專利名稱：油頁巖流化床干餾系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種流化床干餾系統(tǒng)，尤其涉及一種以高含油率、低熱解溫度 的油頁巖為干餾原料的流化床干餾系統(tǒng)，適用于油頁巖干餾/焚燒一體化綜合利 用技術(shù)，可實(shí)現(xiàn)油頁巖資源的高效、潔凈和經(jīng)濟(jì)利用，屬于干餾技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
油頁巖是一種重要的潛在能源，儲(chǔ)量巨大，在化石燃料中它的儲(chǔ)量折算成 發(fā)熱量?jī)H次于煤而列第二位。如果將它折算成頁巖油，世界上頁巖油的儲(chǔ)量約 為4000多億噸，相當(dāng)于目前世界石油儲(chǔ)量的3倍。并且這一數(shù)字將隨著油頁巖 資源進(jìn)一步開發(fā)、利用的加大而加大。根據(jù)2004 2006年全國(guó)性油頁巖資源評(píng) 價(jià)工作結(jié)果，我國(guó)油頁巖7199.37億噸，折算成頁巖油的儲(chǔ)量為476.44億噸。 因此，油頁巖是一種非常重要的替代能源。
油頁巖開發(fā)利用的傳統(tǒng)方式主要包括干餾煉油(中國(guó)頁巖油工業(yè)，石油工 業(yè)出版社，1984年)和在層燃爐、室燃爐內(nèi)燃燒釋熱(蘇聯(lián)燃油頁巖電站鍋爐， 東方電氣評(píng)論，1990年，第1期，44~51頁)兩條途徑。多年運(yùn)行結(jié)果表明，
這兩條單一油頁巖利用方式由于存在燃料利用率低、環(huán)境污染、燃燒技術(shù)不成 熟等若干問題而無法得到有效的推廣。鑒于我國(guó)《能源中長(zhǎng)期發(fā)展規(guī)劃綱要》
和當(dāng)前原油、電力和建材供應(yīng)R趨緊張的形勢(shì)，中國(guó)發(fā)明專利"油頁巖綜合利 用的方法"(ZL 200510024417.2)和"油頁巖的氣熱電三聯(lián)供應(yīng)用系統(tǒng)"(ZL 200510025253.5)提出了油頁巖綜合利用新方案油頁巖首先經(jīng)干餾處理產(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(chǔ)量巨大的油頁巖資源提供一條高效、潔凈的利用途徑。圍繞這兩 項(xiàng)專利，申請(qǐng)?zhí)枮?00710047696.3的中國(guó)發(fā)明專利提供了一種"以濕油頁巖半 焦為燃料的循環(huán)流化床焚燒系統(tǒng)"，以實(shí)現(xiàn)油頁巖干餾固體廢棄物的焚燒利用。而現(xiàn)有油頁巖干餾技術(shù)存在設(shè)備體積龐大、運(yùn)行成本高、產(chǎn)品形式單一、頁巖 油產(chǎn)率低等問題，也無法滿足油頁巖綜合利用系統(tǒng)的需要。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的不足，在現(xiàn)有"油頁巖綜合利用的方法" (中國(guó)發(fā)明專利，ZL 200510024417.2 )和"油頁巖的氣熱電三聯(lián)供應(yīng)用系統(tǒng)"(中 國(guó)發(fā)明專利，ZL 200510025253.5)兩項(xiàng)專利的基礎(chǔ)上，提出一種適合于油頁巖 綜合利用技術(shù)的油頁巖流化床干餾系統(tǒng)，以實(shí)現(xiàn)油頁巖的高效、潔凈和經(jīng)濟(jì)利 用，保證油頁巖綜合利用方案的有效實(shí)施。
