專利名稱：油頁巖鼓泡床干餾及半焦循環(huán)流化床燃燒組合系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于油頁巖資源利用技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種油頁巖干餾及半焦燃燒組合系統(tǒng)，具體涉及一種以鼓泡床作為油頁巖干餾爐、以循環(huán)流化床作為半焦燃燒利用裝置、以循環(huán)流化床燃燒生成的熱灰和循環(huán)熱瓦斯共同作為干餾爐熱載體的油頁巖組合利用系統(tǒng)，用于煉油、制煤氣和供熱等，實(shí)現(xiàn)油頁巖綜合利用。
背景技術(shù)：
油頁巖是一種高灰分、低熱值的固體可燃有機(jī)礦體，低溫干餾可獲得類似天然石油的頁巖油。在化石燃料中它的儲量折算成發(fā)熱量僅次于煤而列第二位，將它折算成頁巖油，世界上頁巖油儲量約為4000多億噸，相當(dāng)于目前世界石油儲量的3倍；我國油頁巖資源為7199. 37億噸，折算成頁巖油的儲量為476. 44億噸。油頁巖的開發(fā)利用已有200多年歷史，主要利用途徑是煉制頁巖油(中國頁巖油工業(yè)，石油工業(yè)出版社，1984年)和直接燃燒發(fā)電、供熱(蘇聯(lián)燃油頁巖電站鍋爐，東方電氣評論，1990年，第1期，44 51頁)，這種單一產(chǎn)品利用形式由于存在資源利用率低、技術(shù)不成熟、環(huán)境污染嚴(yán)重、抗市場經(jīng)濟(jì)性沖擊能力差等若干問題，難以持續(xù)發(fā)展。鑒于我國 《能源中長期發(fā)展規(guī)劃綱要》和當(dāng)前原油、電力和建材供應(yīng)日趨緊張的形勢，中國發(fā)明專利 “油頁巖綜合利用的方法”(ZL2005100M417. 2)和“油頁巖的氣熱電三聯(lián)供應(yīng)用系統(tǒng)”(ZL 200510025253. 5)從不同角度先后提出了油頁巖綜合利用新方法油頁巖首先干餾產(chǎn)生頁巖油和燃?xì)猓桓绅s生成的油頁巖半焦廢料與油頁巖細(xì)渣按一定比例混合后送入循環(huán)流化床內(nèi)燃燒，產(chǎn)生的蒸汽引入傳統(tǒng)的汽輪機(jī)-發(fā)電機(jī)系統(tǒng)供熱、發(fā)電；循環(huán)流化床排出的頁巖灰經(jīng)處理后用作建筑、化工等行業(yè)的原材料。這種綜合利用方法將為儲量巨大的油頁巖資源提供一條高效、潔凈的利用途徑。在油頁巖綜合利用方法實(shí)現(xiàn)過程中，干餾技術(shù)的選擇以及系統(tǒng)內(nèi)部各部件之間的銜接形式是非常重要的技術(shù)問題。目前中國油頁巖干餾技術(shù)以撫順式爐為主，由于其通過燃燒半焦和不凝氣產(chǎn)生的熱量來干餾油頁巖，造成頁巖油收率低、煤氣品質(zhì)差等問題，嚴(yán)重制約了該技術(shù)的推廣和大型化發(fā)展；該干餾爐底部采用水密封和水冷卻半焦，使得具有一定熱值的半焦因含水量過高而無法送入循環(huán)流化床內(nèi)得到進(jìn)一步的利用，造成資源的浪費(fèi)和水資源的污染；受干餾爐內(nèi)部顆粒分布特性、溫度分布和阻力特性的影響，小于12mm的小顆粒油頁巖因無法干餾而作為尾礦處理，造成約20%的頁巖油資源浪費(fèi)。而國外的油頁巖利用技術(shù)由于存在設(shè)備復(fù)雜、資源利用率低、產(chǎn)品形式單一、或油品質(zhì)差等缺點(diǎn)而無法實(shí)現(xiàn)油頁巖高效、清潔綜合利用。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的就是為了克服上述現(xiàn)有技術(shù)存在的缺陷而提供一種可成功實(shí)現(xiàn)油頁巖干餾爐與半焦燃燒裝置的有機(jī)結(jié)合，有助于提高頁巖油和瓦斯品質(zhì)，并能夠有效降低系統(tǒng)能量損失和環(huán)境污染的油頁巖鼓泡床干餾及半焦循環(huán)流化床燃燒組合系統(tǒng)。
