CN105295983B - 一种油页岩伴有机固体废弃物的多联产利用系统及其工艺 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种油页岩伴有机固体废弃物的多联产利用系统，包括料仓、干馏炉、油罐、油气分离装置、瓦斯净化装置、高温瓦斯加热炉、瓦斯储罐、瓦斯燃烧器、低温瓦斯加热炉、燃气轮机、换热器、烟筒、蒸汽轮机、循环流化床锅炉和给料机；使用油页岩与有机固体废弃物的混合物进行干馏。本发明还公开了一种工艺，其步骤由瓦斯储罐将可燃气体分成三部分：一作为气体热载体；二作为燃料在瓦斯燃烧器燃烧，产生高温烟气用于加热高温瓦斯加热炉内的气体热载体；三送入燃气轮机燃烧，产生的高温烟气做功后进入低温瓦斯加热炉加热气体热载体。本发明将油页岩与有机固体废弃物混合干馏，提高了可燃气体的产量，实现可燃气体燃烧供热、传质和载热的目的。

Description

一种油页岩伴有机固体废弃物的多联产利用系统及其工艺

技术领域

本发明属于油页岩资源利用技术领域，尤其涉及一种油页岩伴有机固体废弃物的多联产利用系统及其工艺。

背景技术

油页岩是一种重要的非常规油气资源，储量巨大，在400～600℃的干馏装置内热解后便可获得性质类似于天然石油的页岩油，在世界原油供应紧张的年代，一直作为十分重要的石油补充能源。目前，世界上已探明的页岩油储量为4000多亿吨(按油页岩原位储量计算)，远远高于世界原油探明可采储量。我国为油页岩资源储量大国，已探明油页岩资源储量7199.37亿吨，折算成页岩油的储量为476.44亿吨。

为缓解当今世界石油供给紧张的局势，油页岩受到越来越多国家的青睐。许多国家和科研机构在长期开发工作的基础上，研发出多种干馏工艺，目前具有代表性的已用于工业生产的干馏技术有澳大利亚ATP干馏技术、巴西Petrosix干馏技术、爱沙尼亚Galoter与Kiviter干馏技术以及我国抚顺式炉干馏技术等。虽然经过多年发展，这些技术已经日趋完善，然而在实际运行中依然存在一些难题，无法得到彻底解决。比如ATP干馏技术热损失较大，Galoter工艺流程复杂，抚顺式炉干馏技术产生的油页岩粉末废屑以及油页岩半焦并没有得到有效的回收利用，与此同时，水资源也浪费严重。鉴于这些问题，中国、美国、爱沙尼亚等国家的油页岩工作者们越来越多地建议油页岩工业更适宜走“制油—发电—化工和建材”的全面综合利用技术路线，从而实现油页岩资源的高效以及清洁利用。

发明专利CN200810013088.5公开了瓦斯全循环油页岩分级干馏工艺及装置，采用半焦混合瓦斯燃烧为油页岩干馏炉提供热量，但该工艺中的半焦在燃烧之前需要先经过水冷，从而造成了水资源污染以及半焦显热浪费，与此同时，经过水浸的半焦热值相对较低，燃烧比较困难。公开专利CN201210189395.5和发明专利CN201110443734.3分别提出气固组合式载热油页岩流化床干馏系统和油页岩回转窑干馏与循环流化床燃烧工艺，采用油页岩燃烧产生的页岩灰作为油页岩干馏固体热载体，但高温页岩灰的传输相对困难，同时过多的页岩灰会对油页岩的干馏产物造成很强的吸附作用，从而使得页岩油产率降低。

发明内容

为了提高油页岩干馏过程中可燃气体的产量，并解决固体热载体的物料传输问题，本发明的目的是提供一种多联产利用系统及其工艺。本发明提供的一种油页岩伴有机固体废弃物的多联产利用系统，包括料仓、干馏炉、油气分离装置、油罐，还包括高温瓦斯加热炉、瓦斯净化装置、瓦斯储罐、瓦斯燃烧器、燃气轮机、烟筒、低温瓦斯加热炉、蒸汽轮机、换热器、循环流化床锅炉和给料机；其中，

