一种超低热值油页岩及油页岩干馏半焦燃烧系统及工艺技术方案

本发明专利技术一种超低热值油页岩及油页岩干馏半焦燃烧系统及工艺，属于油页岩资源利用技术领域；包括流化床锅炉,流化床锅炉出口设置旋风分离器，旋风分离器底部连接返料装置，返料装置与流化床锅炉间通过返料斜管进行连接；旋风分离器顶部与烟气管道连通；给煤料仓通过第一输煤管线与流化床锅炉相连,通过第二输煤管线与返料斜管相连；烟气管道顶部设置过热器和蒸发受热面，烟气管道下部布置空气预热器和省煤器；流化床锅炉底部设置一次风风箱，流化床锅炉水冷壁前后墙和/或两侧墙上设置二次风风箱；烟气管道与一次风风箱和二次风风箱连接。本发明专利技术在保证超低热值燃料的着火、稳燃及燃尽基础上，提高锅炉的燃烧效率。提高锅炉的燃烧效率。提高锅炉的燃烧效率。

【技术实现步骤摘要】
一种超低热值油页岩及油页岩干馏半焦燃烧系统及工艺


[0001]本专利技术属于油页岩资源利用
，尤其涉及一种超低热值油页岩及油页岩干馏半焦燃烧系统及方法。

技术介绍

[0002]目前世界上用于工业生产的油页岩干馏炉给热方式都是气体热载体或固体热载体在炉内直接与油页岩接触进行干馏，分为块状页岩干馏炉和颗粒状页岩干馏炉。块状页岩干馏通常使用热燃烧气或热干馏气作为气体热载体进行加热干馏，颗粒状页岩干馏通常使用烧热的页岩灰作为固体热载体进行加热干馏。
[0003]油页岩采用气体热载体干馏技术干馏炼油过程中，主要有以下问题：
[0004]气体热载体干馏炉只能采用块状油页岩干馏炼油，即颗粒径范围为15
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75mm的块状油页岩。而筛下颗粒径小于15mm小颗粒页岩(占总量的20～25％)不能送入干馏炉内干馏炼油，只能被舍弃，造成能源的严重浪费。且小颗粒油页岩不经燃烧处理也不能直接用于制建材，因此造成油页岩资源利用率较低。
[0005]块状页岩采用气体热载体干馏炼油后的固体废弃物称为油页岩干馏半焦(或称为干馏残渣，文中统一称为油页岩干馏半焦)。油页岩干馏半焦的平均热值大约为原油页岩热值50％左右。且由于保证干馏炉密封要求，防止空气进入干馏炉内，通常气体热载体干馏炉都采用湿法排出半焦，所以排出的半焦水分含量很高，这一方面严重影响半焦的热值，难于燃烧利用；另一方面半焦中还含有多种微量金属元素、半挥发性物质、多环芳香烃、油、酚类化合物、硫化物以及其它物质，在堆积过程中对环境污染严重，尤其对地下水的污染。目前，对这部分固体废弃物也没有有效的处理办法，只能丢弃堆山，这是能源的浪费；
[0006]油页岩干馏半焦物理颜色呈黑色，类似煤炭颜色，且含有1％左右的残油和4～6％左右的残碳。油页岩干馏半焦在空气中堆放还可能自燃，且不经处理很难直接用于制建材，目前也只能采取上述丢弃堆山方式处理，这是资源的浪费。
[0007]油页岩露天开采过程中，还存在含油率低于3％的超低品位的油页岩，不具备干馏炼油价值，称之为开采尾矿。而这部分油页岩与浮土等一并被排出堆积，无法资源化利用，也属于一般工业固体废弃物。也无法直接用于制建材。
[0008]对油页岩炼油厂而言，正常生产过程中，油页岩干馏半焦(含水率12％)、筛下颗粒径小于15mm小颗粒页岩和开采尾矿的比例分别约为70％、24％和6％。因此，油页岩干馏生产过程造成的固体废弃物量巨大。
[0009]因此，解决油页岩能源资源利用效率的基本技术路线应该坚持走油页岩综合开发利用集成技术，即将油页岩作为能源转化为页岩油和电力，又作为资源转化为建筑材料和其他材料，实现无固体废物排放的全面综合利用——“吃干榨尽”，最大、最有效利用油页岩能源资源，从而实现油页岩高效综合开发利用。
[0010]我国油页岩资源的特点是热值低、含油率低、灰分高。以辽宁北票油页岩为例，原油页岩筛下颗粒径小于15mm小颗粒油页岩收到基低位发热量为500～560kcal/kg，油页岩
干馏半焦干燥基低位发热量为240～370kcal/kg，而开采尾矿(含油率约为1.1～2.9％时)收到基低位发热量为310～460kcal/kg。对于如此超低热值的废弃物，其处理是行业难题和痛点。