為實(shí)現(xiàn)這一目的，在本發(fā)明的流化床干餾系統(tǒng)中，油頁巖首先由給料機(jī)送 入流化床干餾室內(nèi)，在循環(huán)熱灰和過熱蒸汽的加熱和流化作用下充分干餾，產(chǎn) 生的頁巖油、不凝氣與水蒸氣流經(jīng)頂部飛灰分離器除灰后進(jìn)入一、二級(jí)冷卻器 冷凝下來的油水混合物經(jīng)油水分離器后分成頁巖油和水，頁巖油送往頁巖油儲(chǔ) 罐，水凈化后引入第一級(jí)冷卻器內(nèi)；經(jīng)由冷卻器未凝結(jié)的不凝氣含有多種可燃 氣體，具有一定的熱值，送往燃?xì)鈨?chǔ)罐。油頁巖流化床干餾室內(nèi)產(chǎn)生的油頁巖 半焦直接送入油頁巖半焦循環(huán)流化床鍋爐內(nèi)燃燒、放熱，產(chǎn)生的高溫、高壓過 熱蒸汽則一部分作為流化風(fēng)引入流化床干餾室，剩余過熱蒸汽引入汽輪機(jī)-發(fā)電 機(jī)系統(tǒng)內(nèi)做功、發(fā)電，循環(huán)流化床鍋爐的循環(huán)熱灰部分作為干餾熱源導(dǎo)入流化 床干餾室，從而實(shí)現(xiàn)了油頁巖干餾系統(tǒng)與油頁巖半焦焚燒系統(tǒng)的有機(jī)組合。
本發(fā)明系統(tǒng)的組成及連接形式為油頁巖料倉出口與給料機(jī)入口連接，給料 機(jī)出口與流化床干餾室入口連接，流化床干餾室頂部出口與飛灰分離器入口連 接，飛灰分離器出口與第二級(jí)冷卻器氣側(cè)入口連接，第二級(jí)冷卻器氣側(cè)出口與 第一級(jí)冷卻器氣側(cè)入口連接，第一級(jí)冷卻器氣側(cè)出口與燃?xì)鈨?chǔ)罐入口連接，第 二級(jí)冷卻器凝結(jié)液出口與頁巖油儲(chǔ)罐入口直接連接，第一級(jí)冷卻器凝結(jié)液出口 與油水分離器入口連接，油水分離器油出口與頁巖油儲(chǔ)罐入口連接，油水分離 器水出口與水凈化器入口連接，水凈化器出口與第一級(jí)冷卻器給水入口連接， 流化床干餾室固體顆粒出口與循環(huán)流化床燃燒室入口連接，循環(huán)流化床燃燒室 出口與高溫過熱器煙氣入口連接，高溫過熱器煙氣出口與中溫型旋風(fēng)分離器入 口連接，中溫型旋風(fēng)分離器煙氣出口與循環(huán)流化床尾部受熱面煙氣入口連接，中溫型旋風(fēng)分離器灰出口分別與循環(huán)流化床燃燒室循環(huán)灰入口和流化床干餾室 熱灰入口連接，第一級(jí)冷卻器冷卻水出口與第二級(jí)冷卻器冷卻水入口連接，第 二級(jí)冷卻器冷卻水出口與循環(huán)流化床尾部受熱面蒸汽入口連接，循環(huán)流化床尾 部受熱面蒸汽出口與高溫過熱器蒸汽入口連接，高溫過熱器蒸汽出口分別與汽 輪機(jī)-發(fā)電機(jī)系統(tǒng)入口和流化床干餾室流化風(fēng)入口連接。
本發(fā)明的系統(tǒng)工作原理為將高溫過熱器產(chǎn)生的400 500'C過熱蒸汽和中溫
型旋風(fēng)分離器分離下來的600 70(TC循環(huán)灰引入油頁巖流化床干餾室內(nèi)，流化和 加熱流化床干餾室內(nèi)物料，流化床干餾室溫度介于450 50(TC，油頁巖粒徑小于 30mm。油頁巖在流化床干餾室內(nèi)干餾生成的頁巖油和不凝氣與流化床干餾室內(nèi) 的水蒸氣形成的混合氣流經(jīng)頂部飛灰分離器除灰后進(jìn)入第二級(jí)冷卻器，被冷卻 至120±5°C;殘留頁巖油與水蒸汽、不凝氣進(jìn)入第一級(jí)冷卻器，被冷卻至70°C 以下。