专利名称：一种油页岩干燥、加热、炼油、半焦燃烧一体化装置的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及油页岩资源综合利用技术领域，是一种油页岩干燥、加热、炼油、半焦燃烧一体化装置。该一体化装置亦可用于煤、油砂、废旧轮胎、石油焦、有机废料和生物质。
背景技术：
油页岩是一种重要的能源资源。世界各大洲都发现了油页岩矿床，其数量已超过600个油页岩盆地。在世界范围内，油页岩储量折成发热量仅次于煤炭位列第二位；折算成页岩油相当于4750亿吨，为天然石油可采储量的5.4倍，是当前石油、煤、天然气的理想替代能源。中国油页岩远景资源量约2万亿吨，折页岩油800亿吨，为石油剩余可采储量25亿吨的32倍，居世界第四位。1989年探明的储量315.67亿吨，在最近新一轮资源评价中，我国确认资源总量7199亿吨，折页岩油476亿吨。油页岩是一种富含有机质，具有微细层理，可以燃烧的细粒沉积岩。油页岩中有机质的绝大部分是不溶于普通有机溶剂的成油物质，俗称油母。因此，油页岩又称油母页岩。作为一种能源资源，油页岩开发利用主要技术路线，一是干馏炼油，二是直接燃烧发电。油页岩干馏炼油属于低温干馏技术，即在隔绝空气或氧气的情况下将油页岩在干馏炉内加热后热解制取页岩油和燃料气，而页岩油可以直接用做燃料油，也可精加工为汽油、柴油等液体燃料。加热温度一般控制在450 550°C范围内。现有油页岩干馏技术主要为气体热载体干馏技术和固体热载体干馏技术。气体热载体干馏技术是在干馏炉内将15 75_的大颗粒油页岩通过与热煤气直接接触换热而实现低温干馏。当油页岩干馏产生的煤气量不充足时须额外补充煤气等气体。该技术主要优点为节省油页岩的破碎能耗。所存在的不足在于:1)由于是干馏15 75_的大颗粒油页岩，使得采矿或破碎过程中15mm以下的小颗粒的油页岩不能送入干馏炉内被利用，这部分页岩量占总开采量的20% 25%，因此资源浪费巨大；2)气体热载体的热煤气需要被加热到700 800°C，这需要消耗部分煤气或其它燃料；3)由于采用的是大颗粒油页岩，干馏时间相当长，一般需要12 24小时，且通常大颗粒内部存在黑心，造成干馏效率低、出油率低、利用率低；4)干馏后的半焦热量占油页岩热量的35 45%，能源浪费大，且干馏后的半焦不能直接制作建筑材料，需要进一步焙烧处理；5)干馏后的半焦若继续作为锅炉燃料利用，必须先冷却后破碎以适合锅炉燃料颗粒的要求，如果是湿法除半焦，必须先用水冷却，再干燥，再破碎，因此，耗能较大；6)因气体热载体煤气需要与大颗粒油页岩直接接触换热而实现低温干馏，致使由干馏炉出来的油气量加大，后续冷凝设备不但体积增加，布置也相对复杂。固体热载体干馏技术是在干馏炉内将25mm以下、或15mm以下、或8mm以下、或6mm
以下的小颗粒油页岩通过与固体载体热灰直接接触换热而实现低温干馏。现有固体热载体干馏主要采用水平圆筒形干馏炉，固体热载体的来源为干馏炉生成的半焦燃烧产生，或单独设立燃烧煤气的加热炉加热瓷球等作为热载体。固体热载体与气体热载体比较，由于要求的油页岩颗粒度小，且与固体热载体混合良好，因此，干馏时间短，通常30分钟内即可完成，开采的页岩利用率可达到100%，出油率高，能源资源浪费少。虽然该方法主要用于处理小颗粒的油页岩，但其主要缺点是需要额外的固体颗粒加热炉，装置复杂庞大，磨损严重、连续运行时间短、剩余的半焦及灰渣被大量丢弃，能量利用率低，而由于燃烧炉只是用来提供固体热载体的热灰，所以不能实现发电的目的(Galator技术)。中国发明专利申请公开(公告)CN101117584公开了本申请人，发明名称为:“油页岩干馏炼油、半焦燃烧发电集成工艺”，它能够实现在油页岩干馏炼油的同时，燃烧干馏的半焦发电，由于该工艺所处的研究阶段与现在不同，当时并没有考虑利用循环流化床锅炉产生的烟气干燥湿油页岩，同时也没有考虑循环流化床锅炉底部热灰渣作为固体热载体送入干馏中与页岩混合干馏，所以，该工艺有局限性，尚未实现油页岩综合利用的最大化。
