Shell粉煤气化与YH粉煤气化工艺的对比

2009年第30卷第1期氨肥技术11Shell粉煤气化与YH粉煤气化工艺的对比蒋远华杨晓勤古永红刘晓冯加新姚继烨潘建平(湖北宜化集团有限责任公司宜昌443007)摘要简要介绍Shell粉煤气化装置的工艺流程、运行情况存在问题及处理措施。并与自行开发的YH粉煤连续成型气化工艺进行了较全面的分析对比。关键词Sl粉媒气化 YH型煤气化 工艺对比1 Shell粉煤气化装置150C左右。出洗涤塔的气体分成为3股,1股去2006年5月17日,湖北宜化集团所属的湖激冷压缩机作为激冷气, 1股作为火炬及磨煤系北双环科技股份有限公司,投资7亿多元引进的统的燃料气， 第3股即主物流进入净化系统的变日投煤900t的Shell粉煤气化工艺装置-一次开车换工序。成功,这是该技术在我国首次成功应用于合成氨在气化炉内产生的熔渣顺气化炉内壁流进生产。该项目的投产,实现了我国造气装置的升气化炉底部的渣池， 遇水固化成玻璃状炉渣,然级换代。后通过收集器、渣锁斗,定期排放到渣脱水槽,再Shell粉煤气化工艺(SHELL COAL通过捞渣机送到渣场,作为商品售出。在高温高GASIFICATION PROCESS)简称SCGP,是由Shell压过 滤器中收集到的飞灰,经过飞灰气提塔进行公司开发的新- -代的气流床造气技术。该技术采气提冷却到100C后进人飞灰贮罐,作为商品售用膜式水冷壁代替了耐火砖;采用加压气化,设出。气化炉膜式壁内和各换热器由泵进行强制水备结构紧凑,气化强度大;采用纯氧气化,气化温循环,产生的5.4MPa蒸汽-起进人汽包,经水汽度高,碳转化率高,合成气中有效气(C0+H2)体积分离后进人蒸汽总管。分数>90%。1.2 Shell 粉煤气化装置运行记录1.1 Shell 粉煤气化工艺流程因为Shell粉煤气化在原始设计上有一些向煤粉和石灰石通过皮带从煤场送来,经称重题,另外该技术在世界上投人商用的只有1家且给料机按- -定比例混合后，进入磨煤机进行混用于发电,可供借鉴的运行经验少。在最初的运磨,并由热风作为动力带走煤中的水分,再经过行过程中遇到了一系列的问题,花了一定的时间袋式过滤器过滤，干燥的煤粉进入煤粉仓中贮去 消化和吸收,而这-一个过程实际上也是一一个自存。从粉仓中出来的煤粉通过锁斗装置,由氮气主创新的过程。经过公司工程技术人员的努力，加压到4.2MPa,并以氮气作为动力送至气化炉前运行过程中出现的问题被逐一解决, 同时在技术和蒸汽、氧气按- -定的比例混合后进入气化炉进上也实现了一系列的创新，如烧嘴罩的自主研行气化,反应温度为1 400~ 1 700C。出气化炉的发、核心设备激冷压缩机的在线倒车等;并一直气体在气化炉顶部被循环压缩机送来的冷煤气致力于实现设备的国产化，在装置设计建设初进行混合激冷到900C ,然后经过输气管换热器、期,通过比较论证,部分设备没有采用进口设备,合成气换热器回收热量后,温度降至3009 ,再进在开车成功后,又和科研院所合作,开发了具有人高温高压过滤器除去合成气中99%的飞灰,同我国自主知识产权的煤烧嘴罩等重要设备。以下时高温高压过滤器间断用高压氮气进行吹扫以对Shell粉煤气化装置运行1年多以来造成系统保证过滤器的效率。出高温高压过滤器的气体分停车的原因进行统计和分析.以供业内同行参考为两股，其中一股进人激冷气压缩机作为激冷和借中国煤化工06年5月17日气,另-股进入文丘里洗涤器和洗涤塔用高压工开车 ，YHCNMHG472d,期间共艺水除去合成气中的灰，并将合成气温度降到计停车28次。