本發(fā)明的目的可以通過以下技術(shù)方案來實(shí)現(xiàn)油頁巖鼓泡床干餾及半焦循環(huán)流化床燃燒組合系統(tǒng)，該組合系統(tǒng)包括鼓泡床、瓦斯儲罐、油水分離器、氣液分離器、油頁巖倉、循環(huán)瓦斯換熱器、氣固分離器、頁巖灰倉、返料閥、外置式氣固換熱器、瓦斯燃燒器、循環(huán)流化床、尾部受熱面，上述組件采用以下方式連接油頁巖倉出口與鼓泡床油頁巖入口連接，鼓泡床溢流口與循環(huán)流化床半焦入口連接，鼓泡床上部出口與循環(huán)瓦斯換熱器煙氣入口連接，循環(huán)瓦斯換熱器煙氣出口與氣液分離器入口連接，氣液分離器瓦斯出口與瓦斯儲罐入口連接，瓦斯儲罐出口分別與循環(huán)瓦斯換熱器瓦斯入口和瓦斯燃燒器瓦斯入口連接，循環(huán)瓦斯換熱器瓦斯出口與外置式氣固換熱器瓦斯入口連接，外置式氣固換熱器瓦斯出口與鼓泡床下部循環(huán)瓦斯入口連接，氣液分離器油水混合液出口與油水分離器入口連接，油水分離器水出口與氣液分離器冷卻水入口連接，油水分離器底部油污泥出口與鼓泡床油污泥入口連接，瓦斯燃燒器煙氣出口與循環(huán)流化床煙氣入口連接，循環(huán)流化床底渣出口與外置式氣固換熱器灰入口連接，循環(huán)流化床上部出口與氣固分離器入口連接，氣固分離器頁巖灰出口與頁巖灰倉入口連接，頁巖灰倉出口分三路分別與外置式氣固換熱器灰入口、返料閥灰入口和鼓泡床熱灰入口連接，返料閥灰出口與循環(huán)流化床灰入口連接，氣固分離器煙氣出口與尾部受熱面煙氣入口連接。所述的鼓泡床作為油頁巖干餾爐，以半焦循環(huán)流化床燃燒產(chǎn)生的熱灰和循環(huán)瓦斯作為熱載體。所述的鼓泡床干餾產(chǎn)生的半焦直接送入循環(huán)流化床內(nèi)燃燒。所述的油水分離器分離形成頁巖油、水和油污泥，頁巖油外供，分離出來的水作為冷卻水返回氣液分離器，油水分離器底部沉積的油污泥間斷性地送往鼓泡床重新受熱以回收油污泥中的頁巖油，實(shí)現(xiàn)冷凝水與油污泥的資源利用與處理。本發(fā)明系統(tǒng)工作原理為0 20mm的油頁巖顆粒存于油頁巖倉內(nèi)，下行進(jìn)入鼓泡床；鼓泡床底部溫度控制在450 600°C范圍內(nèi)，所需要的熱量來自循環(huán)流化床燃燒產(chǎn)生的飛灰和經(jīng)循環(huán)瓦斯換熱器與外置式氣固換熱器加熱的循環(huán)瓦斯，進(jìn)入鼓泡床的飛灰和循環(huán)瓦斯溫度分別在700°C和650°C以上；油頁巖在鼓泡床內(nèi)熱解產(chǎn)生頁巖油蒸汽、水蒸汽、瓦斯和半焦，頁巖油蒸汽、水蒸汽、瓦斯組成的氣態(tài)物與循環(huán)瓦斯和少量固體粉末一起由鼓泡床頂部導(dǎo)入氣液分離器，冷凝下來的頁巖油、水與固體粉末一起由氣液分離器底部出口進(jìn)入油水分離器，分離形成頁巖油、水和油污泥，頁巖油外供，分離出來的水作為冷卻水返回氣液分離器，油水分離器底部沉積的油污泥間斷性地送往鼓泡床重新受熱以回收油污泥中的頁巖油；氣液分離器排出的瓦斯導(dǎo)入瓦斯儲罐，分三路排出一部分作為燃料送入瓦斯燃燒器，一部分作為熱載體經(jīng)循環(huán)瓦斯換熱器、外置式氣固換熱器加熱至650°C以上后由鼓泡床底部送入鼓泡床，剩余瓦斯外供；鼓泡床產(chǎn)生的半焦溫度介于450 