油頁巖

主要有兩方面：①干餾制取頁巖油，進一步加工成輕質(zhì)油品以及多種化工產(chǎn)品；②直接用作鍋爐燃料，產(chǎn)生蒸汽，并進一步用于發(fā)電。油頁巖干餾和燃燒后的頁巖灰可用于生產(chǎn)水泥等建筑材料。

世界上已發(fā)現(xiàn)的非常規(guī)油氣資源大多位于地緣政治相對穩(wěn)定的西半球，即美國、加拿大和拉丁美洲，美國是全球油頁巖資源最豐富的國家，儲量約占全球儲量的70%以上；加拿大是全球瀝青砂資源最豐富的國

家，儲量約占全球儲量的90%以上。全球油頁巖資源十分豐富，據(jù)不完全統(tǒng)計其蘊藏資源量約有10萬億噸，比煤炭資源量多40%。2000年初統(tǒng)計，世界頁巖油儲量超過10億噸的國家有美國、俄羅斯、扎伊爾、巴西、摩洛哥、約旦、澳大利亞、愛沙尼亞和中國等，頁巖油總量為3741億噸，預計全世界頁巖油資源總量約為4750億噸，比傳統(tǒng)石油資源量（2710億噸）多50%以上。

油頁巖不僅資源豐富，而且分布相對集中。在美國，大約75%的油頁巖集中在科羅拉多州、猶他州和懷俄明州。按探明資源量排位，中國繼美國、巴西、前蘇聯(lián)之后位居世界第四。中國油頁巖探明資源量315億噸，預測資源量4520億噸，約85%以上分布在吉林、遼寧和廣東省，其中吉林省已探明可采儲量為174.5億噸，約占全國油頁巖探明總量的55.3%；廣東已探明可采儲量超過55.15億噸，居全國第2位；遼寧省截至2004年累計探明儲量為41.3億噸。

油頁巖資源量十分豐富且儲量分布集中，具有作為接替能源的巨大潛力和有利條件。

直接開采

直接開采包括露天和井下兩種開采方式。露天開采適合于埋藏較淺的礦床開采，成本低，安全系數(shù)高，遼 寧撫順和廣東茂名就是典型的例子。井下開采有豎井、水平坑道采礦兩種方式，適合于埋藏較深的礦床。直接開采是較原始的開采方式，局限性比較大，對生態(tài)環(huán)境的破壞也十分嚴重，主要表現(xiàn)在三個方面：

一是生態(tài)及水質(zhì)破壞嚴重。無論是露天采礦還是井下采礦，都需要把地下水位降低到含油頁巖層的層位以下，開采1立方米油頁巖，一般需要抽出25立方米的地下水；采礦水極大地增加了地表水、地下水中硫酸鹽的含量。在巴西，油頁巖采礦長期破壞著礦山及其附近的生態(tài)平衡和水位水質(zhì)的穩(wěn)定。

二是灰渣污染嚴重。通過直接開采得到的油頁巖用于提煉頁巖油或直接燃燒，產(chǎn)生大量灰渣，如果不回收利用則不僅會造成空氣污染，且廢棄灰渣占地面積大，其中金屬元素和微量元素滲入地下水體，危害人們生產(chǎn)生活。

三是直接開采占地較多，一旦開墾就無法完全修復。

地下轉(zhuǎn)化工藝技術(shù)（ICP)

