壳牌煤气化装置的运行现状与展望

June 2010化肥设计第48卷第3期●8.Chemical Fertilizer Design2010年6月壳牌煤气化装置的运行现状与展望张宗飞,汤连英,章卫星,赵涛(中国五环工程有限公司,湖北武汉430223)摘要: 为了准确评述和分析壳牌煤气化装置在长周期稳定运行方面存在的问题,从市场因素煤种更换、配套设施、工艺操作等外部因素,以及烧嘴罩烧坏、飞灰过滤器滤芯堵塞、合成气冷却器结垢等内部因素,研究了问题产生的原因;分析了现役壳牌煤气化装置的生产运行现况、停车次数和故障原因;对该工艺技术在国内的生产应用前景进行了展望。关键词:壳牌煤气化装置;生产运行;停车;原因;合成气冷却器;飞灰过滤器中图分类号: TQ554文献标识码:A文章编号:1004 - 8901(2010)03 -0008 -03Present Operation State and Prospect of Shell coal Gasification PlantZHANC Zong- fei, TANG Lian- ying,ZHANG wei- xing, ZHAO Tao( China Wuhuan Enginering Company ld. , Wuhan Hubei 430223 China)Abstract;In order to acurately evluate and analye the probleme existing in long term and stable operation of Shell coal gaificatien plant, authorhas studied the caused reason of problems from extemal factors of market factor, change of coal kind , auxiliary facility and proces operation etc. and fromintemnal factors of bumer cover destoy by buning, fltration core blockage of fy ash fiher, fouling of synhetie gas coler ete; has alyed the rnning ituation, times of shut down ,fult and its reson of the Shell coal gaification plant being in service; the pospecet was made for the pplication fregoundof this proces tchnology in China.Key words :Shell coal gasification plant; production operation; shut down; reason; synthetic gas coler; fy ash filer壳牌( Shell)干煤粉气化技术( SCGP)是最先进波动。当前我国甲醇产能过剩,同时受到进口低价人中国的干粉气化技术,自湖北双环2001年签署技甲醇的冲击(进口甲醇主要采用天然气为原料,成术许可合同以来,国内已先后引进19套共23台气本较低) ,2008年甲醇装置开工率仅为40. 2% ,2009化炉用于生产合成氨、甲醇、煤制氢及煤制烯烃年开工率仅为42%。在此大环境下,壳牌气化工艺等"。迄今为止,已具有生产运行经验的气化炉有的甲醇装置在此2年都很少开车或是低负荷运行。13台,其余均处于准备或在建状态。由于多种原1.2 煤种的更换因,目前关于壳牌煤气化装置未达到”安、稳、长、目前采用壳牌煤气化工艺的相当一部分企业满”的报道较多,引起业内各界的广泛关注。鉴于没有稳定的煤源供应,气化用煤通常要受制于市此,笔者将影响装置长周期稳定运行的干扰因素归场、运输等因素,这就导致了煤质的波动剧烈。煤纳为两大类:即造成停车的外部干扰因素和与壳牌的性质与生产工艺的操作条件关系紧密,特别是煤工艺相关的内部干扰因素,简要分析如下。灰的差异导致煤耗、氧耗操作温度和蒸汽产量都不样。