600°C，由其溢流口排出進(jìn)入循環(huán)流化床內(nèi)燃燒、放熱，產(chǎn)生的底渣排入外置式氣固換熱器，燃燒產(chǎn)生的煙氣與瓦斯燃燒器燃燒產(chǎn)生的煙氣一起攜帶飛灰由循環(huán)流化床出口進(jìn)入氣固分離器，分離下來飛灰落入頁巖灰倉存放，頁巖灰倉飛灰出口分成三路一路作為熱載體送入鼓泡床，一路作為循環(huán)灰送入返料閥，剩余飛灰全部送入外置式氣固換熱器；氣固分離器排出的熱煙氣流經(jīng)尾部受熱面，最后排入大氣；尾部受熱面產(chǎn)生高溫蒸汽用于供熱和發(fā)電；外置式氣固換熱器排出的冷灰作為建筑和化工行業(yè)的原料。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下優(yōu)點(diǎn)
(1)實(shí)現(xiàn)了油頁巖資源的煉油、制瓦斯、發(fā)電、供熱、建材的科學(xué)利用以及工業(yè)污水、油污泥的循環(huán)利用，具有高的經(jīng)濟(jì)、社會和環(huán)境效益；(2)以頁巖灰和瓦斯作為干餾熱載體，提高了干餾產(chǎn)品的品質(zhì)；(3)油頁巖干餾產(chǎn)生的高溫半焦直接輸送入循環(huán)流化床內(nèi)燃燒處理，減少了中途能量損失和環(huán)境污染；(4)采用循環(huán)流化床燃燒處理油頁巖半焦，燃燒效率高，且屬低溫燃燒，可有效控制熱力NOx的生成與排放，同時有利于保持頁巖灰渣的活性，便于進(jìn)一步利用。


圖1為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖。圖中，1為鼓泡床，2為瓦斯儲罐，3為油水分離器，4為氣液分離器，5為油頁巖倉， 6為循環(huán)瓦斯換熱器，7為氣固分離器，8為頁巖灰倉，9為返料閥，10為外置式氣固換熱器， 11為瓦斯燃燒器，12為循環(huán)流化床，13為尾部受熱面。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施例對本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)說明。實(shí)施例油頁巖鼓泡床干餾及半焦循環(huán)流化床燃燒組合系統(tǒng)，其結(jié)構(gòu)如圖1所示，該組合系統(tǒng)包括鼓泡床1、瓦斯儲罐2、油水分離器3、氣液分離器4、油頁巖倉5、循環(huán)瓦斯換熱器 6、氣固分離器7、頁巖灰倉8、返料閥9、外置式氣固換熱器10、瓦斯燃燒器11、循環(huán)流化床 12、尾部受熱面13，系統(tǒng)各組成部件連接方式為油頁巖倉5出口與鼓泡床1油頁巖入口連接，鼓泡床1溢流口與循環(huán)流化床12半焦入口連接，鼓泡床1上部出口與循環(huán)瓦斯換熱器 6煙氣入口連接，循環(huán)瓦斯換熱器6煙氣出口與氣液分離器4入口連接，氣液分離器4瓦斯出口與瓦斯儲罐2入口連接，瓦斯儲罐2出口分別與循環(huán)瓦斯換熱器6瓦斯入口和瓦斯燃燒器11瓦斯入口連接，循環(huán)瓦斯換熱器6瓦斯出口與外置式氣固換熱器10瓦斯入口連接， 