壳牌煤气化技术及其工程应用

科|技|论|坛科技信息壳牌煤气化技术及其工程应用马景春赖佰柱(黑龙江北大荒农业股份有限公司浩良河化肥分公司,黑龙江伊春153000)摘要;重点介绍了 壳牌煤气化技术及其应用的特殊性。关键词:壳牌煤气化技术;特殊性;应用1煤气化技术概况蒸汽混合后导人煤烧嘴。煤粉、氧气及蒸汽在气烧嘴 ,不仅有利于粉煤的气化，同时生产负荷的煤的液化技术近20年来虽有很大进展,但化炉高温加压条件下发生碳的氧化及各种转化调节更为灵活，范围也更寬。负荷调节范围为目前还没能形成大规模化的煤制化学品的工业反应。 气化炉顶部约1500C的高温煤气经除尘40%-100% ,每分钟可调节5%。生产。从煤出发制取化学品仍须经过气化过程，冷 却后的冷煤气激冷至900C左右进入合成气(9)环境效益好。系统排出的炉渣和飞灰含即将煤炭气化转化为含有H2和co的粗原料冷却器。经合成气冷却器回收热量后的煤气进人 碳低,可作 为水泥添加剂或其他建筑材料,堆放气,然后通过转化净化、合成等过程,加工成各干式除尘及湿法洗涤系统,处理后的煤气中含尘时也无污染物渗出。 气化污水量小且不含焦油、种化工产品。量小于1mg/m'送后续工序。酚等,容易处理,需要时可实现零排放。煤气化技术从炼焦炉、煤气发生炉和水煤湿洗系统排出的废水大部分经冷却后循环3壳牌煤气化技术应用的特殊性气炉(以块煤或小粒煤为原料)起步,经过几十年使用,小部分废水经闪蒸 、沉降及汽提处理后送由于壳牌煤气化技术是目前世界上最先进发展,在20世纪70年代发展到第二代一洁净 污水处理装置进 一步处理。闪蒸汽及汽提气可作的煤气化技术之- 一， 又是第1次用于生产合成煤气化技术.煤炭经过洁净气化避免了直接燃烧为燃料或送火炬燃烧后放空。气,而且是首次在中国使用,可借鉴的经验少,具产生的污染。洁净煤气化技术主要采用气流床反在气化炉内气化产生的高温熔渣，自流进有非常的复 杂性挑战性和特殊性。应器,以水煤浆或干煤粉为原料,进行加压气化，人气化炉 下部的渣池进行激冷.高温熔渣经徽冷(1)流程复杂。煤气化装置流程复杂,包括并实现了大规模化。洁净煤气化技术的优点是对后形成数毫米大小的玻璃体, 可作为建筑材料或磨煤及 干燥煤粉加压及进料、煤气化除渣、除煤种适应性广、气化压力高气化效率高、单系列用于路基。灰湿洗、初步水处理7大工序和公用系统,仅管生产能力大、污染少等。具有代表性的第二代洁23技术特点道仪表流程图(PID)就有100余张1#图纸。流净煤气化技术包括GE水煤浆气化工艺.壳牌干壳牌干煤粉气化工艺于1972年开始进行程虽然复杂,但实践证明装 置的开车、停车及运煤粉气化工艺、西门子GSP干煤粉气化工艺、基础研究, 1978年投煤量150 t/d的中试装置行操控均比较容易。BCL煤气化工.艺(属固定床工艺,采用小粒煤)。在德国汉堡建成并投入运行。1987 年投煤量(2)控制系统复杂。煤气化装置的控制系统2壳牌煤气化技术简介250-400Ud的工业示范装置在美国休士顿投比较复杂.I/O点多达3000多个,采用串级.前2.1工艺原理产。