发明内容本实用新型的目的在于克服现有技术之不足，并对现有技术进行实质性创新，提出一种流程合理，应用范围广，处理量大，干馏速度快，效率高，能够使油页岩综合利用最大化的油页岩干燥、加热、炼油、半焦燃烧一体化装置。该一体化装置亦可用于煤、油砂、废旧轮胎、石油焦、有机废料和生物质。本实用新型的目的是由以下技术方案来实现的:一种油页岩干燥、加热、炼油、半焦燃烧一体化装置，其特征是:储料仓I的出口与中温气体间接或直接换热干燥加热器2的页岩入口连接，高温气体间接干馏反应器3的烟气出口与中温气体间接或直接换热干燥加热器2的烟气入口连接，中温气体间接或直接换热干燥加热器2的页岩出口分别与高温气体间接干馏反应器3的页岩入口、循环流化床燃烧炉4的燃料入口、页岩混合器5的入口连接，循环流化床燃烧炉4内部旋风分离器热灰出口、底渣出口均与页岩混合器5的入口连接，油页岩混合器5的出口与固体热载体干馏反应器6的入口连接，循环流化床燃烧炉4烟气出口与高温气体间接干馏反应器3的烟气入口连接，固体热载体干馏反应器6的焦油气混合物出口与旋风分离器7入口连接，旋风分离器7的顶部油气出口、高温气体间接干馏反应器3油气出口均与油气分离收集系统9入口连接，油气分离收集系统9的油出口与储油罐11的入口连接，油气分离收集系统9的气出口与储气罐10的入口连接；旋风分离器7底部两个灰渣出口、高温气体间接干馏反应器3半焦出口均与半焦混合器8的固体颗粒入口连接，空气预热器12的烟气出口与半焦混合器8的烟气入口连接，半焦混合器8的出口与半焦仓斗13的入口连接，半焦仓斗13的半焦出口与循环流化床燃烧炉4的燃料入口连接，空气预热器12的空气出口与循环流化床燃烧炉4底部的空气入口连接，循环流化床燃烧炉4内部的旋风分离器热灰出口与循环流化床燃烧炉4的底渣出口均与页岩混合器5连接，半焦仓斗13的烟气出口与除尘器14入口连接，循环流化床燃烧炉4的烟气出口与高温气体间接干馏反应器3的烟气入口连接，高温气体间接干馏反应器3的烟气出口与中温气体间接或直接换热干燥加热器2的烟气入口连接，中温气体间接或直接换热干燥加热器2的烟气出口与空气预热器12的烟气入口连接；空气预热器12的烟气出口与除尘器14的入口连接；除尘器14的烟气出口与引风机15和烟囱16的进出口依次连接，除尘器14的灰出口与建材厂18的入口连接，循环流化床燃烧炉4的底渣出口与冷渣器17入口连接，冷渣器17的出口与建材厂18的入口连接。所述储气罐10的出口与循环流化床燃烧炉4的燃料入口连接，或与煤气供给站的入口连接。所述高温气体间接干馏反应器3或为产生蒸汽或热水的烟气余热锅炉。本实用新型一种油页岩干燥、加热、炼油、半焦燃烧一体化装置的优点体现在:(I)不仅适应油页岩干燥，而且适用于煤、油砂、废旧轮胎、石油焦、有机废料和生物质等单独或同步处理的要求，提高了对燃料的广泛适用性；(2)由于采用循环流化床燃烧技术，能够充分利用干馏反应器中产的固体废弃物，在提高资源利用率的同时还能降低环境污染；(3)两组不同的干馏子系统共用一组循环流化床燃烧炉，用来生产两种干馏热载体，相对单一的利用装置节省了设备投资，同时也降低了装置的复杂性；(4)循环流化床燃烧炉产生的灰渣含碳量低，经炉底排出后可直接作为建材原料送至建材厂生产水泥、陶粒或砌砖等；(5)装置流程合理，应用范围广，处理量大，干馏速度快，效率高，能够实现油页岩等固体燃料综合利用最大化。
图1为一种油页岩干燥、加热、炼油、半焦燃烧一体化装置流程示意图。图中:1油页岩原料 仓，2中温气体间接或直接换热干燥加热器，3高温气体间接干馏反应器，4循环流化床燃烧炉，5页岩混合器，6固体热载体干馏反应器，7旋风分离器，8半焦混合器，9油气分离收集系统，10储气罐，11储油罐，12空气预热器，13半焦仓斗，14除尘器，15引风机，16烟囱，17冷渣器，18建材厂。