12氮肥技术2009年第30卷主要停车原因及次数统计见表1。据实际情况妥善做好工艺处理,保证人员和设备表1煤气化装停车原因及次数统计的安全。停车原因停车次数(5)合成气冷却器出口超温,只在开车初期烧嘴罩泄漏及渣系统堵塞9出现过此问题,停车后从合成气冷却器清理出大压缩机故障量积灰。主要是开车初期工艺指标控制不当所外部原因氧气致。经工艺指标逐步调整优化,此现象基本得到氮气控制。电(6)调和水流量低导致系统联锁停车的情况外部泄漏出现过1次。后来通过加强巡检，保证调和水泵合成气冷却器出口超温稳定运行,并控制好调和水的温度和压力,此类调和水流量低情况没有再发生。高温高压过滤器泄漏(7)高温高压过滤器泄漏曾导致了系统4次1.3停车原因分析及处理办法停车,此问题造成的后果比较严重。2007 年1月(1)烧嘴罩泄漏会造成工况恶化而引起渣系9日停车更换了2组共96根陶瓷过滤元件,其它统堵塞。烧嘴罩泄漏的主要原因:①原始设计原10组也可能有不同程度的堵塞。2007 年5月因;②二氧化碳控制较高导致炉温偏高;③煤烧以来的3次停车都与高温高压过滤器泄漏有关嘴波动大,炉内反应不稳定。为此宜化集团接管系。2007年7月15日全公司停车大修时,对高温湖北双环科技股份有限公司后采取了相应的改高压过滤器576根陶瓷过滤管全部进行了更换,造措施:①烧嘴罩设计改造;②调整二氧化碳的现在高温高压过滤器运行状况良好。控制指标,降低炉内反应温度;③控制进磨煤机2与 YH粉煤连续成型气化工艺的对比的原煤质量,采用振动筛除渣,并精心操作,保证YH粉煤连续成型气化工艺是在原有的固定烧嘴稳定运行。采取以上措施后,2007年以来的床间歇气化装置上经过一系列改进和创新所开8个月没有出现过烧嘴罩泄漏导致停车事故。发的一-种新型气化技术。该方法通过粉碎、制液、2007年4月破渣机故障,模拟运行期间渣系统仍沤化 、制湿型煤、型煤烘千及造气等生产流程实然下渣正常。现煤的连续成型气化。在生产过程中采用自动加(2)压缩机故障共导致系统6次停车。特别焦、自动下渣和排灰,并用DCS系统对生产各工是2007年以来的4次停车中有两次是压缩机的序进行控制,使整个造气过程实现不停炉和自动原因引起的。压缩机运行周期已成为影响气化炉化操作,劳动生产率大幅度提高,所需要的操作连续稳定运行的主要因素。为此针对压缩机岗位人员数量大幅降低，现场环境得到根本改善,大制定了严格的责任制度,操作工每小时巡检1幅减少了对环境的污染。次,每班排污4次,严格控制密封气压差及油温，以下从碳转化率热能回收、电耗煤耗等几密切关注放空气压力,确保压缩机稳定运行。个方面,对Shell粉煤气化技术和YH粉煤连续成(3)外部原因停车5次,其中氧气压缩机降型气化技术进行对比。压占了3次。虽然2007年没有出现外部原因停.1 碳转化率车,但是氧压缩机和氮压缩机还是出现过几次问Shell粉煤气化工艺流程大体上可以分为粉题,有几次减负荷。由于氧气和气化炉压差联锁，煤制备粉煤输送气化、气体净化4个部分。以氧气突然降压而来不及减负荷时就易导致直接千粉煤为原料,纯氧作为气化剂,液态排渣,渣含停车。这就要求空分工段密切注意氧压缩机和氮碳的质量分数0.3% ,碳转化率约99%。压缩机的运行情况,在有可能出现问题时要提前YH粉煤连续成型气化工艺流程大体可分为联系煤气化工段减量处理,防止停车。型煤制冬刑煤批王与化白体净化、烟气废热(4)外部泄漏可分成突然泄漏和逐步泄漏两回iYH中国煤化工分.