殼牌爐子工藝

1、1工藝原理殼牌煤氣化過程是在高溫、加壓條件下進(jìn)行的，煤粉、氧氣及少量蒸汽 在加壓條件下并流進(jìn)入氣化爐內(nèi)，在極為短暫的時間內(nèi)完成升溫、揮發(fā) 分脫除、裂解、燃燒及轉(zhuǎn)化等一系列物理和化學(xué)過程。由于氣化爐內(nèi)溫 度很高，在有氧存在的條件下，碳、揮發(fā)分及部分反應(yīng)產(chǎn)物H2和CO 等）以發(fā)生燃燒反應(yīng)為主，在氧氣消耗殆盡之后發(fā)生碳的各種轉(zhuǎn)化反應(yīng)， 即過程進(jìn)入到氣化反應(yīng)階段，最終形成以CO和H2為主要成分的煤氣 離開氣化爐。2工藝流程目前，殼牌煤氣化裝置從示范裝置到大型工業(yè)化裝置均采用廢鍋流程， 激冷流程的殼牌煤氣化工藝很快會推向市場。廢鍋流程的殼牌煤氣化工 藝簡略流程見圖1。冬，氣w冷冷卻器3斗媒鬲H仇，1返回

2、飛所水批押化爐高壓/ iokik 汽過熱島壓/ 中底員汽.IJi： M I圖1殼牌煤氣化工藝流程原料煤經(jīng)破碎由運(yùn)輸設(shè)施送至磨煤機(jī)，在磨煤機(jī)內(nèi)將原料煤磨成煤粉 (90%V100m =并干燥，煤粉經(jīng)常壓煤粉倉、加壓煤粉倉及給料倉，由高壓氮?dú)饣蚨趸細(xì)鈱⒚悍鬯椭翚饣癄t煤燒嘴。來自空分的高壓氧 氣經(jīng)預(yù)熱后與中壓過熱蒸汽混合后導(dǎo)入煤燒嘴。煤粉、氧氣及蒸汽在氣 化爐高溫加壓條件下發(fā)生碳的氧化及各種轉(zhuǎn)化反應(yīng)。氣化爐頂部約 1500 C的高溫煤氣經(jīng)除塵冷卻后的冷煤氣激冷至900 C左右進(jìn)入合成 氣冷卻器。經(jīng)合成氣冷卻器回收熱量后的煤氣進(jìn)入干式除塵及濕法洗滌 系統(tǒng)，處理后的煤氣中含塵量小于1mg / m3送后

3、續(xù)工序。濕洗系統(tǒng)排出的廢水大部分經(jīng)冷卻后循環(huán)使用，小部分廢水經(jīng)閃蒸、沉 降及汽提處理后送污水處理裝置進(jìn)一步處理。閃蒸汽及汽提氣可作為燃 料或送火炬燃燒后放空。在氣化爐內(nèi)氣化產(chǎn)生的高溫熔渣，自流進(jìn)入氣化爐下部的渣池進(jìn)行激 冷，高溫熔渣經(jīng)激冷后形成數(shù)毫米大小的玻璃體，可作為建筑材料或用 于路基。3技術(shù)特點(diǎn)殼牌干煤粉氣化工藝于1972年開始進(jìn)行基礎(chǔ)研究，1978年投煤量150 t/d的中試裝置在德國漢堡建成并投入運(yùn)行。1987年投煤量250400 t/d的工業(yè)示范裝置在美國休士頓投產(chǎn)。在取得大量實驗數(shù)據(jù)的基礎(chǔ) 上，日處理煤量為2000 t的單系列大型煤氣化裝置于1993年在荷蘭 Demkolec電廠