外置式氣固換熱器10瓦斯出口與鼓泡床1下部循環(huán)瓦斯入口連接，氣液分離器4油水混合液出口與油水分離器3入口連接，油水分離器3水出口與氣液分離器4冷卻水入口連接，油水分離器3底部油污泥出口與鼓泡床1油污泥入口連接，瓦斯燃燒器11煙氣出口與循環(huán)流化床12煙氣入口連接，循環(huán)流化床12底渣出口與外置式氣固換熱器10灰入口連接，循環(huán)流化床12上部出口與氣固分離器7入口連接，氣固分離器7頁巖灰出口與頁巖灰倉8入口連接，頁巖灰倉8出口分三路分別與外置式氣固換熱器10灰入口、返料閥9灰入口和鼓泡床1熱灰入口連接，返料閥9灰出口與循環(huán)流化床12灰入口連接，氣固分離器7煙氣出口與尾部受熱面13煙氣入口連接。本發(fā)明油頁巖鼓泡床干餾、半焦循環(huán)流化床燃燒組合系統(tǒng)的工作原理為0 20mm的油頁巖顆粒存于油頁巖倉5內(nèi)，下行進(jìn)入鼓泡床1 ；鼓泡床1底部溫度控制在450 600°C范圍內(nèi)，所需要的熱量來自循環(huán)流化床12燃燒產(chǎn)生的飛灰和經(jīng)循環(huán)瓦斯換熱器6與外置式氣固換熱器10加熱的循環(huán)瓦斯，進(jìn)入鼓泡床1的飛灰和循環(huán)瓦斯溫度分別在700°C 和650°C以上；油頁巖在鼓泡床1內(nèi)熱解產(chǎn)生頁巖油蒸汽、水蒸汽、瓦斯和半焦，頁巖油蒸汽、水蒸汽、瓦斯組成的氣態(tài)物與循環(huán)瓦斯和少量固體粉末一起由鼓泡床1頂部導(dǎo)入氣液分離器4，冷凝下來的頁巖油、水與固體粉末一起由氣液分離器4底部出口進(jìn)入油水分離器 3，分離形成頁巖油、水和油污泥，頁巖油外供，分離出來的水作為冷卻水返回氣液分離器4， 油水分離器3底部沉積的油污泥間斷性地送往鼓泡床1重新受熱以回收油污泥中的頁巖油；氣液分離器3排出的瓦斯導(dǎo)入瓦斯儲罐2，分三路排出一部分作為燃料送入瓦斯燃燒器11，一部分作為熱載體經(jīng)循環(huán)瓦斯換熱器6、外置式氣固換熱器10加熱至650°C以上后由鼓泡床1底部送入鼓泡床1，剩余瓦斯外供；鼓泡床1產(chǎn)生的半焦溫度介于450 600°C，由其溢流口排出進(jìn)入循環(huán)流化床12內(nèi)燃燒、放熱，產(chǎn)生的底渣排入外置式氣固換熱器10，燃燒產(chǎn)生的煙氣與瓦斯燃燒器11燃燒產(chǎn)生的煙氣一起攜帶飛灰由循環(huán)流化床12出口進(jìn)入氣固分離器7，分離下來飛灰落入頁巖灰倉8存放，頁巖灰倉8飛灰出口分成三路一路作為熱載體送入鼓泡床1，一路作為循環(huán)灰送入返料閥9，剩余飛灰全部送入外置式氣固換熱器 10 ；氣固分離器7排出的熱煙氣流經(jīng)尾部受熱面13，最后排入大氣；尾部受熱面13產(chǎn)生高溫蒸汽用于供熱和發(fā)電；外置式氣固換熱器10排出的冷灰作為建筑和化工行業(yè)的原料。
權(quán)利要求
1.油頁巖鼓泡床干餾及半焦循環(huán)流化床燃燒組合系統(tǒng)，其特征在于，該組合系統(tǒng)包括鼓泡床(1)、瓦斯儲罐(2)、油水分離器(3)、氣液分離器(4)、油頁巖倉(5)、循環(huán)瓦斯換熱器(6)、氣固分離器(7)、頁巖灰倉(8)、返料閥(9)、外置式氣固換熱器(10)、瓦斯燃燒器(11)、 循環(huán)流化床(12)、尾部受熱面(13)，上述組件采用以下方式連接油頁巖倉( 出口與鼓泡床(1)油頁巖入口連接，鼓泡床(1)溢流口與循環(huán)流化床(1 半焦入口連接，鼓泡床(1)上部出口與循環(huán)瓦斯換熱器(6)煙氣入口連接，循環(huán)瓦斯換熱器(6)煙氣出口與氣液分離器 ⑷入口連接，氣液分離器⑷瓦斯出口與瓦斯儲罐(2)入口連接，瓦斯儲罐(2)出口分別與循環(huán)瓦斯換熱器(6)瓦斯入口和瓦斯燃燒器(11)瓦斯入口連接，循環(huán)瓦斯換熱器(6)瓦斯出口與外置式氣固換熱器(10)瓦斯入口連接，外置式氣固換熱器(10)瓦斯出口與鼓泡床(1)下部循環(huán)瓦斯入口連接，氣液分離器(4)油水混合液出口與油水分離器(3)入口連接，油水分離器(3)水出口與氣液分離器(4)冷卻水入口連接，油水分離器(3)底部油污泥出口與鼓泡床(1)油污泥入口連接，瓦斯燃燒器(11)煙氣出口與循環(huán)流化床(12)煙氣入口連接，循環(huán)流化床(1 底渣出口與外置式氣固換熱器(10)灰入口連接，循環(huán)流化床(12) 上部出口與氣固分離器(7)入口連接，氣固分離器(7)頁巖灰出口與頁巖灰倉(8)入口連接，頁巖灰倉(8)出口分三路分別與外置式氣固換熱器(10)灰入口、返料閥(9)灰入口和鼓泡床(1)熱灰入口連接，返料閥(9)灰出口與循環(huán)流化床(1 灰入口連接，氣固分離器(7)煙氣出口與尾部受熱面(1 煙氣入口連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的油頁巖鼓泡床干餾及半焦循環(huán)流化床燃燒組合系統(tǒng)，其特征在于，所述的鼓泡床(1)作為油頁巖干餾爐，以半焦循環(huán)流化床(1 燃燒產(chǎn)生的熱灰和循環(huán)瓦斯作為熱載體。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的油頁巖鼓泡床干餾及半焦循環(huán)流化床燃燒組合系統(tǒng)，其特征在于，所述的鼓泡床(1)干餾產(chǎn)生的半焦直接送入循環(huán)流化床(1 內(nèi)燃燒。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的油頁巖鼓泡床干餾及半焦循環(huán)流化床燃燒組合系統(tǒng)，其特征在于，所述的油水分離器(3)分離形成頁巖油、水和油污泥，頁巖油外供，分離出來的水作為冷卻水返回氣液分離器G)，油水分離器(3)底部沉積的油污泥間斷性地送往鼓泡床(1) 重新受熱以回收油污泥中的頁巖油，實(shí)現(xiàn)冷凝水與油污泥的資源利用與處理。
全文摘要
本發(fā)明涉及油頁巖鼓泡床干餾及半焦循環(huán)流化床燃燒組合系統(tǒng)，以鼓泡床作為油頁巖干餾爐、以循環(huán)流化床作為半焦燃燒利用裝置、以循環(huán)流化床燃燒生成的熱灰和循環(huán)熱瓦斯共同作為干餾爐熱載體，油頁巖顆粒在鼓泡床內(nèi)受熱分解，產(chǎn)生的氣態(tài)物經(jīng)氣液分離器、油水分離器分離成瓦斯、頁巖油、水和油污泥，鼓泡床底部排出的半焦直接送入循環(huán)流化床內(nèi)燃燒，產(chǎn)生的高溫?zé)煔馀c瓦斯燃燒器排入的高溫?zé)煔饣旌虾筮M(jìn)入氣固分離器，分離下來的飛灰分別送往鼓泡床、返料閥和外置式氣固換熱器，除塵后的煙氣流經(jīng)尾部受熱面，最后排入大氣，尾部受熱面產(chǎn)生的蒸汽用于發(fā)電、供熱。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明能提高頁巖油和瓦斯品質(zhì)，有效降低系統(tǒng)能量損失和環(huán)境污染。
文檔編號C10B53/06GK102295941SQ20111021750
公開日2011年12月28日 申請日期2011年7月29日 優(yōu)先權(quán)日2011年7月29日
發(fā)明者劉建國, 姜秀民, 張磊, 韓向新, 黃一茹 申請人:上海交通大學(xué)