ICP是殼牌公司投入巨資研發(fā)出的開采油頁巖及其他非常規(guī)資源的專利技術(shù)，對開發(fā)深部油頁巖尤其有利。ICP開采油頁巖的基本原理是在地下對油頁巖礦層進行加熱和裂解，促使其轉(zhuǎn)化為高品質(zhì)的油或氣，再通過相關通道將油、氣分別提取出來；將這些高品質(zhì)的油（氣）采集到地面進行加工后，可生產(chǎn)出石腦油、煤油等成品油。該技術(shù)的突出優(yōu)點是：提高了資源開發(fā)利用效率；減少了開采過程中對生態(tài)環(huán)境的破壞，即少占地、無尾渣廢料、無空氣污染、少地下水污染及最大限度地減少有害副產(chǎn)品的產(chǎn)生。盡管該項技術(shù)現(xiàn)在還未完全商業(yè)化，但關鍵的工藝、設備等技術(shù)問題都已解決，并在美國科羅拉多州和加拿大阿爾伯特省進行了商業(yè)示范。按照2005年5月每桶原油開發(fā)成本計算，傳統(tǒng)的干餾技術(shù)為20美元/桶，使用ICP技術(shù)生產(chǎn)成本為12美元/桶，ICP技術(shù)成本低于傳統(tǒng)的干餾技術(shù)，該技術(shù)在油價高于25 美元/桶時可以盈利。 中國吉林省油頁巖資源豐富，但大部分埋藏于平原耕地之下，或者埋藏較深，吉林省地質(zhì)礦產(chǎn)勘查開發(fā)局與殼牌勘探有限公司于2004年12月8日簽署合作框架協(xié)議書，根據(jù)殼牌公司在北美ICP技術(shù)的研發(fā)及對吉林省油頁巖資源的勘察情況，合資公司預計于2006年開始ICP技術(shù)商業(yè)示范，2010年后將開始全面商業(yè)運行。

油頁巖的開采方式經(jīng)過近兩個世紀的發(fā)展，已取得許多成功的經(jīng)驗，并在不斷改進，成熟的開采技術(shù)是油頁巖工業(yè)崛起的有力保障。

隨著技術(shù)進步和環(huán)保意識的增強，油頁巖資源從單純的能源利用發(fā)展到綜合利用，極大地提高了資源利用率，降低了成本，減少了環(huán)境污染，為資源的可持續(xù)利用提供了保障。油頁巖礦石采出之后，最先是作為能源而被使用的，即干餾煉油和作為燃料。油頁巖干餾后的頁巖油可作為燃料油出售，也可以通過加氫精制和非加氫精制的方法生產(chǎn)輕柴油，提高頁巖油附加值，精制后的重油作燃料使用。油頁巖做燃料主要是用來發(fā)電，即直接用作鍋爐燃料或進行低溫干餾產(chǎn)生氣體燃料而發(fā)電，還可用于供暖和長途運輸。2001-2002年，愛沙尼亞利用油頁巖發(fā)電和向居民、工業(yè)供暖所創(chuàng)造的效益分別占國家稅收的76%和14%，對其國民經(jīng)濟具有重要意義。干餾和直接燃燒產(chǎn)生的灰渣和廢氣有不同的用途，灰渣可以用來充填礦井、制取水泥或陶粒、制磚等，現(xiàn)在有很多成功利用頁巖廢渣的技術(shù)；廢氣可以作為燃料燃燒產(chǎn)生蒸汽后供生產(chǎn)、生活使用，也可以循環(huán)利用，為油頁巖的干餾提供熱源。

油頁巖的使用主要集中在提煉頁巖油和發(fā)電上，因此干餾工藝和燃燒鍋爐的發(fā)展直接影響著使用效果，降低成本、注重環(huán)保和充分利用資源的要求促進了油頁巖利用技術(shù)的革新，主要表現(xiàn)在干餾工藝和燃燒鍋爐的改進上。

干餾技術(shù)

目前，世界上許多國家都對油頁巖干餾方法進行了研究，有的已形成工業(yè)化生產(chǎn)規(guī)模，中國、俄羅斯、愛沙尼亞的發(fā)生式爐及德國LR爐處理量小，油收率較低，工藝不先進，但投資少，適用于小規(guī)模的頁巖煉油廠；愛沙尼亞Kiviter爐和美國TOSCO-Ⅱ爐處理量較大，投資中等，適用于中等規(guī)模的油頁巖煉油廠；愛沙尼亞Galoter 、巴西Petrosix及澳大利亞Alberta-Taciuk爐處理量大，油收率高，產(chǎn)高熱值煤氣，投資高，適用于大、中型油頁巖煉油廠。

燃燒鍋爐的發(fā)展

油頁巖作為燃料用于發(fā)電經(jīng)歷了漫長的研究開發(fā)過程，從油頁巖懸浮燃燒與氣化到油頁巖流化床燃燒再到油頁巖循環(huán)流化床燃燒，技術(shù)不斷進步，效益不斷提高，污染不斷減少。 1、油頁巖懸浮燃燒與氣化技術(shù)

