基于Galoter工艺分析固体热载体技术应用于回转类设备进行褐煤低温热解的可行性报告.doc

基于Galoter工艺分析固体热载体技术应用于回转类设备进行褐煤低温热解的可行性报告

2013年4月26日
基于Galoter工艺分析固体热载体技术应用于回转类设备进行褐煤低温热解的可行性报告

1.背景技术简介
（1）固体热载体低温热解技术
煤热解工艺按加热方式可分为外热式和内热式两类，其中内热式为借助热载体把热量直接传递给物料，物料受热后发生热解反应。根据供热介质不同内热式热解工艺又可分为气体热载体与固体热载体。固体热载体热解工艺一般利用高温半焦或其它的高温固体粉料与物料在热解室内混合，利用热载体的显热进行物料热解。与气体热载体热解工艺相比，固体热载体热解避免了物料热解析出的挥发
产物被烟气稀释，同时降低了冷却系统的负荷。
（2）Galoter工艺
Galoter工艺是俄罗斯TTU公司专有的油页岩热解技术。TTU公司位于俄罗斯圣彼得堡，成立于2006年，拥有世界领先的油页岩提质技术——Galoter工艺技术（SHC，固体热载体）。在油页岩的开采及加工利用领域，TTU可以提供“交钥匙”工程。2009年，TTU为爱沙尼亚VKG Oil A.S公司设计并建设完成了日处理能力3000吨的示范项目，是目前世界上最先进的油页岩加工厂。目前（2013.4）TTU正在实施的有7个国际项目，（约旦3个，以色列1个，乌兹别克斯坦1个，缅甸1个，摩洛哥1个）主要涉及到油页岩的勘探及利用TTU-3000 SHC技术进行油页岩的热解（目前大多数处于可研及油页岩勘探阶段）。
2. Galoter工艺技术介绍
Galoter方法是基于利用固体热载体实现油页岩高速热解的方法。该方法的本质是这样的：原料热解所需的热由燃烧自身热解产生的焦炭进而产生的灰转移而来。Galoter干馏炉是一种回转式固体热载体干馏炉，用热页岩灰作为固体热载体，与颗粒页岩在炉内混合而进行干馏，制取页岩油。干馏后的半焦和页岩灰混合物依靠空气在喷射式管中燃烧，生成的页岩灰的一部分作为热载体循环使用。
（1）工艺技术路线1
关于固体废物（生活垃圾）热处理的专利技术：

部分设备及结构名称：
21.22 灰旋分 6.气流喷射式烘干机 7.旋风干法除尘 9.混合室 14.裂解炉
15.内置旋风 25.气力输送26.换热器（空气换热器） 27.余热锅（回收锅炉）28.空气管道 32.石灰仓 23.砂仓 11.电除尘器17.气流加热器 19.燃烧室 39.重油罐 47/46.某种树脂38.冰箱冷凝器 30.送风机24.固体仓 31.燃油或燃气锅炉
主要技术特点分析：
1.生活垃圾经分类、破碎、干燥后与热载体在混合室混合，并在热解炉内发生热解反应，生成油气及含碳残留物。
2.油气经过洗涤、冷凝处理后得到油品、可燃气体与树脂。部分可燃气体及树脂在燃烧室内燃烧得到高温烟气。高温烟气在气流加热器内对进入其中的砂子与石灰进行加热，并夹带其离开气流干燥器。部分砂子与石灰经旋风干法除尘从高温烟气中分离出来，并作为热载体与干燥后的生活垃圾混合，进行后者的热解，并循环使用。另一部分砂子与石灰与烟气分离后则经过换热器后进入回收锅炉。夹带砂子与石灰的热烟气经过灰旋风脱除砂子与石灰后进入到气流式烘干机中，作为部分加热热源对生活垃圾进行干燥预处理。完成干燥后的烟气经过电除尘后排放。
3.热解产生的含碳残留物由空气气力输送并经上述换热器后进入回收锅炉作为燃料，在回收锅炉内，热解产生的含碳残留物、部分砂子及石灰发生燃烧反应，产生蒸汽，产生的蒸汽作为另一部分加热热源对生活垃圾进行干燥预处理。
4.空气流程：部分空气通入到气流加热器下部的燃烧室内，点燃可燃气体与树脂产生高温烟气，另一部分空气则分为两路，第一路直接输送至回收锅炉，第二路经上述换热器被加热后进入到回收锅炉。
需要注意的几个技术点：
1.本技术的热载体是砂子与石灰。
2.生活垃圾经过热解后产生的含碳残留物被气力输送至换热器，并进入到回收锅炉作为燃料。同时进入到回收锅炉的还有部分固体热载体，空气以及被预热后的空气，回收锅炉产生蒸汽。
3.回收锅炉产生的蒸汽与烟气混合作为生活垃圾干燥预处理的热源，需要注意的是：此时的烟气刚刚与砂子、石灰分离，温度还非常高，蒸汽的加入是否是降低烟气的温度，烟气的量是不够的，需要其他惰性气体补充？
4.本技术中，固体热载体与生活垃圾的比例范围为2:1到3:1。砂子的粒径为0-2mm，温度为800—1000℃。