經(jīng)第一、二級(jí)冷卻器冷凝下來的油水混合物經(jīng)油水分離器后分成頁巖油 和水，頁巖油送往頁巖油儲(chǔ)罐，水經(jīng)水凈化器凈化后引入第一級(jí)冷卻器給水入 口。經(jīng)第一級(jí)冷卻器仍未被冷凝下來的不凝氣含有多種可燃?xì)怏w，具有一定的 熱值，送往燃?xì)鈨?chǔ)罐。油頁巖在流化床干餾室內(nèi)干餾生成的油頁巖半焦送入油 頁巖半焦循環(huán)流化床燃燒室內(nèi)燃燒、放熱。循環(huán)流化床燃燒室內(nèi)產(chǎn)生的高溫?zé)?氣流經(jīng)高溫過熱器和循環(huán)流化床尾部受熱面進(jìn)行換熱，產(chǎn)生的高溫、高壓過熱 蒸汽一部分作為流化風(fēng)引入流化床干餾室，剩余過熱蒸汽引入汽輪機(jī)-發(fā)電機(jī)系 統(tǒng)內(nèi)做功。循環(huán)流化床旋風(fēng)分離器分離下來的循環(huán)熱灰溫度介于600 700'C， 一 部分送往油頁巖流化床干餾室，作為干餾熱源，其余循環(huán)灰返回油頁巖半焦循 環(huán)流化床燃燒室內(nèi)。
本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)是(1)利用流化床作為油頁巖干餾裝置，氣固高度摻混， 換熱效率和干餾效率高；(2)采用循環(huán)灰和過熱蒸汽作為干餾熱源和流化介質(zhì)， 便于與油頁巖干餾產(chǎn)物分離；(3)采用循環(huán)流化床燃燒技術(shù)直接燃燒油頁巖半 焦，燃燒效率高，且屬低溫燃燒，可有效控制NOx和S02的生成與排放；(4) 本系統(tǒng)適用于油頁巖綜合利用方案，實(shí)現(xiàn)了油頁巖資源的科學(xué)利用，具有高的 經(jīng)濟(jì)、社會(huì)和環(huán)境效益，同時(shí)也為其它類似燃料提供了一條干餾/焚燒一體化利 用途徑，具有一定工程應(yīng)用價(jià)值。


圖1為本發(fā)明的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖。
圖1中，1為料倉、2為給料機(jī)、3為流化床干餾室、4為循環(huán)流化床燃燒 室、5為循環(huán)流化床尾部受熱面、6為汽輪機(jī)-發(fā)電機(jī)系統(tǒng)、7為高溫過熱器、8 為中溫型旋風(fēng)分離器、9為飛灰分離器、IO為第二級(jí)冷卻器、11為第一級(jí)冷卻 器，12為燃?xì)鈨?chǔ)罐，13為水凈化器，14為油水分離器，15為頁巖油儲(chǔ)罐。
具體實(shí)施例方式
以下結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的技術(shù)方案作進(jìn)一步描述。
圖l為本發(fā)明的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖。如圖1所示，本發(fā)明系統(tǒng)的連接形式為