前蘇聯(lián)采用懸浮燃燒方式直接利用油頁巖燃燒發(fā)電，20世紀50至70年代先后在愛沙尼亞和波羅的海建立3座電廠，總裝機容量為2415MW，所配鍋爐出力為65～320噸/小時。但出現(xiàn)了很多問題：鍋爐實際出力減小，爐膛結(jié)焦，受熱面高溫腐蝕，尾部受熱面堵灰；SO2和NOX 排放量大，嚴重污染環(huán)境；制粉系統(tǒng)耗電量大，鍋爐維修費用高，運行不經(jīng)濟；機組可靠性差，經(jīng)常被迫停機，且停爐檢修時很長等。2、油頁巖流化床燃燒技術(shù)

前蘇聯(lián)首次開發(fā)燃油頁巖流化床鍋爐，于20世紀80年代對愛沙尼亞、波羅的海電站鍋爐進行了改造，廣東茂名、遼寧撫順也先后應用了油頁巖流化床鍋爐，其突出優(yōu)點是減少了爐膛結(jié)焦的可能性，對流受熱面上也沒有嚴重積灰，煙氣中NO及NO2含量小，燃燒過程中可以吸收大量硫，鍋爐實際輸出功率增大，飛灰不會粘污鍋爐過熱器和省煤器管束，鍋爐熱效率達70%以上。實踐證明油頁巖流化床燃燒發(fā)電在技術(shù)上是可行的，但效率較低、經(jīng)濟效益較差。

3、油頁巖循環(huán)流化床燃燒技術(shù)

循環(huán)流化床燃燒技術(shù)（CFBC）有效地提高了油頁巖的利用率和鍋爐的熱效率，減少了污染氣體的排放。它是油頁巖發(fā)電最有利的燃燒方式，具有良好的煤種適應性、低溫燃燒、燃用寬篩分顆粒，SO2、NO及NO2的排放量非常低，鍋爐的效率在80%以上，這些突出的優(yōu)點給油頁巖能源利用和油頁巖燃燒發(fā)電技術(shù)注入了新的活力，帶來了新的機遇。中國、以色列等國在油頁巖循環(huán)流化床燃燒發(fā)電的能源利用研究方面取得了成功經(jīng)驗，1989年以色列建成首臺半商業(yè)化油頁巖循環(huán)流化床燃燒示范電站，采用芬蘭Ahlstrom公司的50噸/小時循環(huán)流化床鍋爐。20世紀90年代以色列采用230噸/時循環(huán)流化床鍋爐建造一座燃用油頁巖商業(yè)化電廠，1996年吉林省樺甸油頁巖示范熱電廠采用3臺東北電力學院研究制65噸/小時低倍率循環(huán)床油頁巖電站鍋爐，實現(xiàn)長期穩(wěn)定運行。

油頁巖的應用技術(shù)得到長足發(fā)展，給許多國家的經(jīng)濟發(fā)展做出了很大貢獻。但不同國家油頁巖主要用途差別較大，愛沙尼亞主要用來發(fā)電和提煉頁巖油，近40年其電力生產(chǎn)的99%主要依賴于油頁巖，巴西主要用作運輸燃料，德國主要用于制造水泥和建筑材料，中國和澳大利亞主要用于提煉頁巖油和用作燃料，俄羅斯和以色列主要用于發(fā)電。

油頁巖資源的開發(fā)利用展示出了誘人前景，不僅符合國家產(chǎn)業(yè)政策和發(fā)展循環(huán)經(jīng)濟的要求，而且也將為企業(yè)帶來良好的經(jīng)濟效益、環(huán)保效益和社會效益。如何在這個歷史發(fā)展機遇面前，揚長避短，乘勢而上，是需要認真思考的問題。