料仓与干馏炉连接，用于进样；干馏炉的上部与油气分离装置连接；油气分离装置与油罐和瓦斯净化装置连接；瓦斯净化装置与瓦斯储罐连接；瓦斯储罐分别与瓦斯燃烧器、燃气轮机和低温瓦斯加热炉连接；瓦斯燃烧器和低温瓦斯加热炉均与高温瓦斯加热炉连接；燃气轮机与低温瓦斯加热炉连接；高温瓦斯加热炉与干馏炉连接；

干馏炉的下部与给料机连接；给料机与循环流化床锅炉连接；循环流化床锅炉经换热器与蒸汽轮机连接；

低温瓦斯加热炉、高温瓦斯加热炉和换热器均与烟筒连接；

多联产利用系统使用油页岩与有机固体废弃物的混合物进行干馏。

进一步地，低温瓦斯加热炉、高温瓦斯加热炉和换热器均与烟筒连接，具体是通过第一三叉管分别与高温瓦斯加热炉、换热器和第二三叉管相连，第二三叉管又分别连接低温瓦斯加热炉和烟筒。

进一步地，燃气轮机和蒸汽轮机分别连接发电装置或者供热装置。

进一步地，干馏炉的上部与料仓连接。

进一步地，干馏炉的顶部与油气分离装置连接；干馏炉的底部与给料机连接。

本发明还提供一种使用以上所述的油页岩伴有机固体废弃物的多联产利用系统的工艺，包括以下步骤：

步骤一、将干燥、破碎后的油页岩与有机固体废弃物混合后送入料仓；

步骤二、将料仓中的油页岩与有机固体废弃物的混合物送入干馏炉，进行低温干馏产生可燃气体、油蒸气和固体废弃物半焦；

步骤三、步骤二中的可燃气体和油蒸气从干馏炉上部离开，经油气分离装置分离成可燃气体和油，可燃气体经瓦斯净化装置净化后存储于瓦斯储罐，油存储于油罐；

步骤四、瓦斯储罐将步骤三产生的可燃气体分成三部分：第一部分作为气体热载体，经低温瓦斯加热炉和高温瓦斯加热炉加热后送入干馏炉；第二部分作为燃料在瓦斯燃烧器燃烧，产生的高温烟气用于加热高温瓦斯加热炉内的气体热载体；第三部分送入燃气轮机燃烧，产生的高温烟气做功后离开燃气轮机，进入低温瓦斯加热炉加热气体热载体。

进一步地，还包括：

步骤五、步骤二产生的固体废弃物半焦经给料机进入循环流化床锅炉燃烧。

进一步地，还包括：

步骤六、步骤五中循环流化床锅炉燃烧产生的高温烟气加热换热器内的工质水，产生高温蒸汽进入蒸汽轮机，用于供热和发电。

进一步地，还包括：

步骤七、步骤六中换热器中的烟气、步骤四中低温瓦斯加热炉和高温瓦斯加热炉中的烟气均流入烟筒被排出。

进一步地，还包括：

步骤八、将步骤五中循环流化床锅炉内产生的页岩灰渣作为建材和化工原料加以利用。

其中，步骤三与步骤五和步骤六不存在先后顺序；步骤五与步骤三和步骤四不存在先后顺序；步骤八与步骤三、步骤四、步骤六、步骤七不存在先后顺序。

其技术效果包括：

1)以油页岩伴有机固体废弃物作为混合燃料，以有机固体废弃物气多油少弥补油页岩气少油多的特性，产生充足的既可作为热载体、又可作为燃料的可燃气体。

2)采用有机固体废弃物作为补充能源，混合油页岩干馏产生更多的可燃气体，克服了油页岩单独干馏产生的可燃气体放出的热量不足以维持其本身干馏所需的热量。

3)干馏炉所用的热载体为经过两级加热的可燃气体，从而克服了固体热载体传输的困难。

4)采取两级加热炉为热载体提供热量，成功并有效利用干馏排放可燃气体中的热值，实现能量的循环利用。

5)循环流化床锅炉运行温度为850～900℃，属于低温燃烧，有效控制了NOx的生成与排放，并且使得半焦固定碳可以得到充分利用，页岩灰中含碳量少，可直接作为建材和化工原料。