技术实现思路

[0011]本专利技术目的在于提供一种超低热值油页岩及油页岩干馏半焦燃烧系统及方法，以解决超低热值的油页岩、油页岩干馏半焦、开采尾矿及它们两者或三者按不同比例混合燃料流化燃烧过程中面临着火、稳燃及燃尽三大问题，提供一种超低热值燃料燃烧方法和技术方案，按此方法和技术方案开发的新型流化床及循环流化床锅炉能有效解决所述超低热值燃料的着火、稳燃及燃尽问题。
[0012]为实现上述目的，本专利技术的一种超低热值油页岩及油页岩干馏半焦燃烧系统及方法的具体技术方案如下：
[0013]流化床和循环流化床燃烧技术是油页岩、油页岩干馏半焦、开采尾矿及它们两者或三者按不同比例混合燃料最合适燃烧技术。但对于如此超低热值的废弃物，目前世界上尚无专用流化床和循环流化床燃烧技术及燃烧锅炉。
[0014]本专利技术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，操作简单，能够处理超低热值的油页岩、油页岩干馏半焦、开采尾矿及它们两者或三者按不同比例混合燃料的高预热空气流化燃烧技术。本方法亦适应于超低热值的煤矸石、煤、有机废料和生物质的高预热空气流化燃烧。
[0015]一种超低热值油页岩及油页岩干馏半焦燃烧系统，包括给煤料仓、流化床锅炉、旋风分离器和烟气管道,流化床锅炉出口设置旋风分离器，旋风分离器底部通过立管连接返料装置，返料装置的作用是将旋风分离器分离收集下来的高温飞灰通过与流化床锅炉炉膛间返料斜管送回流化床锅炉循环燃烧，返料装置与流化床锅炉间通过返料斜管进行连接；对循环流化床锅炉而言，一部分超低热值燃料通过给煤机送至返料斜管，在返料斜管中超低热值燃料和高温循环灰混合后一起送入炉膛，提高这部分超低热值燃料进入炉膛时的温度，有效强化超低热值燃料的着火和稳燃。通过返料斜管燃料比例占锅炉总燃料量的30
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50％，视锅炉结构和燃料特性而定。旋风分离器顶部与烟气管道连通；给煤料仓通过第一输煤管线与流化床锅炉相连,通过第二输煤管线与返料斜管相连；烟气管道顶部设置过热器和蒸发受热面，烟气管道下部沿烟气流向布置空气预热器和省煤器；
[0016]流化床锅炉的炉膛分为密相区和稀相区，密相区内静止床料要比常规燃煤流化床及循环流化床锅炉静止床料高，即密相区静止床料高为800
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1300mm，这样既增加了密相区床料储存量，又增加了密相区床料储存热，在确保降低新进入炉内燃料对床温的影响情况下，保证油页岩、油页岩干馏半焦、开采尾矿及它们两者或三者按不同比例混合燃料快速着火、稳定燃烧和燃尽，所述超低热值新型流化床及循环流化床锅炉炉膛内采用绝热燃烧方式，至少密相区炉墙为绝热炉墙，减少密相区炉墙向外散热，确保密相区温度处于800℃
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950℃温度范围内。而稀相区炉膛绝热高度依据燃料特性而定，通过对稀相区水冷壁受热面铺设耐火材料调节稀相区炉膛绝热高度，极限为稀相区全部区间均采用绝热炉墙，以确保稀相区温度与密相区温度接近或高于密相区温度；
