壳牌煤气化装置的运行现状与展望(续)

第51卷第1期化肥设计Feb. 20132013年2月Chemical Fertilizer Design●1●专题综论壳牌煤气化装置的运行现状与展望(续)张宗飞,杜国庆(中国五环工程有限公司,湖北武汉430223)摘要:简述了壳牌煤气化装置的基本情况;例举了壳牌煤气化典型装置的运行状况;介绍了壳牌公司为完善装置所采取的相关措施;分析了壳牌煤气化技术在大型煤气化项目上的应用优势。结果表明:①壳牌煤气化装置的运行状况正在好转,典型装置2011年全年总运行天数达320天;②壳牌煤气化装置的国产化工作和煤种控制的研究正在开展,将有利于降低装置投资费用和提高装置运行周期;③壳牌煤气化装置具有能量转化效率高和水耗少的优点,符合国家产业政策, ,将在我国十二五期间的大型煤气化项目中得到更进一步的应用。关键词:壳牌煤气化装置;运行;设备国产化;在线煤质分析系统;应用前景doi: 10.3969/j. issn. 1004 - 8901. 2013.01.001中图分类号: TQ545文献标识码:A文章编号:1004 - 8901(2013)01 -0001 -04Presently Operating Situation and Prospect for Shell Coal Gasification Plant( Continuous)ZHANG Zong- fei, DU Guo- qing( China Wuhuan Engineering Company Lled. , Wuhan Hubei 430223 China)Abstract: Author has briely described the basic situation of Shell coal gasification plant; has listed the operating situation of the typieal Shell coulgaification plant as an example; has intoduced the appropriale measures to improve the plant by Shell Company ; has analyzed the pplicable superorityof Shell coal gaification technology in large sized coal gasification priject. Result indicates that:( l)The operating situation of the Shell coal gasificationplant is geting betr, the typical plant is running in 2011 reaching to 320 days tallyl anully;(2)The inland sel-manufacture work of the Shell coalgasifeation plant and the research work for contoling coal kind are developing, it will be beneficial to decrease the investment fee of the plant and in-crease the operating period of the plant;(3) The Shell coal gasification plant has advantages with high energy conversion eficiency and low water con-sume, it will be applied further in the large-sized coal gasification project during the 12th five years plan in China, meeting the national industry policy.Key words :Shell coal gasification plant; operation; inland slf-manufacture of equipment; coal quality analysis system on line; applicable prospectdoi:I0. 