4、建成，煤氣化裝置所產(chǎn)煤氣用于聯(lián)合循環(huán)發(fā)電，經(jīng)過3年多示范運(yùn)行于1998年正式交付用戶使用。生產(chǎn)操作表明，煤氣化工 藝指標(biāo)達(dá)到設(shè)計目標(biāo)，運(yùn)行穩(wěn)定。殼牌干煤粉氣化工藝具有如下特點(diǎn)。煤種適應(yīng)性廣對煤種適應(yīng)性強(qiáng)，從褐煤、次煙煤、煙煤到無煙煤、石油焦均可使用， 也可將2種煤摻混使用。對煤的灰熔點(diǎn)適應(yīng)范圍比其他氣化工藝更寬， 即使是較高灰分、水分、硫含量的煤種也能使用。單系列生產(chǎn)能力大目前已投人生產(chǎn)運(yùn)行的煤氣化裝置單臺氣化爐投煤量達(dá)到2000t / d以上，單臺氣化爐投煤量達(dá)2800 t / d的煤氣化裝置也正在建設(shè)中。碳轉(zhuǎn)化率高由于氣化溫度高，一般在14001600攝氏度，碳轉(zhuǎn)化率可高達(dá)99%以 上。產(chǎn)

5、品氣體質(zhì)量好產(chǎn)品氣體潔凈，煤氣中甲烷含量極少，不含重?zé)N，CO+H2體積分?jǐn)?shù)達(dá) 到 90%。氣化氧耗低與水煤漿氣化工藝相比，氧耗低15%25%，可降低配套空分裝置投 資和運(yùn)行費(fèi)用。熱效率高煤氣化的冷煤氣效率可以達(dá)到80%83%，其余15%副產(chǎn)高壓或中 壓蒸汽，總熱效率高達(dá)98%。運(yùn)轉(zhuǎn)周期長氣化爐采用水冷壁結(jié)構(gòu)，牢固可靠，無耐火磚襯里。正常使用維護(hù)量小， 運(yùn)行周期長，無需設(shè)置備用爐。煤燒嘴設(shè)計壽命為8000h。燒嘴的使用 壽命長，是氣化裝置能夠長周期穩(wěn)定運(yùn)行的重要保證。負(fù)荷調(diào)節(jié)方便每臺氣化爐設(shè)有46個燒嘴，不僅有利于粉煤的氣化，同時生產(chǎn)負(fù)荷 的調(diào)節(jié)更為靈活，范圍也更寬。負(fù)荷調(diào)節(jié)范圍為40%100%

6、，每分鐘 可調(diào)節(jié)5%。環(huán)境效益好系統(tǒng)排出的爐渣和飛灰含碳低，可作為水泥添加劑或其他建筑材料，堆 放時也無污染物滲出。氣化污水量小且不含焦油、酚等，容易處理，需 要時可實現(xiàn)零排放。4殼牌煤氣化技術(shù)應(yīng)用的特殊性由于殼牌煤氣化技術(shù)是目前世界上最先進(jìn)的煤氣化技術(shù)之一，又是第1 次用于生產(chǎn)合成氣，而且是首次在中國使用，可借鑒的經(jīng)驗少，具有非 常的復(fù)雜性、挑戰(zhàn)性和特殊性。流程復(fù)雜煤氣化裝置流程復(fù)雜，包括磨煤及干燥、煤粉加壓及進(jìn)料、煤氣化、除 渣、除灰、濕洗、初步水處理7大工序和公用系統(tǒng)，僅管道儀表流程圖 (PID)就有100余張1#圖紙。流程雖然復(fù)雜，但實踐證明裝置的開車、 停車及運(yùn)行操控均比較容易?？刂?/p>