[0017]流化床锅炉底部设置一次风风箱，流化床锅炉水冷壁前后墙和/或两侧墙上设置
二次风风箱，为强化超低热值燃料的稳定燃烧和燃尽，二次风风箱设置多层，多层即二次风以2
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5层布置，二次风风箱与流化床锅炉间通过多个二次风管进行连接，二次风管的个数根据前后墙及两侧墙宽度确定，具体布置见图5的A向视图。另外，根据燃料情况二次风可以只布置在前后墙或两侧墙。这样布置有利于产生局部强混合区，在强化燃烧的基础上，既提高了超低热值燃料在炉内的停留时间，又强化了超低热值燃料的燃烧和燃尽，同时对改善炉内燃烧，减少CO和NOx排放方面具有相当好的效果；烟气管道通过高预热空气风道和一次风道与一次风风箱连本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种超低热值油页岩及油页岩干馏半焦燃烧系统，包括给煤料仓(1)、流化床锅炉(4)、旋风分离器(5)和烟气管道(15),其特征在于，流化床锅炉(4)出口设置旋风分离器(5)，旋风分离器(5)底部通过立管连接返料装置(6)，返料装置(6)与流化床锅炉(4)间通过返料斜管(105)进行连接；旋风分离器(5)顶部与烟气管道(15)连通；给煤料仓(1)通过第一输煤管线(101)与流化床锅炉(4)相连,通过第二输煤管线(102)与返料斜管(105)相连；烟气管道(15)顶部设置过热器(8)和蒸发受热面(9)，烟气管道(15)下部沿烟气流向布置空气预热器和省煤器；流化床锅炉(4)的炉膛分为密相区和稀相区，密相区静止床料高为800
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1300mm，密相区炉墙为绝热炉墙；流化床锅炉(4)底部设置一次风风箱(2)，流化床锅炉(4)水冷壁前后墙和/或两侧墙上设置二次风风箱(7)，二次风风箱(7)设置多层，二次风风箱(7)与流化床锅炉(4)间通过多个二次风管(16)进行连接；烟气管道(15)通过高预热空气风道(106)、一次风道(108)和二次风道(107)分别与一次风风箱(2)和二次风风箱(7)连接。2.根据权利要求1所述的超低热值油页岩及油页岩干馏半焦燃烧系统，其特征在于，锅炉一、二次风均来自一次风机，烟气管道(15)中沿烟气流向依次设置低温空气预热器(13)、低温省煤器(12)、高温省煤器(11)和高温空气预热器(10)。3.根据权利要求1所述的超低热值油页岩及油页岩干馏半焦燃烧系统，其特征在于，锅炉一次风来自一次风机，锅炉二次风来自二次风机，烟气管道(15)中沿烟气流向依次设置一次风低温空气预热器(13a)、二次风低温空气预热器(13b)、低温省煤器(12)、高温省煤器(11)、一次风高温空气预热器(10a)和二次风高温空气预热器(10b)；一次风高温空气预热器(10a)和二次风高温空气预热器(10b)等高度设置；一次风低温空气预热器(13a)和二次风低温空气预热器(13b)等高度设置。4.根据权利要求1所述的超低热值油页岩及油页岩干馏半焦燃烧系统，其特征在于，锅炉一、二次风均来自一次风机，...

【专利技术属性】
技术研发人员：崔达，王擎，柏静儒，刘洪鹏，王智超，潘朔，
申请(专利权)人：东北电力大学，
类型：发明
国别省市：