（2）工艺技术路线2
关于油页岩热处理的专利技术：带发电及水泥熟料生产

2.气流喷射式干燥器6.热解反应器 7. 旋风集尘器 15.煅烧炉 16.余热锅炉 19.空气风机 21.重油洗涤 23.冷凝器 25.分馏 27.分离器 29.批处理搅拌机 35.燃气轮机 36.电站锅炉 44.水泥筒仓
图中黑体编号：（2）油页岩（3）热载体（6）夹带热会的烟气（7）烟气（8）空气 （11）热烟气 （14）半焦煤气 （10）熟料 （21）汽油 （23）软水
主要技术分析：
1.整套工艺技术路线以油页岩、生石灰为原料，集发电、产煤气、产汽油、水泥熟料为产品。
2. 油页岩经热解后产生的半焦通过通入空气被点燃，产生夹带热灰的高温烟气。高温烟气中的热灰作为油页岩干馏干馏的热载体循环使用，另一部分热灰作为部分生产水泥熟料的原料。与热灰分离的高温烟气进入到余热锅炉工段。
3.工艺设置有油页岩的燃烧炉，同时（补充）燃料还包括油页岩热解产生的油气经冷凝、净化后得到的半焦煤气。
4. 上述燃烧炉产生的高温烟气也进入到余热锅炉工段；燃烧炉产生的热灰也作为部分生产水泥熟料的原料。
5.余热锅炉产生的低温烟气在气流喷射式干燥器设备中对待热解的油页岩进行干燥预处理，完成干燥后的烟气经电除尘器除尘后排放。
6.作为热载体的热灰与干燥后的油页岩在混合器混合，随后进入到回转热解反应器中进行热解，热解完成后产品经带有内置旋风分离器的集尘器实现油气与焦（含灰）的分离。焦（含灰）执行上述步骤2。油气依次经过重油洗涤、冰箱冷凝、分馏后得到重油、轻油与煤气。
7.工艺设置有循环流化床汽轮机发电锅炉，其燃料为上述重油、部分煤气。
8. 工艺设置有燃气发电锅炉，燃料为部分煤气。
需要注意的技术点：
1.半焦燃烧产生的烟气经余热锅炉后可能不足以用来进行油页岩的干燥预处理。本技术配有燃烧炉，产生的烟气也进入到余热锅炉。
2.油页岩干馏产生的重油、半焦全部烧掉，产生的煤气也基本上烧掉（或燃烧发电或燃烧产烟气）。
3.半焦燃烧产生的热灰并不是全部用来作为热载体，而只是部分。另一部分作为生产水泥熟料的原料。
4.进入到气流喷射式干燥器的油页岩的粒径为0-10或0-15mm。固体热载体的温度为900—1000℃。在热解反应器中油页岩的反应温度为480—500℃。
5.整套系统经烟囱的最终排气温度为150℃。
6.半焦的燃烧为不完全燃烧。
（3）国内文献关于Galoter工艺的介绍（一）
摘自《中外能源》，国外油页岩干馏工艺研究开发进展 2011年4月。
Galoter干馏炉是一种回转式固体热载体干馏炉，用热页岩灰作为固体热载体，与颗粒页岩在炉内混合而进行干馏，制取页岩油。干馏后的半焦和页岩灰混合物依靠空气在喷射式管中燃烧，生成的页岩灰的一部分作为热载体循环使用。
流程简图如下所示：