以粉煤为原种。要加强巡回检查,及时发现及时处理较小泄料,CNMHG,固态排液,渣含漏点,避免发展成不必要的停车。突然泄漏要根碳的质量分数15%左右,渣中残碳经筛分后返回第1期蒋远华等:Shell粉煤气化与YH粉煤气化工艺的对比13锅炉作为燃料,渣和灰均销售给水泥厂制水泥。时,煤气火炬放空,未经脱硫,污染大气。造气碳转化率为90%，综合碳利用率近100%。YH粉煤连续成型气化工艺只需将煤粉碎2.2 热能回收到3mm,然后成型。在粉碎和烘干过程有一-定粉Shell粉煤气化工艺,高温煤气通过水冷壁和尘,但是粉尘量较小。生成的煤气经水洗冷却,造合成气冷却器回收热能，吨氨回收蒸汽1.4to当洗气系统出 口气体温度较低。造气循环水实现闭路涤前的煤气温度为330C，经过洗涤后煤气温度循环，只有少量外排,排放的废水经过细菌生化在150C左右去后工段,能量回收率83%。150C处理,达到排放标准。造气的烟气中含有一-定的煤气去变换炉吨氨副产1t蒸汽。二氧化硫,经过脱硫处理,二氧化硫和氧化氮达YH粉煤连续成型气化工艺,高温煤气通过标排放。蒸汽过热器、显热回收和气化炉夹套回收热能，2.6 投资烟气热能通过三气废热锅炉进行回收。吨氨回收对100kta合成氨的造气部分，采用Shell粉蒸汽2.45t(气化炉夹套0.70t,显热回收0.25t,三煤气化工艺需投资2.5亿元(人民币)以上;YH粉气锅炉1.50t)。 煤气经水洗涤,温度由130吣降到煤连续成型气化工艺投资只需1 500万元。40C去后工段。2.7建设周期2.3电耗Shell 粉煤气化工艺关键技术(喷嘴、阀门)需Shell粉煤气化用纯氧作气化剂,需要庞大的要进口,建设周期一般3年;YH粉煤连续成型气空分系统,造气吨氨耗电达到650kW .h。化工艺设备均为国内制造,设备简单,只需0.5年YH粉煤连续成型气化工艺用空气作气化即可建成。剂,不需要空分。造气吨氨耗电不到100kW.h。3结语2.4煤耗(1)Shell粉煤气化装置经过1年的运行,工Shell 粉煤气化工艺设计吨氨耗煤13t,实际艺控制逐步优化,生产制度逐步完善,生产状况运行耗煤1.5~ 1.6t,渣可直接作水泥厂原料。更趋稳定。28 次停车中,2007年-共只有7次,YH粉煤连续成型气化工艺吨氨耗煤1.50t。并且停车检修的时间也大幅度缩短。2007年平均固态排渣中含有质量分数为15%的残碳,目前采每次运行时间都超过了1个月,并且连续运行时用渣筛分的方法对残碳综合利用,筛出的煤返回间也不断延长,相信随着对该气化工艺研究的不到燃煤锅炉作为燃料。燃煤锅炉的渣,含碳的质断深人、运行经验的不断积累，该装置的运行效量分数为0.03% ,所有的渣和灰都作为水泥厂原益也会不断提高。料,得到了充分利用。(2)公司开发的YH粉煤连续成型气化工艺，2.5环保虽然在碳转化率上比Shell粉煤气化技术略低,但Shell粉煤气化工艺的煤粉粒度0.1mm,所以在电耗、煤耗、设备投资等几个方面均可以与其球磨车间空气中粉尘含量较大。气化炉出来的气相媲美 ,甚至更具优势。因此通过进-步推进技体夹带有大量粉尘,干灰的生成量较大,这部分术革新,YH粉煤连续成型气化技术仍然是现阶干灰难以处理,且易堵塞飞灰分离系统。煤气需段较为符合我国国情的气化技术之一。经高压水洗冷却,废水需闭路循环使用。开停车(收稿日期:2008 -10 -21)欢迎踊跃投稿1中国煤化工MYHCNMHG