除了技術(shù)方面的這些因素以外，我們還面臨許多資源管理問題。一是扶持政策不系統(tǒng)。獨立礦床不享受與煤伴生油頁巖免交增值稅政策；低品位資源開發(fā)利用不享受稅收優(yōu)惠；延長產(chǎn)業(yè)鏈沒有明確的激勵機制。二是資源浪費嚴重。油頁巖開采存在采富棄貧、大礦小開、一礦多開現(xiàn)象；與煤共伴生油頁巖丟棄嚴重；低品位資源利用程度低。三是管理監(jiān)督有待加強。油頁巖礦業(yè)權(quán)與油氣和煤炭普遍存在交叉重疊現(xiàn)象；部分企業(yè)以其它礦權(quán)代替油頁巖，規(guī)避招拍掛。

開展綜合評價，摸清資源潛力。組織石油、煤炭企業(yè)及相關科研機構(gòu)開展全國性油頁巖資源綜合評價工作，進一步摸清油頁巖資源潛力；規(guī)范油頁巖資源科學術(shù)語，制定油頁巖資源儲量評價分類分級標準，確定勘查開發(fā)技術(shù)規(guī)范和模式。

勘查重點盆地，獲取優(yōu)質(zhì)儲量。以松遼盆地為重點，加大物探、鉆探等實物工作量，優(yōu)選有利靶區(qū)，獲取探明儲量，為油頁巖開發(fā)利用提供資源基礎，為大規(guī)?？辈橛晚搸r資源提供技術(shù)和模式。

制定行業(yè)標準，規(guī)范勘查開發(fā)。制定選礦工藝、安全、能耗及綜合利用標準。建立油頁巖綜合開發(fā)利用準入制度。企業(yè)須對礦權(quán)區(qū)內(nèi)油頁巖資源進行評價，鼓勵企業(yè)勘查開發(fā)油頁巖。

嚴格環(huán)保要求，建設綠色礦山。對油頁巖開發(fā)利用的尾礦污染、水污染、廢氣污染等開展區(qū)域性環(huán)境評價，把資源開發(fā)中的環(huán)境成本限制在最小。制定嚴格的環(huán)境標準，促使商業(yè)性開發(fā)油頁巖的企業(yè)研發(fā)并使用有利于環(huán)保的技術(shù)方法和控制手段。借鑒國外經(jīng)驗，建立油頁巖開發(fā)利用示范工程，作為循環(huán)經(jīng)濟與綠色礦山的典范。

做好戰(zhàn)略規(guī)劃，促進產(chǎn)業(yè)發(fā)展。將油頁巖資源納入國家戰(zhàn)略儲備，編制油頁巖勘查開發(fā)和產(chǎn)業(yè)發(fā)展規(guī)劃。制定油頁巖發(fā)展戰(zhàn)略和利用政策，實現(xiàn)綜合效益最大化。確立石油公司和煤炭企業(yè)在油頁巖開發(fā)利用中的主體地位。爭取實現(xiàn)全國2010年100萬噸、2020年1000萬噸頁巖油產(chǎn)量目標。

加大科技攻關，解決重大問題。加強油頁巖成礦理論和富集規(guī)律研究，開展油頁巖開發(fā)利用技術(shù)聯(lián)合攻關，尋求“大型油氣田與煤層氣開發(fā)”及“全國油氣資源戰(zhàn)略選區(qū)”等國家專項和國家科技攻關支持，改進干餾工藝，提取稀有金屬，加強低品位和頁巖渣資源利用，盡快解決制約綜合開發(fā)利用的重大問題。

制定扶持政策，鼓勵綜合利用。獨立油頁巖礦床比照與煤共伴生礦免收增值稅。含油率4%至6%的油頁巖減半稅費，低于4%的免稅費。支持發(fā)電并網(wǎng)，提供低息貸款。對延長產(chǎn)業(yè)鏈實行級差稅率。

加強礦權(quán)管理，實施有效監(jiān)督。根據(jù)油頁巖資源特點進行綜合有效管理，妥善解決礦業(yè)權(quán)交叉重疊。扶持建設與煤共伴生、低品位、規(guī)模化和綜合利用的示范工程。完善對外合作，審查油頁巖勘查開發(fā)利用方案。嚴格監(jiān)督“圈而不探”、“占而不采”等行為。

