專利名稱：一種油頁巖干燥、加熱、煉油、半焦燃燒一體化裝置的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及油頁巖資源綜合利用技術領域，是一種油頁巖干燥、加熱、煉油、半焦燃燒一體化裝置。該一體化裝置亦可用于煤、油砂、廢舊輪胎、石油焦、有機廢料和生物質。
背景技術：
油頁巖是一種重要的能源資源。世界各大洲都發(fā)現(xiàn)了油頁巖礦床，其數(shù)量已超過600個油頁巖盆地。在世界范圍內(nèi)，油頁巖儲量折成發(fā)熱量僅次于煤炭位列第二位；折算成頁巖油相當于4750億噸，為天然石油可采儲量的5.4倍，是當前石油、煤、天然氣的理想替代能源。中國油頁巖遠景資源量約2萬億噸，折頁巖油800億噸，為石油剩余可采儲量25億噸的32倍，居世界第四位。1989年探明的儲量315.67億噸，在最近新一輪資源評價中，我國確認資源總量7199億噸，折頁巖油476億噸。油頁巖是一種富含有機質，具有微細層理，可以燃燒的細粒沉積巖。油頁巖中有機質的絕大部分是不溶于普通有機溶劑的成油物質，俗稱油母。因此，油頁巖又稱油母頁巖。作為一種能源資源，油頁巖開發(fā)利用主要技術路線，一是干餾煉油，二是直接燃燒發(fā)電。油頁巖干餾煉油屬于低溫干餾技術，即在隔絕空氣或氧氣的情況下將油頁巖在干餾爐內(nèi)加熱后熱解制取頁巖油和燃料氣，而頁巖油可以直接用做燃料油，也可精加工為汽油、柴油等液體燃料。加熱溫度一般控制在450 550°C范圍內(nèi)?，F(xiàn)有油頁巖干餾技術主要為氣體熱載體干餾技術和固體熱載體干餾技術。氣體熱載體干餾技術是在干餾爐內(nèi)將15 75_的大顆粒油頁巖通過與熱煤氣直接接觸換熱而實現(xiàn)低溫干餾。當油頁巖干餾產(chǎn)生的煤氣量不充足時須額外補充煤氣等氣體。該技術主要優(yōu)點為節(jié)省油頁巖的破碎能耗。所存在的不足在于:1)由于是干餾15 75_的大顆粒油頁巖，使得采礦或破碎過程中15mm以下的小顆粒的油頁巖不能送入干餾爐內(nèi)被利用，這部分頁巖量占總開采量的20% 25%，因此資源浪費巨大；2)氣體熱載體的熱煤氣需要被加熱到700 800°C，這需要消耗部分煤氣或其它燃料；3)由于采用的是大顆粒油頁巖，干餾時間相當長，一般需要12 24小時，且通常大顆粒內(nèi)部存在黑心，造成干餾效率低、出油率低、利用率低；4)干餾后的半焦熱量占油頁巖熱量的35 45%，能源浪費大，且干餾后的半焦不能直接制作建筑材料，需要進一步焙燒處理；5)干餾后的半焦若繼續(xù)作為鍋爐燃料利用，必須先冷卻后破碎以適合鍋爐燃料顆粒的要求，如果是濕法除半焦，必須先用水冷卻，再干燥，再破碎，因此，耗能較大；6)因氣體熱載體煤氣需要與大顆粒油頁巖直接接觸換熱而實現(xiàn)低溫干餾，致使由干餾爐出來的油氣量加大，后續(xù)冷凝設備不但體積增加，布置也相對復雜。固體熱載體干餾技術是在干餾爐內(nèi)將25mm以下、或15mm以下、或8mm以下、或6mm