具体实施方式
下面利用附图和实施例对实用新型作进一步说明。参照图1，本实用新型的一种油页岩干燥、加热、炼油、半焦燃烧一体化装置的储料仓I的出口与中温气体间接或直接换热干燥加热器2的页岩入口连接，高温气体间接干馏反应器3的烟气出口与中温气体间接或直接换热干燥加热器2的烟气入口连接，实现将破碎至< 15_油页岩的干燥预热。中温气体间接或直接换热干燥加热器2的页岩出口分别与后续三组设备相连，即第一组设备:与半焦仓斗13的出口一起与循环流化床燃烧炉4的燃料入口连接，将干燥完的油页岩和干馏完的半焦混合送入循环流化床燃烧炉4中进行燃烧；第二组设备:与页岩混合器5的入口连接，循环流化床燃烧炉4内部旋风分离器热灰出口与循环流化床燃烧炉4的底渣出口一起与页岩混合器5的入口连接，油页岩:循环页岩灰混合的质量比为1:2 3，页岩混合器5的出口与固体热载体干馏反应器6的入口连接，实现颗粒油页岩与热灰的混合，经过15 30分钟完成油页岩的干馏炼油；第三组设备■ 与高温气体间接干馏反应器3的页岩入口连接，同时循环流化床燃烧炉4烟气出口与高温气体间接干馏反应器3的烟气入口连接，利用烟气热量实现油页岩的干馏炼油。固体热载体干馏反应器6的焦油气混合物出口与旋风分离器7入口连接，沉降和旋风分离出的固体颗粒从旋风分离器7的底部出口落出，分离出的油气混合物从旋风分离器7的顶部油气出口送出，旋风分离器7的顶部油气出口与高温气体间接干馏反应器3油气出口一起与油气分离收集系统9入口连接，进行净化、冷凝和分离处理，完成粉尘净化、油气分离和脱硫，分离出的页岩油由通过油气分离收集系统9的油出口与储油罐11的入口连接进行储存，分离出的瓦斯气通过油气分离收集系统9的气出口与储气罐10的入口连接进行储存；旋风分离器7底部两灰渣出口和高温气体间接干馏反应器3半焦出口一起与半焦混合器8的固体颗粒入口连接，同时空气预热器12的烟气出口也与半焦混合器8的烟气入口连接，半焦混合器8的出口与半焦仓斗13的入口连接，此过程利用部分烟气进行气力输送。半焦仓斗13的半焦出口与中温气体间接或直接换热干燥加热器2的一个页岩出口一起与循环流化床燃烧炉4的燃料入口连接，实现将油页岩和半焦投入循环流化床燃烧炉4中进行燃烧，空气预热器12的空气出口与循环流化床燃烧炉4底部的空气入口连接，将预热空气作为流化介质直接从底部送入循环流化床燃烧炉4中。循环流化床燃烧炉4内部的旋风分离器热灰出口与循环流化床燃烧炉4的底渣出口一起与页岩混合器5连接，实现750 850°C的高温热灰与颗粒页岩的混合。半焦仓斗13的烟气出口直接与除尘器14入口连接，循环流化床燃烧炉4的烟气出口与高温气体间接干馏反应器3的烟气入口连接，为干馏提供热量；高温气体间接干馏反应器3的烟气出口与中温气体间接或直接换热干燥加热器2的烟气入口连接，为干燥提供热源；中温气体间接或直接换热干燥加热器2的烟气出口与空气预热器12的烟气入口连接；空气预热器12的烟气出口与除尘器14的入口连接；除尘器14的烟气出口再与引风机15和烟囱16的进出口依次连接，烟气最终实现对外排放。除尘器14的灰出口直接与建材厂18的入口连接。循环流化床燃烧炉4的底渣出口也与冷渣器17入口连接，以排放出循环流化床燃烧炉4的多余热灰；冷渣器17的出口也与建材厂18的入口连接，从而实现对一体化装置排放的灰渣进行深处理，以制取砌砖、陶粒等建筑材料。所述储气罐10的出口可与循环流化床燃烧炉4的燃料入口连接，将瓦斯气作为燃料在循环流化床燃烧炉4中进行燃烧，或作为煤气源与煤气供给站的入口连接，或与燃气轮机内进口连接用以发电。所述高温气体间接干馏反应器3也可用现有的气余热锅炉替代用于生产蒸汽或热水。本实用新型的一种油页岩干燥、加热、炼油、半焦燃烧一体化装置所涉及的循环流化床燃烧炉、固体热载体干馏反应器、高温气体间接干馏反应器、中温气体间接或直接换热干燥加热器、空气预热器等主要设备均可以按照燃料特性予以开发实施。本实用新型的一种油页岩干燥、加热、炼油、半焦燃烧一体化装置仅为具体实施例，并非穷举，本领域技术人员不经过创造性劳动的复制和改进应属于实用新型权利要求所保护的范围。
