水冷受热面13、煤气加热器7和空气预热器8，最后由烟筒9排入大气。水冷受热面13产生的蒸汽用于供热和发电。空气预热器8产生的热空气一部分首先作为干燥介质送入破碎机1内，然后作为二次风送入循环流化床10；剩余热空气则作为流化风送入循环流化床10。半焦在循环流化床10内燃烧生成的页岩灰可作为建筑和化工行业的原料。

Claims (3)

1.一种油页岩干馏、半焦焚烧一体化系统，其特征在于各组成部件连接方式为：破碎机(1)油页岩出口与皮带给料机(2)入口连接，皮带给料机(2)出口与干馏炉(3)顶部油页岩入口连接，干馏炉(3)顶部气体出口与油气分离净化装置(4)入口连接，油气分离净化装置(4)页岩油出口与页岩油储罐(5)入口连接，油气分离净化装置(4)煤气出口共分四路：第一路与燃气发生器(12)入口连接，第二路与干馏炉(3)冷却段煤气入口连接，第三路与煤气加热器(7)煤气入口连接，第四路与煤气储罐(6)入口连接；燃气发生器(12)出口与循环流化床(10)烟气入口连接；煤气加热器(7)煤气出口与干馏炉(3)干馏段煤气入口连接；干馏炉(3)底部半焦出口与水冷螺旋给料机(11)半焦入口连接，水冷螺旋给料机(11)半焦出口与循环流化床(10)半焦入口连接，循环流化床(10)高温烟气出口与水冷受热面(13)烟气入口连接，水冷受热面(13)烟气出口与煤气加热器(7)烟气入口连接，煤气加热器(7)烟气出口与空气预热器(8)烟气入口连接，空气预热器(8)烟气出口与烟筒(9)入口连接；空气预热器(8)热空气出口分别与破碎机(1)空气入口和循环流化床(10)底部连接，破碎机(1)空气出口与循环流化床(10)二次风口连接。
2.根据权利要求1的油页岩干馏、半焦焚烧一体化系统，其特征在于所述循环流化床(10)作为所述干馏炉(3)的热源。
3.根据权利要求1的油页岩干馏、半焦焚烧一体化系统，其特征在于干馏炉(3)产生的半焦通过水冷螺旋给料机(11)直接送入循环流化床(10)内燃烧。
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