以下的小顆粒油頁巖通過與固體載體熱灰直接接觸換熱而實現(xiàn)低溫干餾?，F(xiàn)有固體熱載體干餾主要采用水平圓筒形干餾爐，固體熱載體的來源為干餾爐生成的半焦燃燒產(chǎn)生，或單獨設立燃燒煤氣的加熱爐加熱瓷球等作為熱載體。固體熱載體與氣體熱載體比較，由于要求的油頁巖顆粒度小，且與固體熱載體混合良好，因此，干餾時間短，通常30分鐘內(nèi)即可完成，開采的頁巖利用率可達到100%，出油率高，能源資源浪費少。雖然該方法主要用于處理小顆粒的油頁巖，但其主要缺點是需要額外的固體顆粒加熱爐，裝置復雜龐大，磨損嚴重、連續(xù)運行時間短、剩余的半焦及灰渣被大量丟棄，能量利用率低，而由于燃燒爐只是用來提供固體熱載體的熱灰，所以不能實現(xiàn)發(fā)電的目的(Galator技術)。中國發(fā)明專利申請公開(公告)CN101117584公開了本申請人，發(fā)明名稱為:“油頁巖干餾煉油、半焦燃燒發(fā)電集成工藝”，它能夠實現(xiàn)在油頁巖干餾煉油的同時，燃燒干餾的半焦發(fā)電，由于該工藝所處的研究階段與現(xiàn)在不同，當時并沒有考慮利用循環(huán)流化床鍋爐產(chǎn)生的煙氣干燥濕油頁巖，同時也沒有考慮循環(huán)流化床鍋爐底部熱灰渣作為固體熱載體送入干餾中與頁巖混合干餾，所以，該工藝有局限性，尚未實現(xiàn)油頁巖綜合利用的最大化。
發(fā)明內(nèi)容本實用新型的目的在于克服現(xiàn)有技術之不足，并對現(xiàn)有技術進行實質性創(chuàng)新，提出一種流程合理，應用范圍廣，處理量大，干餾速度快，效率高，能夠使油頁巖綜合利用最大化的油頁巖干燥、加熱、煉油、半焦燃燒一體化裝置。該一體化裝置亦可用于煤、油砂、廢舊輪胎、石油焦、有機廢料和生物質。本實用新型的目的是由以下技術方案來實現(xiàn)的:一種油頁巖干燥、加熱、煉油、半焦燃燒一體化裝置，其特征是:儲料倉I的出口與中溫氣體間接或直接換熱干燥加熱器2的頁巖入口連接，高溫氣體間接干餾反應器3的煙氣出口與中溫氣體間接或直接換熱干燥加熱器2的煙氣入口連接，中溫氣體間接或直接換熱干燥加熱器2的頁巖出口分別與高溫氣體間接干餾反應器3的頁巖入口、循環(huán)流化床燃燒爐4的燃料入口、頁巖混合器5的入口連接，循環(huán)流化床燃燒爐4內(nèi)部旋風分離器熱灰出口、底渣出口均與頁巖混合器5的入口連接，油頁巖混合器5的出口與固體熱載體干餾反應器6的入口連接，循環(huán)流化床燃燒爐4煙氣出口與高溫氣體間接干餾反應器3的煙氣入口連接，固體熱載體干餾反應器6的焦油氣混合物出口與旋風分離器7入口連接，旋風分離器7的頂部油氣出口、高溫氣體間接干餾反應器3油氣出口均與油氣分離收集系統(tǒng)9入口連接，油氣分離收集系統(tǒng)9的油出口與儲油罐11的入口連接，油氣分離收集系統(tǒng)9的氣出口與儲氣罐10的入口連接；旋風分離器7底部兩個灰渣出口、高溫氣體間接干餾反應器3半焦出口均與半焦混合器8的固體顆粒入口連接，空氣預熱器12的煙氣出口與半焦混合器8的煙氣入口連接，半焦混合器8的出口與半焦倉斗13的入口連接，半焦倉斗13的半焦出口與循環(huán)流化床燃燒爐4的燃料入口連接，空氣預熱器12的空氣出口與循環(huán)流化床燃燒爐4底部的空氣入口連接，循環(huán)流化床燃燒爐4內(nèi)部的旋風分離器熱灰出口與循環(huán)流化床燃燒爐4的底渣出口均與頁巖混合器5連接，半焦倉斗13的煙氣出口與除塵器14入口連接，循環(huán)流化床燃燒爐4的煙氣出口與高溫氣體間接干餾反應器3的煙氣入口連接，高溫氣體間接干餾反應器3的煙氣出口與中溫氣體間接或直接換熱干燥加熱器2的煙氣入口連接，中溫氣體間接或直接換熱干燥加熱器2的煙氣出口與空氣預熱器12的煙氣入口連接；空氣預熱器12的煙氣出口與除塵器14的入口連接；除塵器14的煙氣出口與引風機15和煙囪16的進出口依次連接，除塵器14的灰出口與建材廠18的入口連接，循環(huán)流化床燃燒爐4的底渣出口與冷渣器17入口連接，冷渣器17的出口與建材廠18的入口連接。