主要技术点：
1.干馏之前，油页岩被破碎成直径小于25mm的颗粒，页岩颗粒首先经低温烟气干燥，使温度达到135℃，然后再用旋风分离器进行分离，气体进入放空系
统，页岩经螺旋加料器与页岩灰(750-800℃)混合，页岩灰与油页岩的质量比为((2.8-3.0)：1。
2.混合物进入回转式反应器(干馏炉)内，反应温度为470-490℃，停留时间约为14-16min，高温页岩灰将热量传递给油页岩，油页岩便开始热解。反应器里为负压，反应完的气体被立即抽出，页岩油被最大限度地提炼出来。
3.页岩灰和半焦靠重力作用进入除尘室底部，含粉尘的油气则进入串联的两级除尘净化旋分器，旋分器底部落下的粉尘也进入除尘室底部。
4.自第二级净化除尘旋分器顶部逸出的油气进入湿式净化系统，经由重油油
洗等一系列后处理工序，生产出重油、轻油和高热值气。高热值气作为气体燃料去电站锅炉。
5.半焦和页岩灰的混合物经半焦螺旋输送器及止回阀去空气喷流式燃烧器。高线速空气由鼓风机提供，自下而上进入喷流式燃烧器，混合物在空气不足情况下燃烧，使物料温度升高到760-810℃，混有页岩灰的半焦在喷流式燃烧器燃烧后也成为页岩灰，与烟气一起进入热载体分离系统。
6.自页岩灰旋分器顶出来的烟气温度约为740-800℃，此部分显热和体积分数为1.35%-6.50%的可燃物的潜热，总热量超过页岩干燥所需的热量。因此含尘烟气先进入废热锅炉，然后进入气流式干燥器，用于干燥油页岩。
值得注意的关键技术点：
1.半焦燃烧为不完全燃烧，这与俄文专利技术2具有相类似的技术特征。
2.半焦燃烧产生的烟气所携带的热量进行油页岩的干燥预处理是够的，这与俄文专利技术有所不同。
3.油气经处理后除了得到粗汽油外还得到页岩油产品，这与重油烧掉的工艺不同。
（4）国内文献关于Galoter工艺的介绍（二）
摘自《中外能源》，国外油页岩干馏工艺研究开发进展 2011年4月。
Enefit-280工艺是由爱沙尼业能源公司与德国奥图泰公司于2008年开发的一套工艺，该工艺是在Galoter工艺基础上的一个升级，将Galote工艺技术与循环流化床技术相结合。流程简图如下图所示：

