CN1292055C - 油页岩的气热电三联供应用系统 - Google Patents

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Abstract

一种油页岩的气热电三联供应用系统，由油页岩气热电联供子系统和油页岩半焦热电联供子系统两部分组成。油页岩在气化流化床内受热分解，形成的可燃气体一部分送往燃气轮机做功发电，排出的热烟气分别送往气化流化床和废热锅炉，其余可燃气体经冷凝器冷却，冷凝下来的页岩油送往油罐，除油后的燃气送往燃气储罐以便外供，从而实现气热电联供；油页岩半焦颗粒在循环流化床内燃烧，产生的高温、高压水蒸汽进入抽汽式汽轮机内做功发电，从抽汽式汽轮机抽出的蒸汽用于热网供热，实现热电联供；油页岩半焦在循环流化床中燃烧生成的底渣和飞灰可作为建筑原材料。本发明为储量巨大的油页岩资源提供了一条高效、经济、洁净的综合利用途径。

Description

油页岩的气热电三联供应用系统
技术领域
本发明涉及一种气热电三联供应用系统，尤其涉及一种以油页岩为燃料的气热电三联供应用系统，用于制取煤气、供热和发电，实现油页岩的综合利用，属于新能源利用领域。
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，世界上油页岩的储量约为4750亿吨，相当于目前世界天然原油探明可采储量的5.4倍。油页岩的开发应用已有200多年历史，起初由于油页岩含有很高的矿物质成份，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)和采用悬浮燃烧方式直接燃烧发电(苏联燃油页岩电站锅炉，东方电气评论，1990年，第1期，44～51页)：油页岩单一炼油的利用方式，由于成本较高，资源利用率差，抗市场经济性冲击的能力差，难于持续发展；而油页岩作为燃料直接在层燃炉或室燃炉中燃烧由于存在炉膛内结焦、辐射受热面金属腐蚀严重、对流受热面积灰、机械不完全燃烧热损失大、难以燃用低热值油页岩等问题，也同样难以发展。油页岩循环流化床燃烧解决了油页岩在层燃炉、室燃炉及流化床燃烧过程中暴露出来的问题，是油页岩燃烧利用的有效方式(65t/h示范性油页岩循环流化床电厂锅炉运行实践.中国电机工程学报，2001年，第2期，69～73页)，但问题是未能实现油页岩资源的优化合理经济高效利用。
发明内容
本发明的目的在于针对现有油页岩资源利用技术的不足，提出一种油页岩的气热电三联供应用系统，实现油页岩资源的制气、发电、供热全方位的综合优化利用，并可灵活的选择分立或组合运行，具有较高的经济、社会和环境效益。
为实现这一目的，本发明的气热电三联供系统由油页岩气热电联供子系统和油页岩半焦热电联供子系统两部分组成。在油页岩气热电联供子系统中，油页岩在气化流化床内受热分解，形成的可燃气体一部分送往燃气轮机做功发电，排出的热烟气分别送往气化流化床和废热锅炉，其余可燃气体经冷凝器冷却，冷凝下来的页岩油送往油罐，除油后的燃气送往燃气储罐，以便外供，从而实现气热电联供；在油页岩半焦热电联供子系统中，来自油页岩气热电联供子系统的油页岩半焦颗粒在循环流化床内燃烧，产生的高温、高压水蒸汽进入抽汽式汽轮机内做功发电，从抽汽式汽轮机抽出的蒸汽用于热网供热，实现热电联供；油页岩半焦在循环流化床中燃烧生成的底渣和飞灰可作为建筑原材料。
本发明中油页岩气热电联供子系统的组成及连接形式为：料仓出口与给料机入口连接，给料机出口与气化流化床燃料入口连接，气化流化床上部的气体出口与分离器入口连接，气化流化床下面的半焦出口与循环流化床燃料入口连接；分离器上部的气体出口与燃气净化装置入口连接，分离器下面的灰出口与循环流化床燃料入口连接，燃气净化装置出口分别与冷凝器和燃气轮机入口连接，冷凝器出口分别与燃气储罐和油罐入口连接，燃气轮机出口则分别与气化流化床下部的风箱和废热锅炉入口连接。本发明中油页岩半焦热电联供子系统的组成及连接形式为：受热面安装在循环流化床内部，受热面出口与抽汽式汽轮机入口连接，抽汽式汽轮机出口与热网入口连接。
油页岩气热电联供子系统工作原理为：经破碎、筛分后的颗粒粒度介于0～10mm的油页岩储存于料仓内，由给料机送入油页岩气化流化床；气化流化床所需要的热源来自燃气轮机排出的温度约500℃的热烟气；油页岩在气化流化床内热解产生的可燃气体携带细小油页岩半焦颗粒由炉顶排出后进入分离器；经分离器分离下来的油页岩半焦颗粒与从气化流化床溢流口排出的油页岩半焦颗粒一起进入油页岩半焦热电联供子系统的循环流化床燃烧室内，而经过分离器除尘净化的可燃气体进入燃气净化装置；净化后的可燃气体一部分进入燃气轮机燃烧，驱动燃气轮机做功、发电，做功后的热烟气一部分送回气化流化床作为热解热源，其余热烟气引入废热锅炉；另一部分可燃气体进入冷凝器内，冷凝下来的页岩油送往油罐，剩余的燃气送往燃气储罐，以便外供。从而本系统实现了气热电联供。