3969/j. isn. 1004 - 8901.2013.01.00121世纪初,随着石油价格飞涨,促使湖北双环科满优”运行154天以及全年总运行320天,其优势技股份公司(以下简称湖北双环)考虑实施合成氨装也逐步显现。壳牌煤气化装置所具有的能量转化置的油改煤工程,经反复考察论证,湖北双环最终选效率高和水耗少等优点符合国家产业政策,将在我择了壳牌(Shel)千煤粉气化技术(SCGP) ,并于2001国十二五期间的大型煤气化项目上得到更进一步年签署了技术许可合同,至今已经11个年头,从湖北的应用,笔者以下再次着重介绍壳牌煤气化装置近双环壳牌煤气化装置2006年5月顺利投产到现在也几年来的运行现状,展望其发展趋势。超过了6年。在这段时间内,国人对壳牌气化的看法1 Shell 气化装置基本情况经历了起初的“疯狂盲从”到对其“妖魔化”,再到现在“不置可否”的3个阶段。如何正确看待和评估壳目前国内已先后引进19 套共23台气化炉用于牌煤气化装置的优势和不足,准确把握其潜在的发展生产合成氨、甲醇、煤制氢及煤制烯烃等"。迄今趋势,笔者曾于2010年在《化肥设计》杂志第3期发为止，国内已经有16套共20台气化炉投入运行,其表了《壳牌煤气化装置的运行现状与展望》- -文,对他处于在建状态。国内引进的19套SCGP装置基其存在的问题进行了实事求是的分析,并提出了相本情况见表中国煤化工应的建议和技改方案。近2年来,壳牌煤气化装置作者简介:张宗YHCN MH G06年毕业于南京啊山江州化工工程项目的的运行状况逐渐好转,典型厂家已能达到“安稳长技术管理和工程设计等工作。●2.化肥设计2013年第51卷表1国内引进的 19套SCGP装置基本情况序号企业名称气化压力/MPa日 投煤量/t产品规模/万t.a-'投产时间湖北双环科技股份公司3.5960合成氨2006 -05广西柳州化肥股份公司4.01300.2007 -01中石化岳阳壳牌气化公司2 2002006 -12中石化安庆分公司.2006-11中石化湖北化肥分公司2006 - 12云南天安公司2 7002008 -05云南云维集团有限公司502008 -0:河南永城龙宇化工公司2 100甲醇河南开祥化工有限公司1100.10 河南中原大化集团公司|1 大连大化集团有限公司1 1002009 -1112 神华煤制油有限公司2x2 200纯氢2x313 (Vd)13 大唐国际发电股份公司聚丙烯462010- 104天津碱厂2x2 000醋酸/丁辛醇/甲醇20/22/502010 -10.15 贵州天福化工有限公司2 000合成氨/二甲醚30/152010-1116云南 云天化股份有限公司.0302012 -0617 河南鶴壁煤化工有限公司6(建18 大同煤业有限公司在建9河南水城龙宇化工公司5C暂Shell在其他国家也有2套2台装置用于生产以下分叙Shell气化装置典型工厂运行情况。合成氨，均在越南。其中越南化工总公司的煤制合2.1 柳化装置成氨项目为中国寰球工程公司EPC,已于2012年4柳州化肥股份公司(以下简称柳化)是Shell气月开车成功;越南河北氮肥有限公司的同类项目正化装置进人国内的第2套,日投煤量为1300t。自在建设中,为中国五环工程有限公司承担EPC。越2007年1月开车以来,运行平稳,近5年的总运行天南2套SCGP装置基本情况见表2。数和最长运行天数见表3。表2越南2 套SCGP装置基本情况表3柳化Shell煤气化装置运行天数气化压力日投煤量产只规模年份2007年2008年 2009年 2010年 2011 年序号企业名称1万ta~总运行天数/天212853313381越南化工总公司1300合成氨) 2012 -04最长运行天数/天4109115914:2越南河北氮肥有限公司4.0 1300 合成氨30由表3可以看出,其已经连续3年实现单炉超过330天以上的累积运行时间,在2011年更是创造了全2 Shell气化装置运行现状年总运行天数超过338天的记录,同时也证明了Shell2006年以来陆续投产的Shell 煤气化装置至今日投煤量1 000吨级气化装置在中国已经获得了已有6年,有段时间部分业界专家认为Shell气化只成功。有2个80%,即装置运行负荷率为80%,全年的开2.2永城装置工率为80%。