油页岩固体热载体综合利用系统的分析模型

柏静儒，张庆燕，白 章，王 擎

(1.东北电力大学 油页岩综合利用教育部工程研究中心，吉林 吉林 132012；2.中国科学院 工程热物理研究所，北京 100190)

柏静儒1，张庆燕1，白 章2，王 擎1

(1.东北电力大学 油页岩综合利用教育部工程研究中心，吉林 吉林 132012；2.中国科学院 工程热物理研究所，北京 100190)

对基于油页岩固体热载体干馏法构建的综合利用系统进行分析，采用黑箱模型法绘制系统各单元的分析简化模型，系统地给出应用于所构建的综合系统的值计算方法与计算公式，最后以图表的形式给出综合利用系统各装置的效率和损率的计算结果。结果表明：当油页岩预热到140℃时，干馏炉的损率高达49.19%，是综合利用系统损率最高位置；净化冷凝单元效率为93.92%，是综合利用系统效率最大的单元，各装置的损率与效率不具有相关性。

油页岩；固体热载体；综合利用；分析

油页岩能源资源是非常规油气能源的典型代表，世界油页岩能源资源储量折算为页岩油约有4×103亿t[1]，其中我国页岩油资源为476.44亿t[2]。与此同时，我国石油资源对外依存度逐年增长，到2020年将上升到60%以上[3]，加大对油页岩的开发利用，可有效缓解我国石油资源供应不足现状。

干馏炼油与燃烧发电是我国油页岩能源资源开发利用的两大主要方式。其中干馏炼油技术分为固体热载体干馏技术和气体热载体干馏技术，固体热载体干馏技术规避了气体热载体干馏技术干馏效率低、出油率低等不足，同时还具有干馏时间短、油收率高、资源利用率高等诸多优点[4]，固体热载体干馏技术将成为油页岩资源开发利用的主要干馏炼油技术[5-7]。

利用油页岩能源资源单一的炼油或发电，不仅导致能源资源的严重浪费和损失，同时也对环境造成破坏，故油页岩从单一的能源利用方式发展到资源高效环保型的综合利用方式[8]。学者们提出多种油页岩能源资源综合开发利用集成技术[9-13]，为了有效评价综合利用系统，需要对其能量利用情况及能量损失情况等进行深入计算与分析。

1 计算实例

图1 油页岩固体热载体综合利用系统工艺流程示意图

2 综合利用系统的分析

根据综合利用系统物料流程，分别绘制了油页岩干馏单元(RR)、净化冷凝单元(P/C)、循环流化床锅炉加热发电单元(CFB-ST)、燃气-蒸汽联合循环发电单元(CC)的黑箱分析简化模型并给出相应计算方法及公式。

结合油页岩干馏过程，得到如下简化黑箱模型：(P0=0.1 MPa，T0=298.15 K，T1=773.15 K)

图2 油页岩干馏单元(RR)分析简化模型

其中：

其中：

2.2 净化冷凝单元(P/C)分析

图3 净化冷凝单元(P/C)分析简化模型

P/C单元平衡关系为

其中：

2.3 循环流化床锅炉加热发电单元(CFB-ST)分析

图4 循环流化床锅炉加热发电单元(CFB-ST))分析简化模型

其中：

2.4 燃气-蒸汽联合循环发电单元(CC)分析

图5 燃气-蒸汽联合循环发电单元(CC)分析简化模型

CC单元各组成部分平衡关系为

其中：

(2)其余各参数计算原理与CFB-ST单元相同。

3 结 论

图6 油页岩固体热载体综合利用系统各装置的效率

图7 油页岩固体热载体综合利用系统各装置的损率

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Exergy Analysis Model of Oil Shale Comprehensive Utilization System on Solid Heat Carrier Technology

Bai Jingru1，Zhang Qingyan1，Bai Zhang2，Wang Qing1

(1.Engineering Research Centre of Oil Shale Comprehensive Utilization,Ministry of Edncation,Northeast Electric Power University，Jilin Jilin 132012；2.Institute of Engineering Thermophysics，Chinese Academy of Sciences，Beijing 100190)

Exergy analysis method is applied to the oil shale comprehensive utilization system on solid heat carrier technology.Meanwhile，the exergy analysis Simplified model of each device is built by black box model method and the computing method and calculating formula of exergy value that applied to the comprehensive utilization system are detailedly explained.Finally，the result of energy efficiency and exergy loss rate of comprehensive utilization system is expressed in the form of graph.The results show that when the oil shale is preheated to 140 ℃，the exergy loss rate of retorting reactor is as high as 49.19% and it becomes the highest energy loss rate position.The exergy efficiency of purifying condensing unit is 93.92% and it becomes the highest exergy efficiency unit among the comprehensive utilization system.Exergy loss rate and exergy efficiency of each device has no correlation.

Oil shale；Solid heat carrier；Comprehensive Utilization；Exergy analysis

2016-11-12

柏静儒(1973-)，女，博士，教授，主要研究方向：油页岩综合开发利用及洁净煤技术.

1005-2992(2017)01-0018-06

TE662

A

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