6)有机固体废弃物的适应性广，综合利用程度较高。充分利用了干化市政污泥、塑料制品、橡胶制品等生活、生产废弃物，实现废物再利用。

7)本发明实现了油页岩的综合优化利用，极大程度地减少了能量损失，并实现了产品多样化，同时产生页岩油、瓦斯、电等。

8)以干馏炉产生的高温固体废弃物作为循环流化床锅炉燃料，产生的高温烟气汽化锅炉给水，产生的蒸汽用于供热和做功、发电，实现了固体废弃物半焦的回收利用，增加了油页岩干馏利用的附加效益，同时提高能源利用率，减少了油页岩废渣的化学污染及热污染。

9)以可燃气体作为油页岩干馏所需热量的热载体，从而克服固体热载体传输的困难。

10)整个系统油页岩干馏产油率较高，避免了固体废弃物半焦的环境污染问题，从而实现了油页岩资源的洁净、高效利用。

附图说明

图1是本发明的一种油页岩伴有机固体废弃物的多联产利用系统的示意图。

其中，1-料仓、2-干馏炉、3-油气分离装置、4-油罐、5-高温瓦斯加热炉、6-瓦斯净化装置、7-瓦斯储罐、8-瓦斯燃烧器、9-燃气轮机、10-烟筒、11-低温瓦斯加热炉、12-蒸汽轮机、13-换热器、14-循环流化床锅炉和15-给料机。

具体实施方式

以下将结合附图对本发明的构思、具体结构及产生的技术效果作进一步说明，以充分地了解本发明的目的、特征和效果。

如图1所示，干燥、破碎后的油页岩与有机固体废弃物按一定比例混合后送入料仓1，下行进入干馏炉2，低温干馏产生可燃气体、油蒸气和固体废弃物半焦。可燃气体和油蒸气从干馏炉2顶部离开，经油气分离装置3分离成可燃气体和油，可燃气体经瓦斯净化装置6净化后存储于瓦斯储罐7，油存储于油罐4；半焦经给料机15进入循环流化床锅炉14燃烧；瓦斯储罐7将可燃气体分成三部分：第一部分作为气体热载体，经低温瓦斯加热炉11和高温瓦斯加热炉5加热后送入干馏炉2；第二部分作为燃料在瓦斯燃烧器8燃烧，产生的高温烟气用于加热高温瓦斯加热炉5内气体热载体；第三部分送入燃气轮机9燃烧，产生的高温烟气做功、发电后离开燃气轮机9，进入低温瓦斯加热炉11加热气体热载体；循环流化床锅炉14产生的高温烟气加热换热器13内的工质水，产生高温蒸汽进入蒸汽轮机12，用于供热和发电；来自换热器13、低温瓦斯加热炉11和高温瓦斯加热炉5的烟气汇总后一并流入烟筒10；循环流化床锅炉14产生的页岩灰渣可作为建材和化工原料。

以上详细描述了本发明的较佳具体实施例。应当理解，本领域的普通技术人员无需创造性劳动就可以根据本发明的构思作出诸多修改和变化。因此，凡本技术领域中技术人员依本发明的构思在现有技术的基础上通过逻辑分析、推理或者有限的实验可以得到的技术方案，皆应在由权利要求书所确定的保护范围内。

Claims (10)

1.一种油页岩伴有机固体废弃物的多联产利用系统，包括料仓、干馏炉、油气分离装置、油罐，其特征在于，还包括高温瓦斯加热炉、瓦斯净化装置、瓦斯储罐、瓦斯燃烧器、燃气轮机、烟筒、低温瓦斯加热炉、蒸汽轮机、换热器、循环流化床锅炉和给料机；其中，