随着时间的迁移,国内生产企业对河南永城龙宇化I公司(以下简称永城)气化炉Shell技术的理解吸收,对气化用煤的管理和重视，投煤量公称能力为2100 Vd,产品设计规模为50万Va现在Shell装置的运行情况已经大为改善,除湖北双甲醇,设计有效气(CO +H2)产量为132 000 m'/h。环柳州化肥厂等早年引进的小规模装置(投煤量2008年5月投产,开始受煤质影响,生产负荷长年为公称能力为1 200 Vd)全年运行天数可达330天外, .80%左右,后中国煤化工大气量循环气大型气化炉(投煤量公称能力为2000/d及以上)压缩机,目前|MHCNMH G自2008年5月的运行时间和运行负荷也得到了长足进步。笔者以来,永城Shell煤气化装置总运行情况见表4。第1期张宗飞等壳牌煤气化装置的运行现状与展望(续)表4永城Shell煤气化装置运行天数并超过了设计值。根据最新信息,其气化炉进料系年份，2008年2009年2010年 2011年采用从澳洲进口的低灰分高硫石油焦与贵州本地总运行天数/天143200320煤种进行掺混的方式,2011年累计运行240天,2012年煤气化装置稳定在90%负荷运行最长时间72天需要说明的是永城装置是以生产甲醇为最终(受外购供氧空分故障被迫停车),8月到9月期间产品,在2008年和2009年金融危机期间,甲醇产品进行100%负荷连续运行考核已经超过10天。采受市场的影响较大，装置开工率不足,年运行天数用配比石油焦的配煤方式彻底改变了之前高灰熔较短。实施技改后装置的运行周期和负荷都得到点和高灰分煤种必须配优质煤的苛刻要求，同时由了较大改善,据河南煤化集团2012年3月3日的相于石油焦性质稳定,对煤气化装置以及后序变换等关报道,截止到2012年2月27日,龙字煤化工生产装置运行状况的改善也具有积极的作用。装置实现安稳长满优运行154天,取得国内同类技3 Shell 气化装置的国产化术、同类规模单装置运行最好成绩,确立了其在Shell 煤气化技术应用方面的国内“排头兵”地位。除Shell 气化装置的运行状况较之以前有了长足2.3 洞氮装置的进步和改善外,为解决Shell气化装置投资过高的问中石化岳阳壳牌气化公司(简称洞氮)为壳牌题,壳牌在设备国产化方面也进行了相关工作。和中石化合资工厂,具有典型示范效益，其气化炉2009年9月,壳牌和3家中国公司签署了气化投煤量公称能力为2 200 Vd,设计规模为52万Va炉制造的许可协议,3家中国公司分别为苏州海陆合成氨,除本身的商业化运行外,此套装置在原煤重工股份有限公司、无锡华光锅炉股份有限公司以供应控制、生产运营、设备管理和工艺优化等方面及东方锅炉(集团)股份有限公司，且在国外西班牙进行了相应改进,取得了长足的进步。该装置在高.BPE公司破产后,东方锅炉(集团)股份有限公司已负荷下处理了近百种不同类型的煤,2011年实现了经接手原先在BPE进行制造的大同煤业60万Va304天的商业运行,并创造了自2006 年2月到2012甲醇项目的气化炉工作。壳牌气化重要设备国内年5月,累计700万人工时无损失事故的安全记录，.供货商名单见表6。同时截止到2012年7月21日,在2012年内201个表6壳牌气化装置重要设备国内供货商名单日历天内实现了195天的高负荷运行,在线率高达已经许可正在许可97% ,连续运行145天。洞氮Shell煤气化装置近5序号项目的供货商国产化效果年来运行天数见表5。1气化炉内件无锡华光、 苏州节约30%投资表5洞氮Shell煤气化装置运行天数海陆、东方锅炉并缩短交货周期2-3个月年份007年 2008年 2009年 2010年 2011年2煤烧嘴上海711、航天远总运行天数(天121(289) 243(326) 208<888 264(310) 3433)征、岳阳四化建和运行成本注:括号内数据为下游装置对煤气化装置年所需最大天数(头部维护)2.4云天安装置3点火/开工 航天远征上海711节约50%投资云南天安公司(简称云天安)气化炉投煤量公.烧嘴并简化开车流程称能力2700 V/d,其为现有已经开车的Shell气化炉中投煤量之最,且设计煤种中灰分高达31.3%,气锁斗阀上海开维喜苏州节省50%投资安特威、上海弘盛化条件较为恶劣。该装置除首次开车年度的2008年运行92天外,随后的2009年2010年以及2011年北京安秦、节省 40%投资中材高新、和运行成本运行天数分别为243天.287天以及319天,且平均操西安宝德作负荷在90% ~ 100%期间。