[发明专利]采用三通道分流控制返料器的油页岩半焦流化床燃烧系统

说明书

技术领域

本发明涉及一种采用三通道分流控制返料器的油页岩半焦流化床燃烧系统，可根据入炉油页岩半焦或油页岩半焦与油页岩细渣混合物的热值大小，通过三通道分流控制返料器改变返料灰路径，从而在较宽泛的热值范围内，实现油页岩半焦的高效、洁净燃烧利用，本发明属于低热值固体燃料燃烧技术领域。

背景技术

油页岩是一种高灰分、低热值的固体可燃有机矿体，呈纹理细密的黑色或棕色片状，低温干馏可获得类似天然石油的页岩油。根据目前全球油页岩资源储量统计结果，将它折算成页岩油，可以达到4,000多亿吨，相当于目前世界天然原油探明可采储量的5.4倍；它的储量折算成发热量仅次于煤而列第二位。其中，我国油页岩资源探明储量换算成页岩油约为24亿吨。因此，从储量和利用价值来看，油页岩是很有发展前途的重要的替代能源。随着油页岩干馏成本相对原油生产成本的相对降低，油页岩作为一种重要的替代能源以其巨大的储量，愈发引起全世界的关注。油页岩资源的大力开发，对于我国缓解能源短缺压力、推动经济持续健康发展、能源发展多元化的战略具有重要意义。目前油页岩的开发利用主要以干馏提取页岩油为主。油页岩干馏后生成的固体物质称为油页岩半焦。油页岩半焦含有一部分的有机物以及较大份额的灰分，由于干馏工艺条件以及原始油页岩物性上的差异，导致干馏后半焦的热值波动性较大，约2500~5000kJ/kg。对于低热值（小于3600kJ/kg）半焦，由于热量难以开发利用，通常与筛分后的油页岩细渣一同回填到开采池中，对环境污染较大。如果能对低热值半焦进行燃烧开发利用，燃烧后产生的油页岩灰渣即可作为水泥添加剂实现综合利用。同时，燃烧产生的热能还能提供热风、热烟气等热介质，可满足不同工艺的要求。因此，如何在保证高热值油页岩半焦利用率的同时，加大对低热值油页岩半焦的开发利用，是一个迫切需要解决的问题。目前尚未有相关技术公开报道。

发明内容

本发明的目的在于针对现有技术不足，提出一种采用三通道分流控制返料器的油页岩半焦流化床燃烧系统，在保证高热值半焦燃烧利用的同时，兼顾对低热值半焦的燃烧利用（最低可纯燃热值2500kJ/kg的油页岩半焦），实现油页岩半焦的高效、洁净利用。

为实现这一目的，在本发明的流化床燃烧系统中，炉膛内不布置任何受热面，针对不同入炉热值的油页岩半焦以及油页岩半焦与油页岩细渣的混合物，采用三通道分流控制返料器对返料灰路径进行定向控制，整个系统可在不同的运行状态（鼓泡流化床与循环流化床）间进行有效切换，使燃烧装置既具有较高的燃烧效率，又具有较稳定的燃料着火特性，从而在较大的热值范围内，实现油页岩半焦的高效、洁净燃烧利用。

本发明所涉及的一种采用三通道分流控制返料器的油页岩半焦流化床燃烧系统，包括半焦输送管、炉膛、料仓、给料机、一次风风箱、冷渣器、二次风口、三通道分流控制返料器、立管、汽包、分离器、尾部烟道、冷灰器、空预器、除尘器、烟筒。由于油页岩半焦热值很低，为保证炉膛内的稳定燃烧工况，炉膛内不布置任何受热面。通过采用三通道分流控制返料器，调节进入炉膛的返料灰的灰量和灰温，来控制炉膛的燃烧温度，同时回收返料灰的热量。三通道分流控制返料器由三个返料仓（返料仓一仓、返料仓二仓以及返料仓三仓）和一个换热仓组成，分离器分离下来的返料灰经立管首先进入返料仓二仓内，根据炉膛内不同的燃烧工况，结合不同的灰渣流动（溢流或底流）以及隔墙高度的不同，通过风帽配风实现对返料灰流动的定向控制。换热仓内设置有埋管受热管束，受热工质为饱和水或过冷水。炉膛布风板与三通道分流控制返料器换热仓布风板的面积比为0.5~2。返料仓一仓高隔墙与换热仓低隔墙之间的高度差为100mm~500mm。

本发明的原理及工作过程如下：

干馏后的油页岩半焦经半焦输送管直接进入炉膛内进行燃烧，而筛分后产生的油页岩细渣（小于3mm）则存储于料仓内，由给料机送入炉膛内燃烧。炉膛燃烧温度为800℃~950℃，根据入炉油页岩半焦以及油页岩半焦与油页岩细渣混合物的热值，通过三通道分流控制返料器对返料灰流动路径进行定向控制，从而在宽泛的热值范围内，实现半焦的高效、洁净利用。具体方式为：