壳牌煤气化工艺理论上是可以基本适用于1外部干扰因素任何煤种,但前提是需要对这些煤种进行分析,并由外部干扰因素造成停车的原因分析如下。根据需要选择配入其他煤种或是助熔剂(如石灰石1.1市场过剩等),以保证煤中的惰性物质灰分熔化,同时要求自2008年以来,受国际金融危机的影响,全球熔渣的黏度控制在5~25 Pa.8,以便排渣顺畅,最经济萎缩,化工行业也深受牵连。以甲醇为例,在中国煤化工2007年12月全国甲醇平均价高达3538元/t,华南作者简:MYHCN M H G人,2006年毕业于南京地区更是高达4250元/[2},而2008年8月甲醇价工业大学化学工程与工艺专业,硕士,工程师,从事化工工程项目的格-度低至1 600元/t,随后价格在2000元/1左右设计工作。.第3期张宗飞等壳牌煤气化装置的运行现状与展望终确保气化炉的稳定操作。在很多企业中,由于PALL公司提供),一些装置在生产运行过程中出现煤种更换后没有及时对助熔剂的添加量进行调滤芯陶瓷管断裂的情况，其原因也各不相同,但也整,炉温未达到相应的黏度区间,造成炉温过高有企业未出现此问题。目前壳牌公司的新设计采(设备可能被烧蚀)或过低(渣口堵塞)而不能稳用安保滤芯(当滤芯断裂后自动封闭气体流通通定运行。道)来维持装置的运行[)]。.3 上下游配套装置的影响(1)煤气化装置作为整个工厂的一-部分,其稳2.3合成气冷却器结垢定性同样受到上下游装置的影响。根据2009年9在部分企业，特别是在合成气冷却器装有过月壳牌昆明第4届用户大会公布的3个企业(岳阳、热器的装置，在运行一段时间后,合成气冷却器会安庆、枝江)的壳牌煤气化装置运行情况:2008年平出现结垢现象(在十字吊架处尤为明显),从而导均停车时间原因中有61.31%为空分装置故障或改致其出口合成气超温,影响装置的连续运行。目造所致,3. 96%为全厂公用系统原因,其他原因为前,壳牌公司对于此问题的分析为:由于煤种不一23.61% ,而因为气化装置本身原因所导致的停车致(主要是飞灰的固化温度不一致),有部分飞灰故障仅占11.11%。在气化炉侧未能固化,在通过合成气冷却器后温(2)受上游空分装置影响。以中石化某工厂度进-一步下降,仍有黏性的飞灰在合成气冷却器，为例，由于采用第1次使用的国产48000m'/h空分上结垢,使得换热效率降低,最终出口超温。解决装置,在运行过程中出现无法达到所需纯度等的向的办法是通过采用适当的混煤改变煤中灰的固化题,以致不得不停车整改,累计超过11个月。温度,以防止结垢。也有部分企业通过加大激冷(3)受下游后续装置影响。以神华煤直接液所用循环压缩机气量,降低激冷后合成气的温度化项目为例,其2台气化炉分别于2008年4月和来改善此情况。2008年9肝车成功,但后续装置2009年1月才开2.4循环压缩机入口管道过滤器 堵塞车成功,且运行不稳定,改造持续到2009年8月。在2008年和20009年,因循环气压缩机入口管1.4工艺掌握不充分道过滤器堵骞造成气化装置停车的事故较多,其原壳牌煤气化工艺是国内首次引进的第1种干因是压缩前管道腐蚀导致杂质在过滤器中累积。粉煤气化工艺，与其他在国内成熟的固定床、湿法为了解决此问题,壳牌公司给出的建议为:加强循工艺相比,其工艺技术和操作理念上差异较大,且环气压缩机前管道的伴热,保证入口气体温度高于壳牌气化工艺主要通过顺控和复杂回路控制对整露点30 ,部分混合区域和压缩机上游气液分离器个气化装置进行监控和操作，自动化程度较高,部丝网采用Inclone材料。分国内企业在开车前对技术消化理解和吸收不够3生产运行现状充分。目前,随着国内企业对壳牌气化工艺的理解和2内部干扰因素掌握,气化装置的在线率也稳步上升,操作运行效内部干扰因索是指壳牌煤气化工艺自身存在.果良好。以湖北宜化双环公司国内首套引进的壳的问题,主要表现在以下几个方面。牌煤气化装置为例,其在2006 .2007 2008 年以及2.1烧嘴罩2009上半年煤气化装置的停车次数统计见图1。2007年,使用壳牌气化工艺的多家企业在装置25运行时基本都出现了因烧嘴罩烧坏导致泄漏情况。20以某工厂为例,其2006年有11次停车是因为烧嘴罩故障所致,占停车总次数的1/2以上。针对此情10次况,壳牌公司对原烧嘴罩进行改进,设计了新型的第2代烧嘴罩,目前此问题已不存在。