油页岩循环瓦斯加热炉控制系统研究

龙矿集团位于山东龙口市境内，是中国唯一的海滨煤炭基地，是一个集煤、电、建筑安装、汽车运输、精密铸造、橡塑制品、建材生产为一体的综合大型国有企业，企业总资产近50亿元，在册职工13292人，拥有各类技术人员2100余人。

1油页岩开发与利用1.1开发沿革1983年12月，北皂煤矿开始采用DY-150采煤机机组正程序试采油页岩，止1992年5月，共开采油页岩1.211Mt。

由于DY-150采煤机机组的整机性能低，且油页岩硬度大（f=6.8），机组截割十分困难，造成采煤机机身剧烈振动，各机械部件严重磨损，工作面平均月产仅为6~8kt。

后来对设备进行了系列改进，但仍不能满足油页岩开采的需要，油页岩开采工作时断时续。

到90年代初，由于国际油价逐渐下降，且油页岩开发存在着开采技术复杂、成本高、市场销售困难等问题，1993年，油页岩开采工作被迫停止，改为开采油页岩下部的煤2、煤4层。

随着开采技术的进步和油页岩综合利用技术的成熟，在矿区煤炭资源逐渐减少的形势下，龙矿集团通过市场调研，决定开发利用油2资源，并组织开展了系列技术攻关活动。

2005皀年，北煤矿突破了油页岩反程序开采、油页岩开采设备选型的技术瓶颈，取得了1301首采面反程序开采的成功。

截止2010年9月底，龙口矿区已开采了9个油页岩工作面（其中：梁家煤矿2个），共计开采油页岩5.1Mt。

预计2010年矿区油页岩年产量可达到2.0Mt/a(其中：北皂煤矿1.2Mt，梁家煤矿0.8Mt)。

从2011年起，矿区油页岩年产量可达到2.4Mt/a(其中：北皂煤矿1.2Mt，梁家煤矿1.2Mt)。

1.2矿井开拓与巷道支护1.2.1矿井开拓方式矿区三对矿井均为立井开拓方式。

以北皂煤矿为例，矿井通风方式为中央边界抽出式，副井进风，东、西风井回风。

北皂煤矿三个水平同时开采。

一水平标高-175m，主采陆地煤2、油页岩，二水平标高-250m，主采煤4，三水平标高-350m，主采海域煤2。

油田用加热炉技术现状与发展方向油田用加热炉是油田勘探开发中的重要设备之一，尤其是在我国东部油田大面积进入高含水期及稠油和天然气的开发，加热炉显得更为重要。

随着油气田勘探开发面积的增大、开发难度增大，油田用加热炉的数量越来越多。

截至2021年，中石油油田用加热炉在用数量18460台。

加热炉是油田的主要能耗设备，中石油油田用加热炉每年能耗总量折合成原油约170多万吨，耗能十分惊人。

目前，油田用加热炉主要存在设备老化(平均新度系数0.41)、小型加热炉较多、效率偏低、燃烧不充分、炉内腐蚀结垢等问题。

关注油田用加热炉技术和发展对安全生产、节能和提高生产效率有着重要的意义。

加热炉的结构形式与技术分析1.管式加热炉管式加热炉的火焰直接加热炉管中的生产介质，加热温差大，温升快，允许介质压力高，单台功率可以很大，能以较小的换热面积获得较大的加热功率;但在加热原油和易结垢介质时，管壁结垢快，严重影响换热，且结垢不均匀，会导致管壁局部过热、失效等，这样可能引起爆炸事故。