油頁巖料倉1出口與給料機(jī)2入口連接，給料機(jī)2出口與流化床干餾室3入口 連接，流化床干餾室3頂部出口與飛灰分離器9入口連接，飛灰分離器9出口 與第二級(jí)冷卻器10氣側(cè)入口連接，第二級(jí)冷卻器10氣側(cè)出口與第一級(jí)冷卻器 ll氣側(cè)入口連接，第一級(jí)冷卻器11氣側(cè)出口與燃?xì)鈨?chǔ)罐12入口連接，第二級(jí) 冷卻器IO凝結(jié)液出口與頁巖油儲(chǔ)罐15入口直接連接，第一級(jí)冷卻器11凝結(jié)液 出口與油水分離器14入口連接，油水分離器14油出口與頁巖油儲(chǔ)罐15入口連 接，油水分離器14水出口與水凈化器13入口連接，水凈化器13出口與第一級(jí) 冷卻器11給水入口連接，流化床干餾室3固體顆粒出口與循環(huán)流化床燃燒室4 入口連接，循環(huán)流化床燃燒室4出口與高溫過熱器7煙氣入口連接，高溫過熱 器7煙氣出口與中溫型旋風(fēng)分離器8入口連接，中溫型旋風(fēng)分離器8煙氣出口 與循環(huán)流化床尾部受熱面5煙氣入口連接，中溫型旋風(fēng)分離器8灰出口分別與 循環(huán)流化床燃燒室4循環(huán)灰入口和流化床干餾室3熱灰入口連接，第一級(jí)冷卻 器11冷卻水出口與第二級(jí)冷卻器10冷卻水入口連接，第二級(jí)冷卻器10冷卻水 出口與循環(huán)流化床尾部受熱面5蒸汽入口連接，循環(huán)流化床尾部受熱面5蒸汽 出口與高溫過熱器7蒸汽入口連接，高溫過熱器7蒸汽出口分別與汽輪機(jī)-發(fā)電 機(jī)系統(tǒng)6入口和流化床干餾室3流化風(fēng)入口連接。
本發(fā)明系統(tǒng)工作原理為將高溫過熱器7產(chǎn)生的400 500'C過熱蒸汽和中溫 型旋風(fēng)分離器8分離下來的600 70(TC循環(huán)灰引入油頁巖流化床干餾室3內(nèi)，流 化和加熱流化床干餾室3內(nèi)物料，流化床干餾室3溫度介于450 50(TC，油頁巖粒徑小于30mm。油頁巖在流化床干餾室3內(nèi)干餾生成頁巖油、不凝氣和油頁巖 半焦。頁巖油、不凝氣與流化床干餾室3內(nèi)的水蒸氣形成的混合氣流經(jīng)頂部飛 灰分離器9除灰后進(jìn)入第二級(jí)冷卻器10，被冷卻至120±5°C，此刻大部分頁巖 油被冷凝下來，送往頁巖油儲(chǔ)罐15。殘留頁巖油與水蒸汽、不凝氣進(jìn)入第一級(jí) 冷卻器ll，被冷卻至7(TC以下，凝結(jié)下來的油水混合物進(jìn)入油水分離器14分成 頁巖油和水，頁巖油送往頁巖油儲(chǔ)罐15，水經(jīng)水凈化器13凈化后引向第一級(jí)冷 卻器11給水入口；經(jīng)第一級(jí)冷卻器11仍未被冷凝下來的不凝氣含有多種可燃?xì)?體，具有一定的熱值，送往燃?xì)鈨?chǔ)罐12。油頁巖在流化床干餾室3內(nèi)干餾生成 的油頁巖半焦送入油頁巖半焦循環(huán)流化床燃燒室4內(nèi)燃燒、放熱，循環(huán)流化床 燃燒室4溫度850~950°C，有效的控制了熱力型NOx的形成和避免爐內(nèi)結(jié)焦， 并由于CaC03在該溫度下煅燒生成CaO， CaO與煙氣中的S02反應(yīng)進(jìn)一步生成 CaS04，抑制了S02的排放。循環(huán)流化床燃燒室4內(nèi)產(chǎn)生的高溫?zé)煔饬鹘?jīng)高溫過 熱器7和循環(huán)流化床尾部受熱面5進(jìn)行換熱，產(chǎn)生的高溫、高壓過熱蒸汽一部 分作為流化風(fēng)引入流化床干餾室3，剩余過熱蒸汽引入汽輪機(jī)-發(fā)電機(jī)系統(tǒng)6內(nèi) 做功。循環(huán)流化床燃燒室4采用中溫型旋風(fēng)分離器8，分離下來的循環(huán)熱灰溫度 介于600 70(TC， 一部分送往油頁巖流化床干餾室3，作為干餾熱源，其余循環(huán) 灰返回油頁巖半焦循環(huán)流化床燃燒室4內(nèi)。
權(quán)利要求
