油頁巖利用過程爆炸機(jī)理及防治方法研究

首次對(duì)中國4種典型油頁巖樣品進(jìn)行了系統(tǒng)爆炸特性測(cè)試研究，其中最小點(diǎn)火能普遍高于煙煤粉塵，最低著火溫度與煙煤相近，爆炸下限高于煙煤，最大爆炸壓力略低于煙煤，爆炸指數(shù)龍口油頁巖與煙煤相當(dāng)，其他低于煙煤。總之，我國油頁巖粉塵爆炸危險(xiǎn)性一般，略低于煙煤，可借鑒煙煤的防爆方法進(jìn)行油頁巖粉塵的爆炸防治。 課題研究了油頁巖粉塵雜混物的爆炸特性。利用研發(fā)的測(cè)試裝置研究了可燃?xì)鈱?duì)油頁巖粉塵爆炸特性的影響。發(fā)現(xiàn)粉-氣雜混物的最小點(diǎn)火能隨可燃?xì)夂康脑黾佣陆?，?duì)揮發(fā)分含量低的FS油頁巖粉塵影響最為顯著，從J級(jí)別降為mJ級(jí)別?？扇?xì)獾囊胧褂晚搸r粉塵爆炸下限明顯下降。當(dāng)可燃?xì)獾臐舛瘸^3%時(shí)，油頁巖粉塵的爆炸下限下降趨勢(shì)變緩，當(dāng)濃度為9%時(shí)，爆炸下限趨于50g/m3。雜混物的爆炸強(qiáng)度均高于單純的油頁巖粉塵。 課題研究了高溫對(duì)油頁巖粉塵及其雜混物爆炸特性的影響。當(dāng)溫度升高時(shí)油頁巖粉塵及其雜混物的最小點(diǎn)火能均隨著初始溫度的升高而下降，當(dāng)可燃?xì)夂砍^2%后，點(diǎn)火能下降趨于平緩，可燃?xì)夂康挠绊戇h(yuǎn)超過溫度升高帶來的影響。環(huán)境溫度升高爆炸下限均呈下降趨勢(shì)，爆炸范圍在擴(kuò)大。但隨著初始溫度的升高，最大爆炸壓力卻逐漸降低，由常溫下的0.6、0.59、0.55、0.52MPa分別降至100℃下的0.48、0.45、0.43、0.40MPa，平均下降10%；但最大壓力上升速率隨溫度升高而增大。 課題研究了氮?dú)狻⒍趸紝?duì)LK油頁巖粉塵及其雜混物的惰化效果，發(fā)現(xiàn)當(dāng)環(huán)境的氧含量低于15%時(shí)爆炸將不再發(fā)生?；诖耍岢鑫覈晚搸r綜合利用過程中的極限氧濃度為13%，為提出本質(zhì)安全防爆方法奠定了實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)。 以撫順式干餾爐為背景，建立了油頁巖干餾工藝火災(zāi)爆炸風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)指標(biāo)體系，采用模糊綜合評(píng)價(jià)方法建立了油頁巖干餾工藝火災(zāi)爆炸危險(xiǎn)性評(píng)價(jià)模型。利用該模型可以對(duì)油頁巖利用現(xiàn)狀的火災(zāi)爆炸風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行評(píng)價(jià)，也可用于指導(dǎo)生產(chǎn)過程的防爆安全改進(jìn)。 2100433B

我國油頁巖儲(chǔ)量豐富，合理開發(fā)油頁巖資源是破解我國能源危機(jī)的重要途徑之一。針對(duì)油頁巖煉油和燃燒發(fā)電過程中潛在的火災(zāi)、爆炸事故風(fēng)險(xiǎn)，項(xiàng)目通過已有和計(jì)劃研發(fā)的高溫環(huán)境爆炸性測(cè)試系統(tǒng)，以國內(nèi)4種典型的油頁巖產(chǎn)品為代表，系統(tǒng)研究油頁巖粉塵及油頁巖雜混物的爆炸機(jī)理和特性，為生產(chǎn)過程風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)和安全管理奠定實(shí)驗(yàn)和理論依據(jù)；再通過小型實(shí)驗(yàn)，研究CO2、N2對(duì)油頁巖及其雜混物的惰化機(jī)理，得到防止爆炸發(fā)生的關(guān)鍵指標(biāo)- - 極限氧濃度，從而確定油頁巖生產(chǎn)過程的本質(zhì)安全防爆方法，并在1立方米大型爆炸測(cè)試系統(tǒng)上對(duì)不同工藝條件下建立的本安防爆方法進(jìn)行放大和驗(yàn)證，確保其在工業(yè)生產(chǎn)上應(yīng)用的安全性。在前期大量爆炸性數(shù)據(jù)和防爆方法的基礎(chǔ)上，利用風(fēng)險(xiǎn)理論建立基于數(shù)據(jù)的生產(chǎn)過程風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)模型，克服了傳統(tǒng)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估方法中事故統(tǒng)計(jì)樣本少、評(píng)價(jià)人員主觀隨意性的缺點(diǎn)，對(duì)于評(píng)價(jià)油頁巖利用過程爆炸事故風(fēng)險(xiǎn)、指導(dǎo)安全生產(chǎn)工作具有重要的理論意義和實(shí)用價(jià)值

油頁巖綜合利用教育部工程研究中心的依托單位是東北電力大學(xué)。

油頁巖煉油和發(fā)電是其主要的利用途徑。干餾法是油頁巖煉油的主要方法，分為地上干餾和地下干餾。地上干餾在世界上已有工業(yè)上成功的工藝，因而被普遍采用，地下干餾尚在試驗(yàn)階段，要建立工業(yè)生產(chǎn)尚不成熟。

對(duì)從油頁巖中提取的頁巖油進(jìn)行加氫裂解精制后，可獲取汽油、煤油、柴油、蠟和石油焦等多種化工產(chǎn)品。油頁巖發(fā)電包括直接燃燒產(chǎn)蒸汽發(fā)電和干餾后副產(chǎn)的氣體燃料燃燒發(fā)電兩種方式，以前一種方式為主。

此外，油頁巖干餾或燃燒后產(chǎn)生的大量灰渣（約占油頁巖處理量的60%～80%）可用于制造水泥、砌磚、建筑陶粒和陶瓷等建材；可提取氧化鋁、白炭黑、稀有元素和稀土元素等化學(xué)產(chǎn)品；可加工成肥料和用作土壤改良劑等用于農(nóng)業(yè)生產(chǎn)；還可以做分子篩、吸附劑、處理廢氣和廢水等。

《油頁巖資源及開發(fā)工藝技術(shù)》闡述中國油頁巖的資源特點(diǎn)、高效分離工藝技術(shù)及干餾產(chǎn)物的綜合利用技術(shù)，內(nèi)容包括國內(nèi)外油頁巖勘探技術(shù)現(xiàn)狀、我國油頁巖資源特征及地質(zhì)評(píng)價(jià)研究、油頁巖原位開采關(guān)鍵技術(shù)及數(shù)值模擬研究、新型固體熱載體干餾工藝關(guān)鍵技術(shù)及影響干餾的主要因素研究、油頁巖干餾產(chǎn)物綜合利用技術(shù)研究五部分。

《油頁巖資源及開發(fā)工藝技術(shù)》可供油頁巖生產(chǎn)、科研和管理人員閱讀，也可供大專院校相關(guān)專業(yè)師生參考。