2.火筒式加热炉燃烧的热量直接通过火筒加热炉壳内的生产介质。

与管式加热炉相比，火筒结垢的敏感性低、对换热影响不太显著。

但是被加热的生产介质在炉壳内流速缓慢，结构件上仍然容易结垢。

因此，火筒式加热炉一般不用于加热易结垢生产介质，如稠油、三次采油污水等。

上述加热炉结构简单，耗材少、一次性投资成本低，最大的隐患就是燃烧筒与生产介质直接接触。

3.水套加热炉水套加热炉与火筒式加热炉的不同之处在于炉壳内与火筒接触的介质不是生产介质而是水，火筒加热水，炉壳内增加了盘管，通过盘管的生产介质由水加热。

其优点就是避免或减轻了火筒的结垢和腐蚀，更主要的是火筒不直接与生产介质接触，安全性好。

近年来，水套加热炉被广泛应用于油田生产。

但水套加热炉传热效率偏低、结构复杂、炉体钢耗量大，另外运行中易失水，需要经常补水。

4.相变加热炉相变加热炉是近年来研制的一种新型加热炉，主体结构包括火筒、炉体(蒸汽发生器)和换热盘管。

河南科技Henan Science and Technology 化工与材料工程总第810期第16期2023年8月油页岩半焦制备生物炭的工程化问题探讨郭键柄杨冬伟张亚东王春（兰州有色冶金设计研究院有限公司，甘肃兰州730000）摘要：【目的】通过国内首个油页岩半焦制备生物炭生产线的工程化设计，对该新技术工程化过程中的问题和难点进行探讨，为我国其他地区油页岩半焦综合利用提供参考。

【方法】阐述了油页岩半焦的综合利用现状，针对油页岩半焦的性质，结合试验报告制定了油页岩半焦制备生物炭生产线的工艺路线，通过设计计算确定了主要工艺设备选型，完成工程化设计和生产调试。

【结果】经过一段时间的生产调试，试验线产能达到设计预期，对新技术首次工程化过程暴露出的问题和难点进行了总结归纳。

【结论】油页岩半焦制备生物炭的试验研究和工程化探索，有一定的科学价值，相关研究对解决我国油页岩半焦综合利用难题提供了参考。

后续工程化设计时应重点关注炭化炉无氧条件的控制及热解气的处理。

关键词：油页岩半焦；生物炭；炭化炉中图分类号：X741文献标志码：A文章编号：1003-5168（2023）16-0081-06 DOI：10.19968/ki.hnkj.1003-5168.2023.16.017Discussion on the Engineering of Biochar Prepared From Oil ShaleSemi-CokeGUO Jianbing YANG Dongwei ZHANG Yadong WANG Chun (Lanzhou Engineering&Research Institute of Nonferrous Metallurgy Co.,Ltd.,Lanzhou730000,China)Abstract:[Purposes]Through the engineering design of the first biochar production line for the prepara⁃tion of oil shale semi-coke in China,the problems and difficulties in the engineering process of this new technology are discassecl,which provides a reference for the comprehensive utilization of oil shale semi-coke in other parts of China.[Methods]The comprehensive utilization status of oil shale semi-coke was expounded,and the process route of biochar preparation production line for oil shale semi-coke was for⁃mulated in combination with the test report according to the characteristics of oil shale semi-coke,and the main process equipment selection was determined through design calculation,and the engineering design and production debugging were completed.[Findings]After a period of production and debug⁃ging,the production capacity of the test line reached the design expectations,and the problems and diffi⁃culties exposed in the first engineering process of the new technology were summarized.[Conclusions] The experimental research and engineering exploration of biochar preparation from oil shale semi-coke have certain scientific value,and the relevant research provides a reference for solving the problem of comprehensive utilization of oil shale semi-coke in China.Subsequent engineering design should focus on the control of oxygen-free conditions of carbonization furnace and the treatment of pyrolysis gas.Keywords:oil shale semi-coke;biochar;carbonization furnace收稿日期：2023-05-26基金项目：甘肃省创新基地和人才计划项目（20JR5RA083）。

区域治理社会治理与服务石油是化工业生产过程中的重要能源，然而石油作为一种不可再生资源，随着人类大量开采，石油资源越来越少，石油价格持续上涨，石油资源已经成为未来工业发展的瓶颈。

油页岩作为一种石油替代能源，近年来受到国际社会的普遍关注。

油页岩是一种高灰分的可燃有机物质沉积岩，它的灰分超过了40%，含油率大于3%，是第一种非常规油气资源。

油页岩通过低温干馏可以得到页岩油，作为汽油、柴油等燃料，但是油页岩在低温干馏过程中会产生大量的废气、废水、废渣，对自然环境造成严重的污染。

因此，油页岩低温干馏的污染问题已经成为油页岩工业发展急需解决的问题。

一、油页岩干馏污染问题油页岩干馏过程首先将油页岩破碎筛分，进入到干馏炉内干馏处理，然后在350-450℃下进行脱水、干馏、裂化等一系列反应，最后产生干馏油气、干馏废渣。