油页岩颗粒与热页岩灰的混合与传统的Galoter工艺一样，混合物被循环气流化，页岩的热解在转筒干馏炉进行，在半焦分离室结束。半焦和干馏气在循环流化床炉内燃烧（流程图上未标明干馏气回炉燃烧），与传统方法相比，该工艺半焦燃烧更加完全。
值得关注的技术信息：
1. Enefit-280工艺结合了Galoter工艺自身特点和奥图泰的循环流化床技术，加工油页岩的能力提高了2倍，并且具有页岩完全燃烧和效率高的特点。（此处也佐证了俄文专利中页岩是不完全燃烧的）。
2.本工艺技术2010年5月由奥图泰开工建设，计划2012年完工，目前项目的建设及开工情况不明。
3.流化床锅炉排灰换热后产蒸汽发电。
4.油页岩预干馏所需的热量及风量由两部分构成：一部分为携带热灰的风，另一部分为从循环流化床高温旋风出来的一股高温风。两者混合后经余热锅炉产蒸汽后再到文丘里干燥器进行油页岩的预干燥。
3. 回转类设备进行褐煤低温热解的可行性及主要问题分析
（1）回转类设备作为固体热载体热解炉的可能性分析
1.从俄文专利1、2及国内文献1、文献2可知，回转类设备应用于油页岩固体热载体干馏是完全可行的。如果回转类设备应用于褐煤固体热载体干馏理论上应该也是没有问题的。但是，应理清如下问题：
a.油页岩与褐煤在加热热解过程中对氧气的敏感性的差异。即，在负压的情况下是否对密封的要求都那么高。
b.处理规模的问题。固体热载体与油页岩的比例一般在3:1左右，而褐煤热解如果利用热半焦作为热载体则热载体与褐煤的比例可能达到4:1以上。以125t/h干燥后的褐煤进料量为例，干馏炉最大负荷可达625t。同时，物料在干馏炉内的停留时间不会太长，估计应在15min以内，所以符合条件的回转热解炉是否是成熟的，需要设备专业认真核算。
（2）回转类设备作为固体热载体加热炉的可能性分析
从俄文专利1、2及国内文献1可知，热载体均是由高温气流加热并输送；由文献4可知热载体直接为流化床锅炉的飞灰，并由高温烟气输送。所以，这些技术共同的特点是：固体热载体被快速加热并被快速输送至干馏炉，前后也就是几秒钟的时间。我们的工艺开发过程中或实验台改造中如果打算利用高温烟气在回转类设备中加热热载体显然是不合理的。因为热载体被加热的时间按过长，烟气的使用量太大，同时加热设备过大，散热损失太大，整体热效率太低，也就是说燃烧大量的燃料也未必把热载体加热到预定的温度。
（3）关于产品燃烧与外挂系统的设置
由以上技术分析可知，油页岩热解可得到油、气、焦，但三者不可兼得，取而代之的是把其中的一种或两种甚至三种烧掉，最终得到电、蒸汽、水泥熟料、少部分的油。燃烧最直接的效果是获得加热热载体的高温气流。在我们的工艺开发中可能面临如下情况：
a.燃烧半焦：半焦燃烧产生的灰作为热载体，则新产生的半焦无法单独作为产品，只能继续烧掉（此处肯定是不完全燃烧），所以又产生的焦灰混合物（除了循环外的）因为温度非常高，它应该如何利用呢？
这种工艺路线的最核心的技术应该为以下循环的物料衡算与热平衡，同时涉及到需要维持物料及热平衡需要外挂的系统设置。

b. 燃烧重油或煤气以获取轻油与半焦：在这种情况下，应首先选择合适的热载体，然后考虑热载体与半焦如何分离，如果不分离的话两者的余热如何利用。
4. 结论
（1）回转类设备用于固体热载体方法的热解炉理论上应该是没有问题的，但是应深入研究褐煤与油页岩热解的差异，同时应认真核算在热载体与褐煤一定混合比例下回转炉的处理能力到底能不能达到要求。
（2）回转类设备用作热载体的加热炉是不可行的。
（3）褐煤的固体热载体热解工艺是一个系统工程，并不是回转干馏炉是可行的整个系统就是通的。热解工段必然要配套其他系统，如燃烧、余热锅炉、燃气轮机、蒸汽轮机、干燥预处理等。所以结合项目所在地的各种已有条件并考虑褐煤的具体品质，做好整套系统的物料衡算与热量衡算，设置合理的配套系统是此种工艺成功与否的关键。
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卡号：50Dd4fea7001 everage D、stain
７、The words below equals to one another except（ ）.
A、the high season B、the busy season C、the peak season D. the off season
A、热辣的 B、菜系 C、苦干的 D、大堂吧
10、The word
A 、确认 B、算账
C、结账 D、算错账
11、
C、聚会 D、党员
12、“PC”is short for（）
A、potato chips B、portable computer C、personal computer D、both B and C
13、what should the reservation clerk says first when he/she answers the phone?
Au? B、welcome to our hotel.
C、please come to our hotel D、please
14、The objects below are needed in Recreatio boot B booth C buffet D beverage
一、 多选题：（每题2分，共20分。多选、少选、漏选均不得分）
1、 What should be prepared for a private secretary ?（）
A、yoga B、PC
C、copier D、printer
2、In what ways can the guests make a reservation ?（ ）。
A、talking by person B、by phone C、by mail D、by fax
3、 Which can be ordered in a restaurant of a hotel?（）。
A、special spicy chicken B、twice – cooked pork slices
C、bar bell D、snooker
4、The facilities used in Recreational Service are()0361f04c