1、一種油頁巖流化床干餾系統(tǒng)，其特征在于油頁巖料倉(1)出口與給料機(jī)(2)入口連接，給料機(jī)(2)出口與流化床干餾室(3)入口連接，流化床干餾室(3)頂部出口與飛灰分離器(9)入口連接，飛灰分離器(9)出口與第二級(jí)冷卻器(10)氣側(cè)入口連接，第二級(jí)冷卻器(10)氣側(cè)出口與第一級(jí)冷卻器(11)氣側(cè)入口連接，第一級(jí)冷卻器(11)氣側(cè)出口與燃?xì)鈨?chǔ)罐(12)入口連接，第二級(jí)冷卻器(10)凝結(jié)液出口與頁巖油儲(chǔ)罐(15)入口直接連接，第一級(jí)冷卻器(11)凝結(jié)液出口與油水分離器(14)入口連接，油水分離器(14)油出口與頁巖油儲(chǔ)罐(15)入口連接，油水分離器(14)水出口與水凈化器(13)入口連接，水凈化器(13)出口與第一級(jí)冷卻器(11)給水入口連接，流化床干餾室(3)固體顆粒出口與循環(huán)流化床燃燒室(4)入口連接，循環(huán)流化床燃燒室(4)出口與高溫過熱器(7)煙氣入口連接，高溫過熱器(7)煙氣出口與中溫型旋風(fēng)分離器(8)入口連接，中溫型旋風(fēng)分離器(8)煙氣出口與循環(huán)流化床尾部受熱面(5)煙氣入口連接，中溫型旋風(fēng)分離器(8)灰出口分別與循環(huán)流化床燃燒室(4)循環(huán)灰入口和流化床干餾室(3)熱灰入口連接，第一級(jí)冷卻器(11)冷卻水出口與第二級(jí)冷卻器(10)冷卻水入口連接，第二級(jí)冷卻器(10)冷卻水出口與循環(huán)流化床尾部受熱面(5)蒸汽入口連接，循環(huán)流化床尾部受熱面(5)蒸汽出口與高溫過熱器(7)蒸汽入口連接，高溫過熱器(7)蒸汽出口分別與汽輪機(jī)-發(fā)電機(jī)系統(tǒng)(6)入口和流化床干餾室(3)流化風(fēng)入口連接。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1的油頁巖流化床干餾系統(tǒng)，其特征在于所述流化床干餾 室(3)以過熱蒸汽為流化介質(zhì)。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種油頁巖流化床干餾系統(tǒng)，以高含油率、低熱解溫度的油頁巖為干餾原料，利用高溫過熱蒸汽和循環(huán)熱灰流化、加熱流化床干餾室內(nèi)油頁巖，生成的頁巖油和不凝氣與流化床干餾室內(nèi)的水蒸氣的混合氣流經(jīng)除灰后進(jìn)入冷卻器冷凝下來的油水混合物經(jīng)油水分離器后分成頁巖油和水，頁巖油送往頁巖油儲(chǔ)罐，水經(jīng)凈化后引入冷卻器內(nèi)；經(jīng)由冷卻器未凝結(jié)的不凝氣送往燃?xì)鈨?chǔ)罐。流化床干餾室內(nèi)產(chǎn)生的油頁巖半焦直接送入油頁巖半焦循環(huán)流化床鍋爐內(nèi)燃燒、放熱，產(chǎn)生的過熱蒸汽一部分作為流化床干餾室的流化風(fēng)，剩余過熱蒸汽引入汽輪機(jī)-發(fā)電機(jī)系統(tǒng)內(nèi)做功、發(fā)電，鍋爐的部分循環(huán)灰作為流化床干餾室熱源。本發(fā)明可實(shí)現(xiàn)油頁巖的高效、潔凈、經(jīng)濟(jì)的綜合利用。
文檔編號(hào)C10B53/00GK101440293SQ20081020439
公開日2009年5月27日 申請(qǐng)日期2008年12月11日 優(yōu)先權(quán)日2008年12月11日
發(fā)明者嚴(yán)君偉, 劉加勛, 劉建國(guó), 姜秀民, 崔志剛, 韓向新 申請(qǐng)人:上海交通大學(xué)