中国非常规新能源概论-.ppt

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,*,*,新能源概论,（油页岩,2,）,中国地质大学 许浩,2010,年,1,油页岩的资源评价,油页岩的开发利用,页岩油,提 纲,2,油页岩资源：,是指在地壳内由地质作用形成具有经济意义的固体自然富集物，根据产出形式、数量和质量可以预期最终开采，是,技术上可行,、,经济上合理的,。其位置、数量、品位,/,质量、地质特征是根据特定的地质依据和地质知识确定和估算的。按照地质可靠程度，可分为,油页岩查明资源,和,油页岩潜在资源,。,相关概念,3,油页岩查明资源：,是指经勘查工作已发现的油页岩资源。,油页岩潜在资源是指根据,地质依据等,预测而,未经查证,的那部分油页岩资源。,油页岩剩余查明资源：,是指油页岩查明资源中,扣除注销量,(,包括采出量和损失量,),剩余的部分。,相关概念,4,油页岩探明资源：,是指矿区的勘探范围依照勘探的精度,详细查明,了矿床的,地质特征、矿体的形态、产状、规模、矿石质量、品位及开采技术条件，矿体的连续性,已经确定，矿产资源数量估算所依据的数据详尽，可信度高。,相关概念,5,油页岩技术可采资源：,是指油页岩资源中，在,现有和未来可预见的技术条件下,可以采出的油页岩资源总量,(,包括已经采出的,),，等于,油页岩资源,乘以,油页岩技术可采系数,。其中，油页岩技术可采系数是指油页岩资源中，在现有和未来可预见的技术条件下,可以采出部分,所占的百分比。,相关概念,6,页岩油资源：,等于,油页岩资源,乘以,相应的含油率,，相当于常规油气的地质资源量。,页岩油可回收资源：,是指页岩油技术可采资源中，,在现有和未来可预见的技术条件下,可以干馏出的页岩油的总量，即,页岩油可回收资源,=,页岩油资源,技术可采系数,可回收系数,。它相当于常规油气的可采资源量。其中，,页岩油可回收系数,是指页岩油技术可采资源中，在,现有和未来可预见的技术条件下,可以干馏出部分所占的百分比。,相关概念,7,从世界来看，很多国家的油页岩资源并未做过详细的普查，探明的油页岩资源储量还只占整个资源量的一小部分。随着全球能源消耗的快速增长，开展全球油页岩资源量的评估已迫在眉睫。,油页岩的资源评价,8,油页岩的资源评价,9,2004,年由国土资源部、财政部、国家发改委所启动的首次全国范围的油页岩资源评价将不同规范标准、不同资源储量类型统一到新标准,2002,年版,固体矿产地质勘查规范总则,和,固体矿产资源,/,储量分类,（,GB/T17766,1999,）,标准，进行了资源储量套改，并按新规范标准，进行了核实估算。其中，油页岩的,最低品位取,3.5,，最低可采厚度取,0.7m,，,资源量计算方法主要采用,体积法,，部分勘探程度低的地区采用了,类比法,，但由于目前我国对油页岩成矿地质条件的研究还不够成熟，类比法在首次油页岩资源评价中的应用还不广泛，有待进一步完善。,油页岩的资源评价,10,勘查区级评价单元的边界划分,油页岩的资源评价,油页岩勘查区主要包括,勘探区,（矿区）,、详查区、普查区和预测区,，,矿区,是指已开发的油页岩勘查区。,勘查区（矿区）,是指油页岩产地内,按勘查区边界,或,矿区边界,进行划分的,最基本的油页岩赋存单元,。,勘查区（矿区）,的面积可能相差很大，从几平方公里到几百平方公里。