油页岩半焦热电联供子系统工作原理为：来自于油页岩气热电联供子系统的热的油页岩半焦颗粒在循环流化床内燃烧，炉膛温度维持在850℃～1050℃；燃烧产生的高温烟气加热炉膛和尾部烟道内的受热面，产生高温、高压水蒸气；高温高压水蒸气进入抽汽式汽轮机内膨胀做功、发电，从抽汽式汽轮机中抽出的部分蒸汽送入热网供热，实现热电联供；油页岩半焦在循环流化床中燃烧生成的底渣和飞灰可作为建筑原材料。
本发明的优点是：(1)实现了油页岩资源的制煤气、发电、供热、建材的全方位的综合优化利用，科学利用资源，具有高的经济、社会和环境效益；(2)利用油页岩热解温度低的特点，将燃气轮机排出的热烟气作为油页岩热解热源而引入油页岩气化流化床内，这种方式即可以制取煤气和发电，又可以回收废热，实现气热电联供，换热效率高；(3)采用循环流化床燃烧技术直接燃烧由油页岩气热电联供子系统制成的热油页岩半焦，结构简单，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，同时有利于保持灰渣的活性；(4)本发明中油页岩气热电联供子系统和油页岩半焦热电联供子系统即可分立运行，又可组合使用，具有一定的灵活性；(5)本系统即适用于油页岩的综合利用，也为其他热解温度低且低灰分的燃料提供了一条综合利用的途径，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为气化流化床、4为循环流化床、5为受热面、6为热网、7为抽汽式汽轮机、8为分离器、9为燃气净化装置、10为燃气储罐、11为冷凝器，12为油罐、13为燃气轮机、14为废热锅炉。
具体实施方式
以下结合图1对本发明的技术方案作进一步描述。
如图1所示，本发明气热电三联供应用系统分为油页岩半焦热电联供子系统A和油页岩气热电联供子系统B两部分。系统B的连接形式为：料仓1出口与给料机2入口连接；给料机2出口与气化流化床3燃料入口连接；气化流化床3上部的气体出口与分离器8入口连接，气化流化床3下面的半焦出口与循环流化床4燃料入口连接；分离器8上部的气体出口与燃气净化装置9入口连接，分离器8下面的灰出口与循环流化床4燃料入口连接；燃气净化装置9出口分别与冷凝器11和燃气轮机13入口连接；冷凝器11出口分别与燃气储罐10和油罐12入口连接；燃气轮机13出口分别与气化流化床3下部的风箱和废热锅炉14入口连接。系统A的连接形式为：受热面5安装在循环流化床4内部；受热面5出口与抽汽式汽轮机7入口连接；抽汽式汽轮机7出口与热网6入口连接。
油页岩气热电联供子系统工作原理为：经破碎、筛分后的颗粒粒度介于0～10mm的油页岩储存于料仓1内，由给料机2送入油页岩气化流化床3；气化流化床3所需要的热源来自燃气轮机13排出的温度约500℃的热烟气；油页岩在气化流化床3内热解产生的可燃气体携带细小油页岩半焦颗粒由炉顶排出后进入分离器8；经分离器8分离下来的油页岩半焦颗粒与从气化流化床3溢流口排出的油页岩半焦颗粒一起进入油页岩半焦热电联供子系统的循环流化床4燃烧室内，而经过分离器8除尘净化的可燃气体进入燃气净化装置9；净化后的可燃气体一部分进入燃气轮机13燃烧，驱动燃气轮机13做功、发电，做功后的热烟气一部分送回气化流化床3作为热解热源，其余热烟气引入废热锅炉14；另一部分可燃气体进入冷凝器11，冷凝下来的页岩油送往油罐12，除油后的燃气送往燃气储罐10，以便外供。从而本系统实现了气热电联供。
油页岩半焦热电联供子系统工作原理为：来自于油页岩气热电联供子系统的热的油页岩半焦颗粒在循环流化床4内燃烧，炉膛温度维持在850℃～1050℃；燃烧产生的高温烟气加热炉膛和尾部烟道内的受热面5，产生高温、高压水蒸气；高温高压水蒸气进入抽汽式汽轮机7内做功、发电，从抽汽式汽轮机7中抽出的部分蒸汽送入热网6供热，实现热电联供；油页岩半焦在循环流化床4中燃烧生成的底渣和飞灰可作为建筑原材料。

Claims (1)

1、一种油页岩的气热电三联供应用系统，其特征在于由油页岩气热电联供子系统和油页岩半焦热电联供子系统两部分组成，油页岩气热电联供子系统中：料仓(1)出口与给料机(2)入口连接，给料机(2)出口与气化流化床(3)燃料入口连接，气化流化床(3)上部的气体出口与分离器(8)入口连接，气化流化床(3)下面的半焦出口与循环流化床(4)燃料入口连接，分离器(8)上部的气体出口与燃气净化装置。(9)入口连接，分离器。(8)下面的灰出口与循环流化床(4)燃料入口连接，燃气净化装置(9)出口分别与冷凝器(11)和燃气轮机(13)入口连接，冷凝器(11)出口分别与燃气储罐(10)和油罐(12)入口连接，燃气轮机(13)出口分别与气化流化床(3)下部的风箱和废热锅炉(14)入口连接；油页岩气热电联供子系统中：受热面(5)安装在循环流化床(4)内部，受热面(5)出口与抽汽式汽轮机(7)入口连接，抽汽式汽轮机(7)出口与热网(6)入口连接。
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