油頁巖屬于非常規油氣資源，以資源豐富和開發利用的可行性而被列為21世紀非常重要的接替能源，它與石油、天然氣、煤一樣都是不可再生的化石能源，在近200年的開發利用中，其資源狀況、主要性質、開采技術以及應用研究方面都積累了不少經驗。 一、油頁巖資源及分布特點 世界上已發現的非常規油氣資源大多位于地緣政治相對穩定的西半球，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，據不完全統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。 二、油頁巖工業發展歷程 從1838年法國頁巖油工業開始至今，油頁巖的開發和應用有近200年歷史。相對油頁巖來說，天然石油質優價廉，伴隨著第二次世界大戰的爆發、能源危機的出現和石油工業的興起，油頁巖工業曾幾度興衰。 油頁巖的生產出現過三個高峰期。二戰期間石油需求量劇增，油價猛漲，不少國家興起了油頁巖開發熱潮。20世紀60年代初油頁巖開發的低谷與中國大慶油田投產密切相關，20世紀70年代出現世界能源危機，各國都在為尋求新的能源而努力，油頁巖的開發與利用又重新得到了重視。美國、日本、德國、巴西、前蘇聯等國家研究了各種油頁巖干餾煉制頁巖油的方法，部分國家形成工業化生產規模，油頁巖利用快速增長，所以1980年出現第3個高峰期，產量達到歷史上的最高水平（4540萬噸）。自1980年以后，由于石油被大量發現和開發，油價大幅下降，油頁巖的產量也一路下滑，到2000年，只有1600萬噸。預計隨著國際油價的不斷上漲，以及剩余油、低滲透油氣藏開發難度的增加、天然氣水合物開發的瓶頸技術暫時無重大突破等原因，對油頁巖的重視會不斷加強。 三、油頁巖開采技術進展 經歷了大約兩個世紀，油頁巖的開采方式由比較原始的直接開采方式發展到先進的地下轉化工藝技術(ICP)。 （一）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，對生態環境的破壞也十分嚴重，主要表現在三個方面： 一是生態及水質破壞嚴重。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平衡和水位水質的穩定。 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，危害人們生產生活。 三是直接開采占地較多，一旦開墾就無法完全修復。 （二）地下轉化工藝技術(ICP) ICP是殼牌公司投入巨資研發出的開采油頁巖及其他非常規資源的專利技術，對開發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，促使其轉化為高品質的油或氣，再通過相關通道將油、氣分別提取出來；將這些高品質的油（氣）采集到地面進行加工后，可生產出石腦油、煤油等成品油。 該技術的突出優點是：提高了資源開發利用效率；減少了開采過程中對生態環境的破壞，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品的產生。盡管該項技術現在還未完全商業化，但關鍵的工藝、設備等技術問題都已解決，并在美國科羅拉多州和加拿大阿爾伯特省進行了商業示范。按照2005年5月每桶原油開發成本計算，傳統的干餾技術為20美元／桶，使用ICP技術生產成本為12美元／桶，ICP技術成本低于傳統的干餾技術，該技術在油價高于25 美元／桶時可以盈利。 我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，吉林省地質礦產勘查開發局與殼牌勘探有限公司于2004年12月8日簽署合作框架協議書，根據殼牌公司在北美ICP技術的研發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技術商業示范，2010年后將開始全面商業運行。 油頁巖的開采方式經過近兩個世紀的發展，已取得許多成功的經驗，并在不斷改進，成熟的開采技術是油頁巖工業崛起的有力保障。 四、油頁巖利用技術進展 隨著技術進步和環保意識的增強，油頁巖資源從單純的能源利用發展到綜合利用，極大地提高了資源利用率，降低了成本，減少了環境污染，為資源的可持續利用提供了保障。 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(2789,26,0.94%)出售，也可以通過加氫精制和非加氫精制的方法生產輕柴油，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電，即直接用作鍋爐燃料或進行低溫干餾產生氣體燃料而發電，還可用于供暖和長途運輸。2001-2002年，愛沙尼亞利用油頁巖發電和向居民、工業供暖所創造的效益分別占國家稅收的76%和14%，對其國民經濟具有重要意義。干餾和直接燃燒產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，現在有很多成功利用頁巖廢渣的技術；廢氣可以作為燃料燃燒產生蒸汽后供生產、生活使用，也可以循環利用，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電上，因此干餾工藝和燃燒鍋爐的發展直接影響著使用效果， 降低成本、注重環保和充分利用資源的要求促進了油頁巖利用技術的革新，主要表現在干餾工藝和燃燒鍋爐的改進上。 （一）干餾技術 目前，世界上許多國家都對油頁巖干餾方法進行了研究，有的已形成工業化生產規模，中國、俄羅斯、愛沙尼亞的發生式爐及德國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，產高熱值煤氣，投資高，適用于大、中型油頁巖煉油廠。 （二）燃燒鍋爐的發展 油頁巖作為燃料用于發電經歷了漫長的研究開發過程，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流化床燃燒，技術不斷進步，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 前蘇聯采用懸浮燃燒方式直接利用油頁巖燃燒發電，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。但出現了很多問題：鍋爐實際出力減小，爐膛結焦，受熱面高溫腐蝕，尾部受熱面堵灰；SO2和NOX 排放量大，嚴重污染環境；制粉系統耗電量大，鍋爐維修費用高，運行不經濟；機組可靠性差，經常被迫停機，且停爐檢修時很長等。 2、油頁巖流化床燃燒技術 前蘇聯首次開發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，其突出優點是減少了爐膛結焦的可能性，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電在技術上是可行的，但效率較低、經濟效益較差。 3、油頁巖循環流化床燃燒技術 循環流化床燃燒技術(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，這些突出的優點給油頁巖能源利用和油頁巖燃燒發電技術注入了新的活力，帶來了新的機遇。中國、以色列等國在油頁巖循環流化床燃燒發電的能源利用研究方面取得了成功經驗，1989年以色列建成首臺半商業化油頁巖循環流化床燃燒示范電站，采用芬蘭Ahlstrom公司的50噸／小時循環流化床鍋爐。20世紀90年代以色列采用230噸/時循環流化床鍋爐建造一座燃用油頁巖商業化電廠，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／小時低倍率循環床油頁巖電站鍋爐，實現長期穩定運行。 油頁巖的應用技術得到長足發展，給許多國家的經濟發展做出了很大貢獻。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電和提煉頁巖油，近40年其電力生產的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電。

 

 

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