,11,在所收集的油页岩数据资料基础上，依据勘查区的地形地质图、地层综合柱状图和油页岩底板等高线图等，油页岩勘查区内油页岩最低可采边界线的划分主要使用内插法、中点法和推断法，遵循以下四个原则：,1,、当勘查区最外边的工程（钻孔）钻遇油页岩矿层，且满足工业指标要求（含油率,3.5,），则板状矿体,外推工程间距,（钻孔间距）,的,1/4,1/2,的距离,所划定的全部范围作为勘查区内油页岩的边界范围。,油页岩的资源评价,12,2,、当勘查区最外边的工程（钻孔）钻遇油页岩矿层，且满足工业指标要求（含油率,3.5,），而相邻的另一个工程（钻孔）虽钻遇相应层位的油页岩矿层，但没有达到工业指标要求，则,两孔之间的最低可采边界点可由内插法确定,，最低可采边界点连线所确定的范围即为勘查区内油页岩的边界范围。,油页岩的资源评价,13,3,、当勘查区最外边的工程（钻孔）钻遇油页岩矿层，但与它相邻的工程（钻孔）未钻遇相应层位的油页岩矿层，则两个工程的中间点所划定的全部范围作为勘查区内油页岩的边界范围，,中间点油页岩厚度和含油率均取零,，,用内插方法求出油页岩的最低可采厚度和含油率,，其中倾角为,0,25,的矿体，最低可采厚度取,0.6m,；,倾角为,25,45,的矿体，最低可采厚度取,0.7m,；,倾角为,45,的矿体，最低可采厚度取,0.8m,。,油页岩的资源评价,14,4,、当勘查区外没有工程控制点或有极少量工程控制点时，可,使用推断法,确定勘查区内油页岩的边界。根据,油页岩厚度预测等值线图,、,油页岩形成环境分布预测图,、,含油页岩岩系分布图,、,含油率预测等值线图等资料,，综合分析油页岩分布规律，整合各个参数预测油页岩最低可采边界线，最低可采边界线所圈定的范围即为勘查区的范围。,油页岩的资源评价,15,不同类型的含油页岩盆地具有不同的成矿地质特征，相同类型的含油页岩盆地，其成矿地质特征也不完全相同。因此，开展油页岩成矿地质评价研究是油页岩资源评价的关键环节之一，不但可以摸清研究区油页岩的成矿地质特征，总结控制油页岩成矿的主要因素，而且可以提高油页岩的分布预测水平，为油页岩地质类比评价方法及参数的选择提供依据。,油页岩的资源评价,油页岩成矿地质评价,16,油页岩的资源评价,油页岩成矿地质评价,17,油页岩的资源评价,对油页岩资源量估算方法的选择主要是,依据评价区内油页岩的勘探程度,，针对,高勘探程度,地区主要采用,体积法,，,中勘探程度,地区采用,体积法,或地质,类比法,，,低勘探程度,地区采用地质,类比法,。,资源量估算方法,18,油页岩的资源评价,资源量估算方法,一、体积法,按,固体矿产地质勘查规范,（,GB/T13908,2002,）,要求，参照,煤、泥炭地质勘查规范,（,DZ/T0215,2002,），,查明油页岩资源主要采用体积法（几何图形法）进行估算。,体积法,是固体矿产资源储量的估算方法，指运用各种地质手段综合分析,确定出油页岩矿体的边界,，,计算出油页岩矿体的面积和矿体厚度,，,求出油页岩矿在地下的原始体积,，以求其储量的一种方法。一般，层状油页岩矿体的体积是用油页岩矿体的,斜面积,乘以矿体的,真厚度,求得，这种方法适用于中高勘探程度的地区。