所述料仓与所述干馏炉连接，用于进样；所述干馏炉的上部与所述油气分离装置连接；所述油气分离装置与所述油罐和所述瓦斯净化装置连接；所述瓦斯净化装置与所述瓦斯储罐连接；所述瓦斯储罐分别与所述瓦斯燃烧器、所述燃气轮机和所述低温瓦斯加热炉连接；所述瓦斯燃烧器和所述低温瓦斯加热炉均与所述高温瓦斯加热炉连接；所述燃气轮机与所述低温瓦斯加热炉连接；所述高温瓦斯加热炉与所述干馏炉连接；

所述干馏炉的下部与所述给料机连接；所述给料机与所述循环流化床锅炉连接；所述循环流化床锅炉经所述换热器与所述蒸汽轮机连接；

所述低温瓦斯加热炉、所述高温瓦斯加热炉和所述换热器均与所述烟筒连接；

所述多联产利用系统使用油页岩与有机固体废弃物的混合物进行干馏。

2.如权利要求1所述的油页岩伴有机固体废弃物的多联产利用系统，其特征在于，所述低温瓦斯加热炉、所述高温瓦斯加热炉和所述换热器均与所述烟筒连接，具体是通过第一三叉管分别与所述高温瓦斯加热炉、所述换热器和第二三叉管相连，所述第二三叉管又分别连接所述低温瓦斯加热炉和所述烟筒。

3.如权利要求1所述的油页岩伴有机固体废弃物的多联产利用系统，其特征在于，所述燃气轮机和所述蒸汽轮机分别连接发电装置或者供热装置。

4.如权利要求1所述的油页岩伴有机固体废弃物的多联产利用系统，其特征在于，所述干馏炉的上部与所述料仓连接。

5.如权利要求1所述的油页岩伴有机固体废弃物的多联产利用系统，其特征在于，所述干馏炉的顶部与所述油气分离装置连接；所述干馏炉的底部与所述给料机连接。

6.一种使用如权利要求1所述的油页岩伴有机固体废弃物的多联产利用系统的工艺，其特征在于，包括以下步骤：

步骤一、将干燥、破碎后的油页岩与有机固体废弃物混合后送入所述料仓；

步骤二、将所述料仓中的油页岩与有机固体废弃物的混合物送入所述干馏炉，进行低温干馏产生可燃气体、油蒸气和固体废弃物半焦；

步骤三、所述步骤二中的所述可燃气体和所述油蒸气从所述干馏炉上部离开，经所述油气分离装置分离成可燃气体和油，所述可燃气体经所述瓦斯净化装置净化后存储于所述瓦斯储罐，所述油存储于所述油罐；

步骤四、所述瓦斯储罐将所述步骤三产生的所述可燃气体分成三部分：第一部分作为气体热载体，经所述低温瓦斯加热炉和所述高温瓦斯加热炉加热后送入所述干馏炉；第二部分作为燃料在所述瓦斯燃烧器燃烧，产生的高温烟气用于加热所述高温瓦斯加热炉内的所述气体热载体；第三部分送入所述燃气轮机燃烧，产生的高温烟气做功后离开所述燃气轮机，进入所述低温瓦斯加热炉加热所述气体热载体。

7.如权利要求6所述的油页岩伴有机固体废弃物的多联产利用系统的工艺，其特征在于，还包括以下步骤：

步骤五、所述步骤二产生的所述固体废弃物半焦经所述给料机进入所述循环流化床锅炉燃烧。

8.如权利要求7所述的油页岩伴有机固体废弃物的多联产利用系统的工艺，其特征在于，还包括以下步骤：

步骤六、所述步骤五中所述循环流化床锅炉燃烧产生的高温烟气加热所述换热器内的工质水，产生高温蒸汽进入所述蒸汽轮机，用于供热和发电。

9.如权利要求8所述的油页岩伴有机固体废弃物的多联产利用系统的工艺，其特征在于，还包括以下步骤：

步骤七、所述步骤六中所述换热器中的烟气、所述步骤四中所述低温瓦斯加热炉和所述高温瓦斯加热炉中的烟气均流入所述烟筒被排出。

10.如权利要求9所述的油页岩伴有机固体废弃物的多联产利用系统的工艺，其特征在于，还包括以下步骤：

步骤八、将所述步骤五中循环流化床锅炉内产生的页岩灰渣作为建材和化工原料加以利用。