权利要求1.一种油页岩干燥、加热、炼油、半焦燃烧一体化装置，其特征是:储料仓(I)的出口与中温气体间接或直接换热干燥加热器(2)的页岩入口连接，高温气体间接干馏反应器(3)的烟气出口与中温气体间接或直接换热干燥加热器(2)的烟气入口连接，中温气体间接或直接换热干燥加热器(2)的页岩出口分别与高温气体间接干馏反应器(3)的页岩入口、循环流化床燃烧炉(4)的燃料入口、页岩混合器(5)的入口连接，循环流化床燃烧炉(4)内部旋风分离器热灰出口、底渣出口均与页岩混合器(5)的入口连接，油页岩混合器(5)的出口与固体热载体干馏反应器(6 )的入口连接，循环流化床燃烧炉(4 )烟气出口与高温气体间接干馏反应器(3)的烟气入口连接，固体热载体干馏反应器(6)的焦油气混合物出口与旋风分离器(7)入口连接，旋风分离器(7)的顶部油气出口、高温气体间接干馏反应器(3)油气出口均与油气分离收集系统(9)入口连接，油气分离收集系统(9)的油出口与储油罐(11)的入口连接，油气分离收集系统(9)的气出口与储气罐(10)的入口连接；旋风分离器(7)底部两个灰渣出口、高温气体间接干馏反应器(3)半焦出口均与半焦混合器(8)的固体颗粒入口连接，空气预热器(12)的烟气出口与半焦混合器(8)的烟气入口连接，半焦混合器(8)的出口与半焦仓斗(13)的入口连接，半焦仓斗(13)的半焦出口与循环流化床燃烧炉(4)的燃料入口连接，空气预热器(12)的空气出口与循环流化床燃烧炉(4)底部的空气入口连接，循环流化床燃烧炉(4)内部的旋风分离器热灰出口与循环流化床燃烧炉(4)的底渣出口均与页岩混合器(5 )连接，半焦仓斗(13 )的烟气出口与除尘器(14)入口连接，循环流化床燃烧炉(4)的烟气出口与高温气体间接干馏反应器(3)的烟气入口连接，高温气体间接干馏反应器(3)的烟气出口与中温气体间接或直接换热干燥加热器(2)的烟气入口连接，中温气体间接或直接换热干燥加热器(2)的烟气出口与空气预热器(12)的烟气入口连接；空气预热器(12)的烟气出口与除尘器(14)的入口连接；除尘器(14)的烟气出口与弓I风机(15 )和烟囱(16 )的进出口依次连接，除尘器(14 )的灰出口与建材厂(18 )的入口连接，循环流化床燃烧炉(4)的底渣出口与冷渣器(17)入口连接，冷渣器(17)的出口与建材厂(18)的入口连接。
2.根据权利要求1所述的一种油页岩干燥、加热、炼油、半焦燃烧一体化装置，其特征是:.所述储气罐(10)的出口与循环流化床燃烧炉(4)的燃料入口连接，或与煤气供给站的入口连接。
3.根据权利要求1所述的一种油页岩干燥、加热、炼油、半焦燃烧一体化装置，其特征是:所述高温气体间接干馏反应器(3)或为产生蒸汽或热水的烟气余热锅炉。
专利摘要一种油页岩干燥、加热、炼油、半焦燃烧一体化装置，其特点是将破碎至≤15mm的油页岩经中温气体间接或直接换热干燥加热器加热干燥，与来自循环流化床燃烧炉燃烧产生的热灰渣一起送入固体热载体干馏反应器进行混合换热完成干馏炼油；来自循环流化床燃烧炉的高温烟气送入高温气体间接干馏反应器与油页岩换热实现固体燃料的干馏炼油；从固体热载体干馏反应器出来的油页岩半焦经半焦仓斗和高温气体间接干馏反应器排放的固体半焦都送入循环流化床燃烧炉内继续燃烧，同时从循环流化床燃烧炉排出的多余热灰渣通过冷渣器冷却排放送入建材厂。可完成油页岩燃料干燥、加热、炼油及半焦燃烧。亦可用于煤、油砂、废旧轮胎、石油焦、有机废料和生物质。
文档编号C10B49/22GK202953993SQ20122060688
公开日2013年5月29日 申请日期2012年11月16日 优先权日2012年11月16日
发明者王擎, 柏静儒, 刘洪鹏, 秦宏, 张立栋, 孙键 申请人:东北电力大学