,19,油页岩的资源评价,资源量估算方法,其估算公式为：,油页岩资源,Q,油页岩,1,=SHD,油页岩技术可采资源,Q,油页岩,2,=Q,油页岩,1,k,页岩油资源,Q,页岩油,1,=Q,油页岩,1,页岩油可回收资源,Q,页岩油,3,=Q,页岩油,1,kc,S,油页岩面积（,km,2,）；,H,油页岩厚度（,m,）；,D,油页岩体重（,t/m,3,）；,k,油页岩技术可采系数（,%,）；,油页岩含油率（,%,）；,c,页岩油可回收系数（,%,）；,Q,油页岩,1,油页岩资源（,10,4,t,）；,Q,油页岩,2,油页岩技术可采资源（,10,4,t,）；,Q,页岩油,1,页岩油资源（,10,4,t,）；,Q,页岩油,3,页岩油可回收资源（,10,4,t,）,20,油页岩的资源评价,资源量估算方法,地质类比法,也称为,资源丰度类比法,，其基本假设条件是：假设某一评价区和某一高勘探程度区（类比油页岩解剖区）有类似的油页岩成矿地质条件，那么它们将会有大致相同的油页岩,/,页岩油资源丰度（面积丰度、体积丰度）。,1,、面积丰度类比估算方法,Q,2,和,Q,1,分别是评价区和类比油页岩解剖区的资源量,10,4,t,；,S,2,和,S,1,是对应区的面积，,km,2,；,q,1,为油页岩解剖区的单位资源量，也称面积资源丰度，,10,4,t/km,2,；,为相似系数（评价区与油页岩解剖区的相似程度）。,21,油页岩的资源评价,资源量估算方法,由,Weeks,（,1950,）,提出，,Semenovich,（,1977,）,提出了一个相似系数的概念，用以描述影响油页岩解剖区和待评价区资源丰度的地质环境因素。,2,、体积丰度类比估算方法,式中：,Q,2,为评价区的资源量，,10,4,t,；,Q,1,为油页岩解剖区的资源量，,10,4,t,；,V,1,为评价区的沉积岩体积,，,km,3,；,V,2,为油页岩解剖区的沉积岩体积,，,km,3,；,q,1,为油页岩解剖区的单位资源量，也称体积资源丰度，,10,4,t/km,3,；,为相似系数（评价区与油页岩解剖区的相似程度）。,22,油页岩的资源评价,资源量估算方法,二、地质类比法,地质类比法,采用的是,由已知信息推测未知信息,的经典的地质思想，具有应用广泛而类比因素复杂多变的特点，既有多种成矿地质条件的综合类比，也有单一地质要素的类比。类比解剖区的选择,依赖于类比条件,，类比解剖区选择的,正确与否直接影响评价结果,。因此，选择合适的类比条件和相应的解剖区并确定相应的类比法，是类比评价最重要的一环。,如果类比解剖区资源为,地质资源,，则评价结果为,地质资源,；如果类比解剖区资源为,可采资源,，则评价结果为,可采资源,。,23,油页岩的资源评价油页岩质量和资源量评价参数及标准,关键参数：含油率（,）、,灰分（,A,g,）、,发热量（,Q,g,DW,）、,全硫含量（,S,g,Q,）,24,油页岩的资源评价,油页岩质量和资源量评价参数及标准,（,1,）含油率（,）,油页岩含油率,是指油页岩中页岩油所占的质量分数，是界定油页岩矿产资源概念的指标，也是油页岩品位评价的关键参数，是为了评价油页岩的炼油适合性以及在低温干馏工业中鉴定油页岩性质，并预测各种产品产率。,依据含油率的大小，油页岩资源可以被分为低、中、高,3,个品级：,3.5,5,、,5,10,、,10,。,25,油页岩的资源评价,油页岩质量和资源量评价参数及标准,（,2,）灰分（,A,g,）,灰分是指,1g,油页岩分析样品在,80010,条件下,完全燃烧后,剩余的残渣重量,。它既是区别,高含碳油页岩,与,煤资源,的关键指标，又是衡量油页岩质量的参数。该参数越低，油页岩的含油率增高，油页岩的质量越好。当高含碳油页岩的灰分产率,40,时，则归为煤炭资源系列的含油煤。