油页岩半焦部分燃烧升温输送实验研究.pdf

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1、第32卷第2期东北电力大学学报Vn1．32．No．22012年4月JournalOfNortheastDianliUniversityApt．，2012文章编号：1005—2992(2012)02—0010—05油页岩半焦部分燃烧升温输送实验研究孙佰仲，王贵召，黄志荣2，王擎(1．东北电力大学能源与动力工程学院，吉林吉林1320122．大唐电力集团内蒙古分公司，呼和浩特026000)摘要：在自行设计和搭建的喷动床升温输送实验台上完成了黑龙江柳树河油页岩半焦的升温输送实验，获得温度分布、压力分布、分离物料粒径分布和含碳量分析、烟气成分分布特性等特征参数。实验结果表明

2、：对于柳树河油页岩半焦的喷动床升温输送，为了保证出口氧量控制在3％以内，出口温度在750℃以上，同时保证实验稳定运行，则入口氧量应控制在17％以内；输送段风速应控制在最大粒径颗粒终端速度1．2—2倍之间；运行过程中需严格控制喷动段底部温度在950℃以内。关键词：油页岩半焦；喷动床；升温输送中图分类号：TK16文献标识码：A我国油页岩资源丰富，具有大规模开发油页岩的资源基础，国内油页岩开发研究起步晚，基础理论研究比较薄弱，技术水平相对落后。目前国内应用的气体热载体法干馏技术主要存在规模小、工艺技术落后、污染严重、资源利用率低等问题。固体热载体干馏工艺具有“出油率高、

3、综合利用率高、节能环保”等三大优势，而国内只有小型试验成果，工业化生产还存在诸多不确定因素。这些已成为制约我国油页岩资源大规模开发利用的瓶颈问题¨。油页岩固体热载体干馏工艺中，以气力输送方式将干馏后半焦回送到干馏炉入口并在输送过程中控制半焦燃烧温度，符合干馏工艺对热载体的要求是整个干馏工艺的重要环节，直接关系到干馏工艺的成败。喷动床是一种适用于GeldartD类粗大颗粒的高效气固反应器，床体内具有规律性极强的固体颗粒的内循环，在高温接触中可以促使热量在气体与固体颗粒之间以及固体颗粒之间反复不断地相互传递，增加了固体颗粒浓度的上、下极限。所以，在劣质煤燃烧和气化、低

4、热值工业废弃物和生活垃圾燃烧、油页岩热解干馏以及烟气脱硫等生产工艺中拥有诸多固有优势，这是已有的流态化反应器所无法实现的_4J。将喷动床技术应用于油页岩固体热载体干馏工艺中，来满足油页岩固体热载体干馏工艺对热载体热力参数的要求。本文在自行设计和搭建的油页岩半焦喷动床升温输送实验台上完成了柳树河油页岩半焦的升温输送实验，为了保证燃烧后的热灰和油页岩混合后不至于发生瓦斯爆炸，喷动床燃烧后在分离器内含氧量不能超过5％。收稿日期：2011一lO—l3基金项目：东北电力大学博士基金资助项目(BSJJXM20(O01)；国家潜在油气资源(油页岩勘探开发利用)产学研用合作创新建

5、设项目作者简介：孙佰仲(1973一)，男，黑龙江省五常市人，东北电力大学能源与动力工程学院副教授，博士，主要研究方向：油页岩资源的开发和利用、中小型工业锅炉的改造以及生物质能源的研究．第2期孙佰仲等：油页岩半焦部分燃烧升温输送实验研究1实验研究方法1．1实验系统本实验台的基本结构如图1所示，整个喷动床升温输送实验台包括实验台本体、电磁感应加热装置、送引风机、和连续给料机。喷动床燃烧所需要的油页岩半焦由螺旋给料机送入，罗茨风机出口空气与液氮罐出来的汽化后的氮气混合后进入电磁感应加热装置进行预热，再经输送段喷人炉膛。燃烧产图l喷动床升温输送实验系统示意图生的烟气以及固

6、体颗粒经由喷动床上部的出口进入旋风分离器，烟气经引风机后通过烟囱排出。被分离下来的固体颗粒经过阀门排人储料桶，以便进行取样分析。各个测量温度和压力点的数据通过数据采集仪进行采集，并将实验数据通过数据线传入电脑经相关软件处理后记录。1．2实验样品和工况、实验所用样品为柳树河油岩页半焦，其工业分析和元素分析见表1。将已有的经过低温干馏(490oC)获得的柳树河油页岩半焦用腭式破碎机进行破碎处理并用标准筛网进行筛分到2．5mm以下，以满足实验对物料的要求，其粒径分布如表2所示。标准状况下计算出粒径2．5mln柳树河油页岩半焦的终端速度为8．3m／s。表1柳树河油页岩半焦

7、工业分析和元素分析经过多次对实验台调试摸索，考虑到喷动床温度(750oC以上)和出口氧量(3％以内)控制，以人口氧量、风速和给料量三个因素来进行试验工况设计，既能减少实验工况次数又能恰当地反映出三因素对于喷动床温度和出口氧量变化的影响，实验工况见表3所示。表2柳树河油页岩半焦粒径分布8．59．5l0．58．59．5l0．58．59．5l0．512东北电力大学学报第32卷2实验结果与分析2．1分离物料量与给料量之比从表2中可以看到各工况下的分离物料与给料量之比大致在0．6—0．7之间，按照灰平衡理论上应该在0．8左右(工业分析中灰分为43．68％，固定碳占43．39

8、％)，这是