在取得大量实验数据的基础上,日处理煤量馈 、分程、比值调节及顺序控制(15个)和逻辑控壳牌煤气化过程是在高温、加乐条件下进为 2000 t的单系列大型煤气化装置于1993年制(50 多个),通过分散型控制系统(DCS)、紧急行的,煤粉、氧气及少量蒸汽在加压条件下并流在荷兰 Demkoleo电厂建成，煤气化装置所产煤停 车系统(ESD)、可编程逻辑控制(PLC)实现生进入气化炉内，在极为短暂的时间内完成升温、气用于联合循环发电，经过3年多示范运行于产过程的集 中监控和管理,无论从规模还是复杂挥发分脱除、裂解、燃烧及转化等-系列物理和1998 年正式交付用户使用。生产操作表明,煤气程度方面在国内化工行业 单套装置中均为少见。化学过程。由于气化炉内温度很高,在有氧存在化T艺指标达到设计目标 ,运行稳定。壳牌干煤由 于控制系统设置及组态工作完美,在已投产的的条件下.碳.挥发分及部分反应产物(H2和CO粉气化 I艺具有如下特点。壳牌煤气化项目生产运行中没有出现DCS和等)以发生燃烧反应为主,在氧气消耗殆尽之后(1)煤种适应性广。对煤种适应性强,从褐ESD控制的问题。发生碳的各种转化反应,即过程进人到气化反应煤 、次烟煤、烟煤到无烟煤、石油焦均可使用,也(3)设备结构复杂。煤气化关键设备气化阶段，最终形成以co和H2为主要成分的煤气可将 2种煤掺混使用。对煤的灰熔点适应范围比炉、 输气管和合成气冷却器在煤气化框架上呈离开气化炉。其他气化工艺更宽,即使是较高灰分、水分硫含“门字形” 连成- -体,3台设备共有200多个管22工艺流程量的煤种也能使用。口,设备结构和受力情况复杂,对材料要求高,内目前，壳牌煤气化装置从示范装置到大型(2)单系列生产能力大。目前已投人生产运件组装对外壳接管标高及方位要求极为严格,设工业化装置均采用废锅流程,激冷流程的壳牌煤行的煤气化装 置单台气化炉投煤量达到200/0计 制造、组装、运输和吊装难度大。气化I艺很快会推向市场。废锅流程的壳牌煤气以 上,单台气化炉投煤量达2800/d的煤气化装(4)疲劳设备多。 煤气化装置共有13台疲化工艺简略流程见图1。置也正在建设中。劳设备.要采用有限元应力分析法进行疲劳计算石发五。(3)碳转化率高。由于气化温度高,一般在与设计,对设备制造也提出了更高的要求。1400- 1600C,碳转化率可高达9%以上。(5)引进设备和仪表较多。煤气化关键设备(4)产品气体质量好。产品气体洁净,煤气中需 要进口的主要有气化炉输气管、合成气冷中甲烷含量极少,不含重烃,CO+H2体积分数达却器的内件， 飞灰过滤器的内件以及点火烧嘴、到90%。开工烧嘴、煤烧嘴、煤流量控制阀煤三通阀、煤气化台魏(5)气化氧耗低。 与水煤浆气化工艺相比，粉流量测量仪表.煤粉阀、煤灰渣阀硬密封仪表氧耗低15% -25%,可降低配套空分装置投资和球阀 、锅炉给水循环泵(大流量)、恒力吊、激冷气运行费用。压缩机等,但目前五环公司正进行的项目中已对(6)热效率高。 煤气化的冷煤气效率可以达其中部分设备实现国产化。到809%-83% ,其余15%副产高压或中压蒸汽，(6)布置结构复杂。煤气化框架高超过n为*总热效率高达 98%。90m,为钢筋混凝土和钢结构混合结构,其中安图1壳牌煤气化工艺流程(7)运转周期长。气化炉采用水冷壁结构，装设 备不仅数量多,且质量大,与框架的连接形原料煤经破碎由运输设施送至磨煤机,在牢固可靠 ,无耐火砖衬里。正常使中国煤化工元模型从结构的动力特性、变磨煤机内将原料煤磨成煤粉(90%