,油页岩按灰分高低可划分为,3,级：,a.,低灰分,油页岩,，灰分产率,65,；,b.,高灰分油页岩，灰分产率,66,83,；,c.,高灰分含油页岩，灰分产率,83,88,。,26,油页岩的资源评价,油页岩质量和资源量评价参数及标准,（,3,）发热量（,Q,g,DW,）,发热量,是指,单位重量的油页岩完全燃烧后所放出的全部热量,，是评价油页岩作为工业燃料价值的重要参数。由于油页岩在,高压的弹筒热量计,中燃烧时，其内的硫和氮都将生成酸而放出热量，因此，油页岩在弹筒热量计中燃烧时测定的热量值，要比实际在炉中燃烧时的发热量稍高些。所以，评价油页岩的工业燃料价值，要剔除酸的生成热。,从弹筒发热量中剔除酸的生成热后称之为,低位发热量,（,QDW,），,这是油页岩燃烧时真正可提供的热量。因此，通常采用干燥基的低位发热量（,QDW,）,来衡量其工业燃料价值。该参数越大，其工业燃烧价值越高。一般油页岩的低位发热量高于,4.18MJ/kg,。,27,油页岩的资源评价,油页岩质量和资源量评价参数及标准,（,4,）全硫含量S,g,Q,）,全硫含量,是指油页岩中这种硫分的总和，它是评价油页岩利用时,潜在环境污染程度,的重要指标。按照硫分的赋存状态可将油页岩中的硫分分为,有机硫和无机硫,两种。,它们在油页岩低温干馏或燃烧时将生成,SO,2,等环境污染物。所以，进行油页岩潜在,环境污染程度评价,时必须使用,干燥基的全硫含量,。参照煤的含硫量分级，根据全硫含量可将油页岩分为,5,级：,特低硫油页岩,S,g,Q,1.0,，,低硫油页岩,1.0,S,g,Q,1.5,，,中硫油页岩,1.5,S,g,Q,2.5,，,富硫油页岩,2.5,S,g,Q,4.0,，,高硫油页岩,S,g,Q,4.0,。,全硫含量越高，油页岩利用时的潜在环境污染程度越大。,28,油页岩的资源评价,油页岩质量和资源量评价参数及标准,为与国际资源类型划分接轨，按国家新的,固体矿产地质勘查规范,（,GB,T13908-2002,）,和,固体矿产资源储量分类,（,GB,T17766-1999,）,要求，首次全国油页岩资源评价先后对油页岩勘查阶段和资源储量进行套改，将油页岩资源类型分为,查明资源、潜在资源、技术可采资源和可回收资源，,进一步确定地质勘查程度和资源储量类别，划分出,111b,、,121b,、,122b,、,2M11,、,2M21,、,2M22,、,2S11,、,2S21,、,2S22,、,331,、,332,、,333,等资源类型，首次全国油页岩资源评价还将,预测出的新资源,归入,334,？型。,29,油页岩的资源评价,油页岩可采资源量估算,采用,体积法,对油页岩资源量进行估算时，其,技术可采资源,直接用,体积法计算所得的油页岩资源乘以技术可采系数,即可；若采用,地质类比法,对油页岩资源量进行估算时，类比结果取决于所,类比的对象,，如果所类比的对象是,油页岩技术可采资源,，则类比的结果也将是,油页岩的技术可采资源,。,30,油页岩的资源评价,1,、开采方式,油页岩开采方式分,露天开采,和,地下开采,。开采方式不同油页岩技术可采系数不同，通常露天开采比地下开采技术可采系数高。确定开采方式的主要参数是,剥采比,（露天矿井开采每吨油页岩所需剥离的废石量），,埋深,、,厚度,和,倾角,等是计算剥采比的主要因素。,油页岩技术可采系数的影响因素,31,油页岩的资源评价,2,、厚度,油页岩厚度分,薄层（,0.7,1.3m,）、,中厚层（,1.3,3.5m,）,和,厚层（大于,3.5m,），,地下开采的特定采高（一般,2,米）决定,薄层油页岩回采率高,，厚层油页岩回采率低。