總之，中國油氣資源日趨緊缺，與中國不斷增長的能源需求相比，與中國儲量豐富的油頁巖資源相比，與國際油頁巖開發(fā)利用水平和規(guī)模相比，中國的油頁巖產(chǎn)業(yè)還遠遠滿足不了國家經(jīng)濟發(fā)展的需求，遠遠沒有達到我們所期望的經(jīng)濟和社會效益，還需要加倍努力，奮力前行。

在高油價時代，有關國家對油頁巖的開發(fā)利用活躍起來。美國國會于2005年通過了發(fā)展非常規(guī)能源的法案，掀起了油頁巖干餾煉油的研發(fā)高潮。美國總統(tǒng)布什于2008年6月18日聲明，支持發(fā)展油頁巖，鼓勵國會放開對批準頁巖油試驗用地的限制。美國內(nèi)政部己批準了6項給予石油公司的土地礦產(chǎn)租賃項目，支持開展油頁巖干餾煉油。美國科羅拉多礦業(yè)學院在2006年、2007年、2008年連續(xù)召開了第26屆、27屆、28屆國際油頁巖會議，參與人員眾多。當前，美國有29家公司正開展油頁巖加工利用的研究，其中14家公司開展地下干餾，11家開展地上干餾的研發(fā)，2家公司開展頁巖油加氫制取輕質(zhì)油品研究。上述這些公司大多數(shù)正處于實驗室或數(shù)學模擬，或概念研究階段，只有殼牌公司正在進行現(xiàn)場地下干餾的中試，還有一些公司正籌劃開展實地試驗，另有幾家公司則在致力于干餾新技術(shù)的開發(fā)。

中國油頁巖的開發(fā)利用起步較早，規(guī)模也比較大，但長期以來并沒有明顯進步。1959年頁巖油的產(chǎn)量達到70多萬噸，占世界的50%以上。1959年遼寧撫順年產(chǎn)頁巖油72萬噸，1953年樺甸年產(chǎn)頁巖油5萬噸，1962～1992年，廣東茂名共生產(chǎn)頁巖油300萬噸。20世紀60年代以后，由于中國常規(guī)油氣田的大量發(fā)現(xiàn)，油頁巖提煉油氣成本相對較高，頁巖油生產(chǎn)規(guī)模逐漸減小，并淡出油品市場，油頁巖開發(fā)利用技術(shù)也止步不前。

近年來，由于上輪全球能源需求的增長和解決廢棄油頁巖環(huán)境問題的需要，油頁巖的勘探開發(fā)面臨新的機遇。撫順、樺甸、羅子溝、黃縣等老油頁巖礦先后恢復了頁巖油生產(chǎn)。2008年，國內(nèi)年產(chǎn)頁巖油約40萬噸，其中撫順礦業(yè)集團油頁巖煉油廠是目前中國正在運行的、最大的油頁巖提煉廠，其產(chǎn)量達到35萬噸。

在油頁巖利用技術(shù)方面，國內(nèi)相關企業(yè)也開展了研究工作。針對現(xiàn)有撫順爐單臺裝置處理能力小、油收率低、污染環(huán)境等缺點，撫礦集團于2006年成立了"遼寧省撫礦集團工程技術(shù)研究中心"，將油頁巖綜合利用作為重點，開發(fā)大型油頁巖干餾新工藝和相應的生產(chǎn)裝置，研發(fā)頁巖油生產(chǎn)過程的廢水、廢渣的處理與循環(huán)利用技術(shù)。中煤集團支持其所屬的龍江哈爾濱煤化工公司開展油頁巖流化干餾煉油的中試（日加工油頁巖50噸），已取得初步成功，日加工油頁巖2000噸的工業(yè)試驗裝置的可行性研究報告已初步通過。中石油支持大慶油田采用大連理工大學開發(fā)的顆粒頁巖固體熱載體干餾技術(shù)，擬建設日加工2000噸柳樹河油頁巖的工業(yè)試驗裝置。

中國油頁巖資源儲量豐富，在煤炭開采過程中也產(chǎn)生了大量油頁巖，開發(fā)利用油頁巖不僅可以緩解石油供需矛盾，還可以解決因廢棄油頁巖造成的環(huán)境問題，提高資源利用率。因此中國應該重視油頁巖方面的研究，推動開發(fā)利用技術(shù)進步，加快油頁巖行業(yè)發(fā)展。 ? ?