2012年6月14日装置主动停车,至此该装置连续高负荷稳定运行157天，6煤阀上海开维喜、节省30%投资岳阳东方自控创造了壳牌煤气化装置连续运行新的世界记录。7三通阀合肥通用.节省60%投资.5 天福装置中国煤化工贵州天福化工有限公司(简称天福)气化炉投8充气设备HCNMHG节省30%投资煤量公称能力2000 Vd,产品设计能力为52万Va合成氨,尽管开车时间不长,但生产负荷已经达到.●4●化肥设计2013年第51卷4在线煤质分析 系统的开发与研究5展望煤种的稳定对于任何一种煤气化技术都是一5.1国家对 节能降耗的要求件十分重要的事情,煤种波动几乎成了气化装置停目前，国内气化技术“百家争鸣,百花齐放”，车的最主要原因之--,为了避免此种现状的继续存作为第1套引入中国的干法煤气化代表的Shell工在,在煤种的处理和控制方面,壳牌也在努力进行艺曾一度因其投资较高、单炉无备炉等原因而处工作。据笔者了解,壳牌正在与Thermo Scientifie合于尴尬地位,近4年来国内没有一个新的项目采作,对其产品在线煤质分析系统进行认证,以达到用Shell气化装置似乎对其进行了较好的“证明”，实时监控进人气化炉内煤种组成,灰分含量以及灰但国家发展和改革委员会编制的《煤炭深加工示的组成,同时也可对加入助熔剂如石灰石的比例进范项目规划》中对“十二五”期间煤炭深加工示范行调节,帮忙现场操作人员进行判断和指导操作。项目的能效和资源消耗指标提出了明确的要求和此系统的引人将可彻底改变包括Shell 在内的干法规定。笔者认为,该项要求和规定有利于壳牌气煤气化装置对于煤种波动过于频繁但又无法控制化I艺的应用和推广:。的现状,将大幅减少煤气化装置的开停车次数,在“十二五”期间煤炭资源深加工示范项目和资线煤质分析系统的开发与研究值得期待。源消耗指标见表7。表7“+二五”期间煤炭深加工示范项目能效和资源消耗指标项目能效煤耗(折标煤)新鲜水耗序号项目.基本要求/%先进值/%基本要求先进值基本要求/1.t-'标煤先进值/1.tr-标煤1煤间接液化≥42≥47≤3.6t/t油品≤3.4v/t油品≤2. 75≤22煤制天然气≥56≥60≤2. 3U/km3天然气≤2.0 V/km'天然气≤3.0≤2.53 煤制烯烃≥40≥44≤5.3V1烯烃≤5.0Vl烯烃≤44煤制合成氨≥48≥52≤1.5vt氨≤1.4vt氨≤≤3.0.5低阶煤提质≥75≥85≤0.15(Vl进料煤)≤0. I3(Vt进料煤)注:采用褐煤、高灰煤等低质煤可适当放宽指标,难以采用空冷技术的地区可适当调整水耗指标。5.2 Shell 气化工艺节能降耗的优势小，且由于在原料煤和燃料煤的使用上Shell工艺由表7可以看出,国家对新上项目的要求(能较少,所以全厂经济效益(全投资税前财务内部收效和消耗方面)已经超过化工装置通常的“安、稳、益率)为13.01% ,也高于采用A技术的12. 64%。长、满、优”的常规要求,在此情况下, Shell工艺的6结语能量转化效率高、水耗少等优点将在同类项目技术方案的选择中占有较大优势。以某煤制烯烃项综上所述,Shell工艺既符合“十二五”期间国家目为例,对于不同气化技术进行全流程比较(Shell对节能降耗的要求,又符合企业追求利润的要求，气化技术废锅流程与某干粉煤气化激冷流程A技，特别是在目前Shell煤气化装置运行状态大为好转术),结果为:①全厂能量转化效率方面, Shell为的前提下,笔者相信:Shell气化工艺在“十二五”期45.8%,较A技术的41.2%高出4.6%;②吨烯烃间的大型煤气化项目上将会占有一席之地,并将重产品折煤耗(标煤)方面,采用Shell工艺为3.6t,新焕发在中国市场上的“第二春”。较A技术的4.02t节约0.42 t;③新鲜水耗方面,参考文献:Shell工艺为2.49 /t标煤也比A技术的2.861要[1] SCGP Improvements and lessons learned over the past year[R].壳牌昆明第4届用户大会,2009.少0.37 t。[2]张宗飞,汤连英产卫昂等吉陆世与心壮學的运行现状与展望以上数据可证明,Shell工艺在先进性方面的中国煤化工[J].化肥设优势很明显;在投资和效益方面,由于大型项目中[3]国家发展和MHCN MH G规划[R]. 201.煤气化装置投资在全厂总投资中所占权重相对较.收稿日期: 2012-10-16