2.2~飞灰过滤器滤芯中国煤化工壳牌工艺中采用高温高压飞灰过滤器去除粗，YHCNMHG2009日期/年煤气中的飞灰(飞灰过滤器滤芯为其指定供货商围1湖北宜化双环公司克牌煤气化装 停车情况统计●10.化肥设计2010年第48卷国内引进的壳牌煤气化装置基本情况见表1。随着时间的推移,壳牌煤气化炉的停车次数在变表1国内引进的壳牌煤气化装置基本情况少,一些来自壳牌煤气化自身的问题正在逐步解决。湖北宜化双环公司在2007、2008 和2009年累序号企业名称.气化压日投煤规模产品投产时间计运行时间分别为303天、295天和300天。考虑到力/MPa量/ /万t.a-1 名称1湖北双环科3.5 96020 合成氨2006-05壳牌工艺引进国内时间不长,生产运行期间需要- -技股份公司个消化吸收的过程,以上运行时间算是一个比较不2广西柳州化4.0 1300 30 合成氨2007-01错的成绩。除湖北宜化双环公司外,柳州化肥公司肥股份公司的壳牌煤气化装置也运行得较好。以2009年为例,3中石化岳阳壳4.0 22002合成氨2006-12柳化全年运行331天,平均操作负荷在90%以上,牌气化公司达到了设计的年操作时间330天的要求[4)。4中石化安庆分 4.0 2 20052 合成氨2006-114展望公司5中石化湖北4.0 220032 合成氨2006-12壳牌干粉煤气化技术作为洁净煤气化新技术化肥分公司在中国投人生产已接近3年,各家企业的气化装置6云南天安公司 4.0 2700 s0 合成氨2008 -05运行都或多或少地受到内部和外部各种干扰因素7云南云维集4.0 2700 50 合成氨2008 -05的影响，部分企业运转情况还不尽人意。不过我们团有限公司也看到大部分装置的运转情况已越来越好,存在的河南水城龙4.0 21002008 -05技术问题是可以解决的.而且暴露的问题都会在新宇化工公司设计中避免再次出现。随着国内装置运转经验的) 河南开祥化4.0 110020甲醇工有限公司积累,企业间管理经验和操作诀窍的交流,煤种稳10 河南中原大4.0 2100;0 甲醇定性的重视及操作人员的培养,煤气化装置的长周化集团公司期稳定运行是可以实现的。11大连大化集4.0 1100 30 甲醇2009-11参考文献:[1] SCCP Improvements And Lssons Leaned Over The Past Year[ R].壳牌昆明第4届用户大会,2009.12 神华煤制油4.0 2x2200 2x313 纯氢[2] 200年甲醇市场回顾及2008年预测[R].2008年中国国际氮有限公司(日产)肥、甲醇大会,2008.13 大唐国际发4.0 3x2800 46 橐丙烯 在建[3]壳牌洁净煤技术--高温 高压飞灰过滤器可靠性提高的经验电股份公司与过程[ R].壳牌昆明第4届用户大会,009.14 天津碱厂4.0 2x2000 50 甲醇[4]柳化煤气化过去-年运行经验分享[R]. 壳牌昆明第4届用户大会,2009.15贵州天福化4.0 200030合成氨在建[5]李亚东. Shell粉煤气化装置合成气冷却器积灰结垢的控制[J].5二甲醚化肥设计,2010 ,48(2) :27.16云南云天化股 4.0110030 甲醇[6]李亚东.壳牌媒气化炉I代烧嘴罩的设计特点[J].化肥设计，份有限公司2009 ,47(6) :35.17河南鹤壁媒化4.0 2700 60 甲酮[7]牛玉奇.段志广,沈小类. Shell气化炉合成气冷却器积灰原因及应对策略[J].化肥设计,2009 ,47(4) :22.[8]李耀刚,崔广才Shell煤气化工艺优化之商椎[J].化肥设计，18 大同煤业有限4.0 2700 60 甲 醇2009 ,47(1) :21.收稿日期: 2010-04-16,行业信息I中国神华10万t/aCCS项目进展顺利中国煤化工由中国五环工程有限公司承担CO2提纯.压缩、液化、贮存、运输等]s CCS( CO2 Captureand Storage)项目 进展顺利,目前已完成可行性研究和初步设计,项目已进MHCNMHG近年来,全球二氧化碳的排放量成倍增加,实施二氧化碳捕获和封存(CS)项目对于实现全球温室气体减排至关重要。(本刊通讯员)