油頁巖利用過程爆炸機理及防治方法研究

首次對中國4種典型油頁巖樣品進行了系統(tǒng)爆炸特性測試研究，其中最小點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，其他低于煙煤?？傊覈晚搸r粉塵爆炸危險性一般，略低于煙煤，可借鑒煙煤的防爆方法進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)的測試裝置研究了可燃氣對油頁巖粉塵爆炸特性的影響。發(fā)現(xiàn)粉-氣雜混物的最小點火能隨可燃氣含量的增加而下降，對揮發(fā)分含量低的FS油頁巖粉塵影響最為顯著，從J級別降為mJ級別。可燃氣的引入使油頁巖粉塵爆炸下限明顯下降。當可燃氣的濃度超過3%時，油頁巖粉塵的爆炸下限下降趨勢變緩，當濃度為9%時，爆炸下限趨于50g/m3。雜混物的爆炸強度均高于單純的油頁巖粉塵。 課題研究了高溫對油頁巖粉塵及其雜混物爆炸特性的影響。當溫度升高時油頁巖粉塵及其雜混物的最小點火能均隨著初始溫度的升高而下降，當可燃氣含量超過2%后，點火能下降趨于平緩，可燃氣含量的影響遠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，爆炸范圍在擴大。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。 課題研究了氮氣、二氧化碳對LK油頁巖粉塵及其雜混物的惰化效果，發(fā)現(xiàn)當環(huán)境的氧含量低于15%時爆炸將不再發(fā)生?；诖?，提出我國油頁巖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驗基礎(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)險評價指標體系，采用模糊綜合評價方法建立了油頁巖干餾工藝火災(zāi)爆炸危險性評價模型。利用該模型可以對油頁巖利用現(xiàn)狀的火災(zāi)爆炸風(fēng)險進行評價，也可用于指導(dǎo)生產(chǎn)過程的防爆安全改進。 2100433B

我國油頁巖儲量豐富，合理開發(fā)油頁巖資源是破解我國能源危機的重要途徑之一。針對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，項目通過已有和計劃研發(fā)的高溫環(huán)境爆炸性測試系統(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理和特性，為生產(chǎn)過程風(fēng)險評價和安全管理奠定實驗和理論依據(jù)；再通過小型實驗，研究CO2、N2對油頁巖及其雜混物的惰化機理，得到防止爆炸發(fā)生的關(guān)鍵指標- - 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立方米大型爆炸測試系統(tǒng)上對不同工藝條件下建立的本安防爆方法進行放大和驗證，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)險理論建立基于數(shù)據(jù)的生產(chǎn)過程風(fēng)險評價模型，克服了傳統(tǒng)風(fēng)險評估方法中事故統(tǒng)計樣本少、評價人員主觀隨意性的缺點，對于評價油頁巖利用過程爆炸事故風(fēng)險、指導(dǎo)安全生產(chǎn)工作具有重要的理論意義和實用價值

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，地下干餾尚在試驗階段，要建立工業(yè)生產(chǎn)尚不成熟。

對從油頁巖中提取的頁巖油進行加氫裂解精制后，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、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)評價研究、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。