所述儲氣罐10的出口與循環(huán)流化床燃燒爐4的燃料入口連接，或與煤氣供給站的入口連接。所述高溫氣體間接干餾反應器3或為產(chǎn)生蒸汽或熱水的煙氣余熱鍋爐。本實用新型一種油頁巖干燥、加熱、煉油、半焦燃燒一體化裝置的優(yōu)點體現(xiàn)在:(I)不僅適應油頁巖干燥，而且適用于煤、油砂、廢舊輪胎、石油焦、有機廢料和生物質等單獨或同步處理的要求，提高了對燃料的廣泛適用性；(2)由于采用循環(huán)流化床燃燒技術，能夠充分利用干餾反應器中產(chǎn)的固體廢棄物，在提高資源利用率的同時還能降低環(huán)境污染；(3)兩組不同的干餾子系統(tǒng)共用一組循環(huán)流化床燃燒爐，用來生產(chǎn)兩種干餾熱載體，相對單一的利用裝置節(jié)省了設備投資，同時也降低了裝置的復雜性；(4)循環(huán)流化床燃燒爐產(chǎn)生的灰渣含碳量低，經(jīng)爐底排出后可直接作為建材原料送至建材廠生產(chǎn)水泥、陶?；蚱龃u等；(5)裝置流程合理，應用范圍廣，處理量大，干餾速度快，效率高，能夠實現(xiàn)油頁巖等固體燃料綜合利用最大化。

圖1為一種油頁巖干燥、加熱、煉油、半焦燃燒一體化裝置流程示意圖。圖中:1油頁巖原料 倉，2中溫氣體間接或直接換熱干燥加熱器，3高溫氣體間接干餾反應器，4循環(huán)流化床燃燒爐，5頁巖混合器，6固體熱載體干餾反應器，7旋風分離器，8半焦混合器，9油氣分離收集系統(tǒng)，10儲氣罐，11儲油罐，12空氣預熱器，13半焦倉斗，14除塵器，15引風機，16煙囪，17冷渣器，18建材廠。
具體實施方式
下面利用附圖和實施例對實用新型作進一步說明。參照圖1，本實用新型的一種油頁巖干燥、加熱、煉油、半焦燃燒一體化裝置的儲料倉I的出口與中溫氣體間接或直接換熱干燥加熱器2的頁巖入口連接，高溫氣體間接干餾反應器3的煙氣出口與中溫氣體間接或直接換熱干燥加熱器2的煙氣入口連接，實現(xiàn)將破碎至< 15_油頁巖的干燥預熱。中溫氣體間接或直接換熱干燥加熱器2的頁巖出口分別與后續(xù)三組設備相連，即第一組設備:與半焦倉斗13的出口一起與循環(huán)流化床燃燒爐4的燃料入口連接，將干燥完的油頁巖和干餾完的半焦混合送入循環(huán)流化床燃燒爐4中進行燃燒；第二組設備:與頁巖混合器5的入口連接，循環(huán)流化床燃燒爐4內(nèi)部旋風分離器熱灰出口與循環(huán)流化床燃燒爐4的底渣出口一起與頁巖混合器5的入口連接，油頁巖:循環(huán)頁巖灰混合的質量比為1:2 3，頁巖混合器5的出口與固體熱載體干餾反應器6的入口連接，實現(xiàn)顆粒油頁巖與熱灰的混合，經(jīng)過15 30分鐘完成油頁巖的干餾煉油；第三組設備■ 與高溫氣體間接干餾反應器3的頁巖入口連接，同時循環(huán)流化床燃燒爐4煙氣出口與高溫氣體間接干餾反應器3的煙氣入口連接，利用煙氣熱量實現(xiàn)油頁巖的干餾煉油。