,油页岩技术可采系数的影响因素,32,油页岩的资源评价,油页岩技术可采系数的影响因素,3,、倾角,分,缓倾斜,（小于,25,）、,倾斜,（,25,45,）和,急倾斜,（大于,45,）；一般缓倾斜易采，回采率高，急倾斜难采，回采率低。,33,油页岩的资源评价,油页岩技术可采系数的影响因素,4,、地质类型,包括地质,构造复杂程度,（简单、中等和复杂）、油页岩,稳定程度,（稳定、较稳定和不稳定）和,开采技术条件,（水文地质、工程地质和环境地质），地质类型分,简单,、,中等,和,复杂,三种。通常地质类型为简单的，油页岩回采率高；地质类型为复杂的，油页岩回采率低。,34,油页岩的资源评价,不同类型计算单元油页岩技术可采系数取值标准,35,油页岩的资源评价,油页岩资源因,经济意义,（经济的、边际经济的、次边际经济的和内蕴经济的）和,地质可靠程度,（探明、控制、推断和预测）不同，计算技术可采资源时，要选取不同的可信度系数（,1,0.5,）。查明资源中,基础储量的可信度系数为,1,，查明资源中的,探明的资源,的可信度系数为,0.8,，查明资源中的,控制资源,量,的可信度系数为,0.7,，查明资源中的,推断资源量,（,333,）的可信度系数为,0.6,，,潜在资源,量,（,334,？）的可信度系数为,0.5,。,36,油页岩的资源评价,油页岩的开发利用,页岩油,提 纲,37,油页岩的开发利用,1,、油页岩炼油,各国油页岩干馏技术简介,(1),能处理低品位,(,含油率为,5%-6%),油页岩，充分利用固定碳，并做到热量自给有余。,(2),页岩块度适应范围较广,(10-75 mm),。,(3),设备结构简单，维修方便，操作简单，能长期运转。,(4),页岩利用率仅有,80%,，装置采油率低,(70%),。,(5),单炉处理能力低,(,日处理页岩,100t),，,干馏煤气热值低。,(6),页岩废渣及尾矿大部分被排弃，不仅增加运输负担，也占用了大片土地，并造成环境污染。,38,油页岩的开发利用,1,、油页岩炼油,各国油页岩干馏技术简介,1,、单炉处理能力大,(,日处理,2200 t),、,日产量高,(110 t,左右,),。,2,、所用装置的页岩利用率及采油率高,(,均可达,90%,以上,),，热量能够自给自足。,3,、冷凝回收系统中增加了静电捕油器，冷凝回收效果好，副产品种类多。,4,、干馏炉设备庞大，维修及操作困难。,5,、粒度小于,6.4 mm,的页岩未被充分利用。,巴西,39,油页岩的开发利用,1,、油页岩炼油,各国油页岩干馏技术简介,1,、装置采油率高,(,接近,100%),，页岩利用率高,(,为,100%),。,2,、固体热载体与油页岩充分混合，传热效果好，工艺过程热利用率高。,3,、设备复杂，维修困难，用瓷球做热载体投资高、维修费高。,4,、转筒干馏炉机械密封处易发生轻微泄漏。,5,、成品油中油泥大，增加分离程序。,美国,40,油页岩的开发利用,1,、油页岩炼油,各国油页岩干馏技术简介,(1),干馏装置页岩利用率高,(,为,100%),，采油率高,(,为,90%,以上,),。,(2),干馏煤气热值高。,(3),装置热能利用率高，能耗较低。,(4),设备结构较简单，投资较低。,(5),因粒度小,(,小于,6mm),，,带入回收系统的粉尘较多，页岩油中油泥量较大。