下图为油页岩干馏污水处理流程图：油页岩的干馏过程中会产生大量的污染物，其污染性质与煤炭企业类似，主要以大气污染、水污染、废渣等污染物质。

油页岩的大气污染物质主要有粉尘、无组织排气以及燃烧废气。

粉尘主要来自原矿/原料供应系统中的页岩破碎筛分装置、受料装置、运输通道、转运站等操作过程产生的。

无组织排气则来自设备的排气口、设备管道中会泄漏气体，直接排放到空气中。

燃烧废气主要指燃烧瓦斯和剩余瓦斯在加热炉、锅炉、电站产生的二氧化硫、氮氧化物以及油页岩在干馏过程中的燃烧炉和锅炉产生的二氧化硫、二氧化碳等污染气体；油页岩干馏过程中会产生大量的氨气水溶液，这些溶液排放量大、成分比较复杂、含有大量的有机物质和无机物质，其中排放的多环芳烃是一种致癌物质，因此不仅污染环境，而且危害到人体健康；油页岩在干馏过程中会产生大量的废渣，原料除尘器产生大量的粉尘以及污水处理站的污泥。

如果这些固体废弃物不及时处理，可能对周围地下水源和生物造成影响。

二、油页岩干馏污染治理措施2.1油页岩大气污染防治措施油页岩干馏过程中会产生大量的粉尘、废气。

0引言当今,油页岩作为一种后备能源,已越来越受到人们的重视。

油页岩也称油母页岩,是可燃矿产之一。

油页岩由有机物和无机物组成,其无机物常见的有石英、粘土、碳酸盐等,有时还含有铜、镍、钴、钼、钛、钒等的化合物。

油页岩有机物可分为两类:一类为油母,是其主要成分,元素组成主要为C、H、N、S、O 等; 另一类为沥青, 其含量一般在1 %左右。

一般认为油母是一种具有三维结构的大分子聚合物。

油母中碳主要以脂肪族及环烷烃结构存在,也有部分芳香族化合物。

所以只要能把油页岩中的油母提炼出来,就可得到类似天然石油的原油,也即页岩油。

油母中的氮在热加工时,大部分可转化成氨。

它的价值越来越受人们的重视。

能源是我国实现现代化进程的重要物质,而石油作为主要能源供需矛盾日趋严重,开发新的石油资源及寻找石油替代产品,已引起国内外的高度关注。

在这种形势下抚顺矿业集团有限责任公司为了适应市场需要,结合当地的具体情况,综合利用油母页岩,变废为宝,提高自身的经济效益。

1世界油页岩的储量油母页岩遍布于世界各地。

它大多埋藏在煤矿矿层中，是煤的副产品储量巨大下面着重讲述油页岩的储量。

1.1 油页岩储量石油大学钱家麟教授提供的2000 年度世界油页岩年度综述报告,介绍了世界油页岩储量和利用情况。

油页岩遍布于世界各地,其资源分布并不均衡,油页岩储量在某些国家,如美国、爱沙尼亚、俄罗斯等已经详细勘查,但在很多国家油页岩储量尚未详细勘查,只有粗略估计。

中国油页岩储量在20 世纪50 年代曾做过普查,此后则未做全国性专门调查。

已知主要产地有辽宁抚顺、广东茂名、吉林桦甸、新疆维吾尔自治区等。

美国地质局Dyni 博士对世界油页岩的储量进行了调查,于2000 年初提供了统计结果,现将储量超过1.0Gt 油页岩资源的国家列入表1 。

中国油页岩的探明可采储量约50.0Gt (相当于页岩油2.0 Gt) ,这只是20 世纪50 年代的勘探情况。

我国在50～60 年代时期,页岩油工业发展迅速,60 年代以后,由于大庆油田的开发,使页岩油工业处于停滞状态,所以中国油页岩储量的数据不全。