固體熱載體干餾反應器6的焦油氣混合物出口與旋風分離器7入口連接，沉降和旋風分離出的固體顆粒從旋風分離器7的底部出口落出，分離出的油氣混合物從旋風分離器7的頂部油氣出口送出，旋風分離器7的頂部油氣出口與高溫氣體間接干餾反應器3油氣出口一起與油氣分離收集系統(tǒng)9入口連接，進行凈化、冷凝和分離處理，完成粉塵凈化、油氣分離和脫硫，分離出的頁巖油由通過油氣分離收集系統(tǒng)9的油出口與儲油罐11的入口連接進行儲存，分離出的瓦斯氣通過油氣分離收集系統(tǒng)9的氣出口與儲氣罐10的入口連接進行儲存；旋風分離器7底部兩灰渣出口和高溫氣體間接干餾反應器3半焦出口一起與半焦混合器8的固體顆粒入口連接，同時空氣預熱器12的煙氣出口也與半焦混合器8的煙氣入口連接，半焦混合器8的出口與半焦倉斗13的入口連接，此過程利用部分煙氣進行氣力輸送。半焦倉斗13的半焦出口與中溫氣體間接或直接換熱干燥加熱器2的一個頁巖出口一起與循環(huán)流化床燃燒爐4的燃料入口連接，實現(xiàn)將油頁巖和半焦投入循環(huán)流化床燃燒爐4中進行燃燒，空氣預熱器12的空氣出口與循環(huán)流化床燃燒爐4底部的空氣入口連接，將預熱空氣作為流化介質直接從底部送入循環(huán)流化床燃燒爐4中。循環(huán)流化床燃燒爐4內(nèi)部的旋風分離器熱灰出口與循環(huán)流化床燃燒爐4的底渣出口一起與頁巖混合器5連接，實現(xiàn)750 850°C的高溫熱灰與顆粒頁巖的混合。半焦倉斗13的煙氣出口直接與除塵器14入口連接，循環(huán)流化床燃燒爐4的煙氣出口與高溫氣體間接干餾反應器3的煙氣入口連接，為干餾提供熱量；高溫氣體間接干餾反應器3的煙氣出口與中溫氣體間接或直接換熱干燥加熱器2的煙氣入口連接，為干燥提供熱源；中溫氣體間接或直接換熱干燥加熱器2的煙氣出口與空氣預熱器12的煙氣入口連接；空氣預熱器12的煙氣出口與除塵器14的入口連接；除塵器14的煙氣出口再與引風機15和煙囪16的進出口依次連接，煙氣最終實現(xiàn)對外排放。除塵器14的灰出口直接與建材廠18的入口連接。循環(huán)流化床燃燒爐4的底渣出口也與冷渣器17入口連接，以排放出循環(huán)流化床燃燒爐4的多余熱灰；冷渣器17的出口也與建材廠18的入口連接，從而實現(xiàn)對一體化裝置排放的灰渣進行深處理，以制取砌磚、陶粒等建筑材料。所述儲氣罐10的出口可與循環(huán)流化床燃燒爐4的燃料入口連接，將瓦斯氣作為燃料在循環(huán)流化床燃燒爐4中進行燃燒，或作為煤氣源與煤氣供給站的入口連接，或與燃氣輪機內(nèi)進口連接用以發(fā)電。所述高溫氣體間接干餾反應器3也可用現(xiàn)有的氣余熱鍋爐替代用于生產(chǎn)蒸汽或熱水。本實用新型的一種油頁巖干燥、加熱、煉油、半焦燃燒一體化裝置所涉及的循環(huán)流化床燃燒爐、固體熱載體干餾反應器、高溫氣體間接干餾反應器、中溫氣體間接或直接換熱干燥加熱器、空氣預熱器等主要設備均可以按照燃料特性予以開發(fā)實施。本實用新型的一種油頁巖干燥、加熱、煉油、半焦燃燒一體化裝置僅為具體實施例，并非窮舉，本領域技術人員不經(jīng)過創(chuàng)造性勞動的復制和改進應屬于實用新型權利要求所保護的范圍。
權利要求1.一種油頁巖干燥、加熱、煉油、半焦燃燒一體化裝置，其特征是:儲料倉(I)的出口與中溫氣體間接或直接換熱干燥加熱器(2)的頁巖入口連接，高溫氣體間接干餾反應器(3)的煙氣出口與中溫氣體間接或直接換熱干燥加熱器(2)的煙氣入口連接，中溫氣體間接或直接換熱干燥加熱器(2)的頁巖出口分別與高溫氣體間接干餾反應器(3)的頁巖入口、循環(huán)流化床燃燒爐(4)的燃料入口、頁巖混合器(5)的入口連接，循環(huán)流化床燃燒爐(4)內(nèi)部旋風分離器熱灰出口、底渣出口均與頁巖混合器(5)的入口連接，油頁巖混合器(5)的出口與固體熱載體干餾反應器(6 )的入口連接，循環(huán)流化床燃燒爐(4 )煙氣出口與高溫氣體間接干餾反應器(3)的煙氣入口連接，固體熱載體干餾反應器(6)的焦油氣混合物出口與旋風分離器(7)入口連接，旋風分離器(7)的頂部油氣出口、高溫氣體間接干餾反應器(3)油氣出口均與油氣分離收集系統(tǒng)(9)入口連接，油氣分離收集系統(tǒng)(9)的油出口與儲油罐(11)的入口連接，油氣分離收集系統(tǒng)(9)的氣出口與儲氣罐(10)的入口連接；旋風分離器(7)底部兩個灰渣出口、高溫氣體間接干餾反應器(3)半焦出口均與半焦混合器(8)的固體顆粒入口連接，空氣預熱器(12)的煙氣出口與半焦混合器(8)的煙氣入口連接，半焦混合器(8)的出口與半焦倉斗(13)的入口連接，半焦倉斗(13)的半焦出口與循環(huán)流化床燃燒爐(4)的燃料入口連接，空氣預熱器(12)的空氣出口與循環(huán)流化床燃燒爐(4)底部的空氣入口連接，循環(huán)流化床燃燒爐(4)內(nèi)部的旋風分離器熱灰出口與循環(huán)流化床燃燒爐(4)的底渣出口均與頁巖混合器(5 )連接，半焦倉斗(13 )的煙氣出口與除塵器(14)入口連接，循環(huán)流化床燃燒爐(4)的煙氣出口與高溫氣體間接干餾反應器(3)的煙氣入口連接，高溫氣體間接干餾反應器(3)的煙氣出口與中溫氣體間接或直接換熱干燥加熱器(2)的煙氣入口連接，中溫氣體間接或直接換熱干燥加熱器(2)的煙氣出口與空氣預熱器(12)的煙氣入口連接；空氣預熱器(12)的煙氣出口與除塵器(14)的入口連接；除塵器(14)的煙氣出口與弓I風機(15 )和煙囪(16 )的進出口依次連接，除塵器(14 )的灰出口與建材廠(18 )的入口連接，循環(huán)流化床燃燒爐(4)的底渣出口與冷渣器(17)入口連接，冷渣器(17)的出口與建材廠(18)的入口連接。
2.根據(jù)權利要求1所述的一種油頁巖干燥、加熱、煉油、半焦燃燒一體化裝置，其特征是:.所述儲氣罐(10)的出口與循環(huán)流化床燃燒爐(4)的燃料入口連接，或與煤氣供給站的入口連接。
3.根據(jù)權利要求1所述的一種油頁巖干燥、加熱、煉油、半焦燃燒一體化裝置，其特征是:所述高溫氣體間接干餾反應器(3)或為產(chǎn)生蒸汽或熱水的煙氣余熱鍋爐。
專利摘要一種油頁巖干燥、加熱、煉油、半焦燃燒一體化裝置，其特點是將破碎至≤15mm的油頁巖經(jīng)中溫氣體間接或直接換熱干燥加熱器加熱干燥，與來自循環(huán)流化床燃燒爐燃燒產(chǎn)生的熱灰渣一起送入固體熱載體干餾反應器進行混合換熱完成干餾煉油；來自循環(huán)流化床燃燒爐的高溫煙氣送入高溫氣體間接干餾反應器與油頁巖換熱實現(xiàn)固體燃料的干餾煉油；從固體熱載體干餾反應器出來的油頁巖半焦經(jīng)半焦倉斗和高溫氣體間接干餾反應器排放的固體半焦都送入循環(huán)流化床燃燒爐內(nèi)繼續(xù)燃燒，同時從循環(huán)流化床燃燒爐排出的多余熱灰渣通過冷渣器冷卻排放送入建材廠?？赏瓿捎晚搸r燃料干燥、加熱、煉油及半焦燃燒。亦可用于煤、油砂、廢舊輪胎、石油焦、有機廢料和生物質。
文檔編號C10B49/22GK202953993SQ20122060688
公開日2013年5月29日 申請日期2012年11月16日 優(yōu)先權日2012年11月16日
發(fā)明者王擎, 柏靜儒, 劉洪鵬, 秦宏, 張立棟, 孫鍵 申請人:東北電力大學