,德国,41,油页岩的开发利用,1,、油页岩炼油,各国油页岩干馏技术简介,42,油页岩的开发利用,1,、油页岩炼油,各国油页岩干馏技术简介,43,油页岩的开发利用,壳牌公司的页岩油开采技术（,ICP,）,技术原理,1,、油页岩炼油,44,油页岩的开发利用,壳牌公司的页岩油开采技术（,ICP,）,开采工艺,1,、油页岩炼油,45,与地面干馏技术相比，这种方法不仅占地少（每一试验场地小于,256m,2,），,而且具有对环境的破坏也非常小，几乎没有空气污染，成本低等优点。,油页岩的开发利用,1,、油页岩炼油,46,油页岩的开发利用,2,、页岩建材制品,抚顺矿区已建成一座年产,6000,万块（折标砖）的,页岩烧结多孔砖厂,，主要原料为油页岩炼油后的废渣及露天所产的绿页岩、煤矸石。制砖原料配比是,油页岩废渣煤矸石绿页岩,=602020,（体积比）。,页岩灰还可作为生产水泥的原料,47,油页岩的开发利用,3,、油页岩发电,国外,前苏联,最早，,爱沙尼亚,建有世界上最大的油页岩电站。,国内,广东茂明,最早、,抚顺矿区,。,48,油页岩的开发利用,2007,年,2,月，辽宁成大公司与阜新矿业集团洽谈，在吉林省共同提炼页岩油，并将对油母页岩进行诸如干馏炼油、半焦发电、页岩灰制建材等的综合开发利用。,2005,年,11,月，粤电力、广州恒大、东方锅炉等五家大企业，合股组成了,广东粤电油母页岩矿电联营有限责任公司,。该公司首期投资,37,亿元，开发储量达,50,多亿吨的茂名油页岩资源，并建设规模达,120,万千瓦的燃油页岩发电厂。,油母页岩可以直接用于,有机肥料,的生产。如,陕西铜川市汇源实业开发总公司,就拟投资,1000,万元，建设年产,50000,吨油母页岩有机复合肥的生产线。,49,面临的主要问题,我国油页岩资源虽然总量丰富，但露天开采的优质资源少，总体含油率不高,油页岩资源储量评价指标不统一，在规模、技术、设备、产品、环保、能耗及综合利用等环节缺乏系统的标准、规范,油页岩分离和综合利用技术亟待提高,油页岩分离后产生的污染处理标准亟待完善,资源管理有待加强,50,油页岩的资源评价,油页岩的开发利用,页岩油,提 纲,51,页岩油：,是油页岩,低温干馏时,有机质热分解的产物，类似天然石油。页岩油,加氢裂解精制,后，可获得汽油、煤油、柴油、石蜡、石焦油等多种化工产品。,页岩油,52,性质及组成,页岩油,抚顺,茂名,美国绿河,爱沙尼亚,密度（,20,）,/g,cm,-1,0.9033,0.9122,0.9340,1.0100,凝点,/,33,30,24,-15,含蜡质量分数,/%,20.2,13.2,沥青质质量分数,/%,0.85,1.54,胶质质量分数,/%,42,43,元素组成,/%,C,85.39,84.82,84.69,83.30,H,12.09,11.40,10.72,10.00,S,0.54,0.48,0.84,0.70,N,1.27,1.10,1.85,0.30,O,0.71,2.20,1.90,5.70,页岩油的性质及组成,页岩油,53,页岩油的评价,页岩油,对页岩油的分析评价是为其工业利用提供初步的依据。通常，,对页岩油进行蒸馏可以判断在直馏馏分中可以得到汽油、柴油等馏分的收获率,；对直馏馏分的基本性质测试可以为页岩油馏分改质提供参考。,抚顺油页岩评价曲线,1-,实沸点蒸馏曲线；,2-,平衡气化曲线；,3-,相对密度曲线；,4-,粘度曲线,54,页岩油,页岩油的利用,汽油、轻柴油、重柴油,石蜡、润滑油、硫酸盐,木材粘合剂、农药、杀虫剂,制药工业、钢铁防腐剂,沥青、炭黑,55,谢 谢！,56,