7、系統(tǒng)復(fù)雜煤氣化裝置的控制系統(tǒng)比較復(fù)雜，I/O點(diǎn)多達(dá)3000多個，采用串級、 前饋、分程、比值調(diào)節(jié)及順序控制（15個）和邏輯控制（50多個）， 通過分散型控制系統(tǒng)（DCS）、緊急停車系統(tǒng)（ESD）、可編程邏輯控 制（PLC）實現(xiàn)生產(chǎn)過程的集中監(jiān)控和管理，無論從規(guī)模還是復(fù)雜程度 方面在國內(nèi)化工行業(yè)單套裝置中均為少見。由于控制系統(tǒng)設(shè)置及組態(tài)工 作完美，在已投產(chǎn)的殼牌煤氣化項目生產(chǎn)運(yùn)行中沒有出現(xiàn)DCS和ESD 控制的問題。（3）設(shè)備結(jié)構(gòu)復(fù)雜煤氣化關(guān)鍵設(shè)備氣化爐、輸氣管和合成氣冷卻器在煤氣化框架上呈 門 字形連成一體，3臺設(shè)備共有200多個管口，設(shè)備結(jié)構(gòu)和受力情況復(fù) 雜，對材料要求高，內(nèi)件組裝對外殼接管

8、標(biāo)高及方位要求極為嚴(yán)格，設(shè) 計、制造、組裝、運(yùn)輸和吊裝難度大。（4）疲勞設(shè)備多煤氣化裝置共有13臺疲勞設(shè)備，要采用有限元應(yīng)力分析法進(jìn)行疲勞計 算與設(shè)計，對設(shè)備制造也提出了更高的要求。（5）引進(jìn)設(shè)備和儀表較多煤氣化關(guān)鍵設(shè)備中需要進(jìn)口的主要有氣化爐、輸氣管、合成氣冷卻器的 內(nèi)件，飛灰過濾器的內(nèi)件，以及點(diǎn)火燒嘴、開工燒嘴、煤燒嘴、煤流量 控制閥、煤三通閥、煤粉流量測量儀表、煤粉閥、煤灰渣閥、硬密封儀 表球閥、鍋爐給水循環(huán)泵（大流量）、恒力吊、激冷氣壓縮機(jī)等，但目 前五環(huán)公司正進(jìn)行的項目中已對其中部分設(shè)備實現(xiàn)國產(chǎn)化。（6）布置結(jié)構(gòu)復(fù)雜煤氣化框架高超過90m，為鋼筋混凝土和鋼結(jié)構(gòu)混合結(jié)構(gòu)，其中安裝設(shè) 備

9、不僅數(shù)量多，且質(zhì)量大，與框架的連接形式復(fù)雜。采用有限元模型從 結(jié)構(gòu)的動力特性、變形、強(qiáng)度、建筑結(jié)構(gòu)、氣化爐及地震對框架的影響 等進(jìn)行了模擬分析。結(jié)構(gòu)施工和安裝工作量較大。（7）項目建設(shè)周期和投資相對來講，殼牌煤氣化項目的建設(shè)周期較其他煤氣化工藝長，投資也較 高。5殼牌煤氣化技術(shù)的工程應(yīng)用荷蘭Demkolec 253 MW煤氣化聯(lián)合循環(huán)發(fā)電廠采用殼牌煤氣化工藝技 術(shù)，于1990年開始建設(shè)，于1993年建成并順利投產(chǎn)，試運(yùn)行3年后 轉(zhuǎn)給當(dāng)?shù)氐墓檬聵I(yè)部門繼續(xù)運(yùn)行。實踐證明殼牌煤氣化工藝技術(shù)是先 進(jìn)的、可靠的技術(shù)。殼牌公司與湖北雙環(huán)科技股份有限公司簽訂的國內(nèi)第1套煤氣化技術(shù) 轉(zhuǎn)讓協(xié)議在2001年6月

10、生效，6年多來已有15家國內(nèi)企業(yè)陸續(xù)與殼牌 公司簽訂了技術(shù)轉(zhuǎn)讓協(xié)議（共19臺氣化爐），生產(chǎn)的產(chǎn)品包括合成氨、 甲醇、氫（油品）、聚丙烯、醋酸、聚甲醛等。國內(nèi)第1套采用殼牌煤 氣化技術(shù)的生產(chǎn)裝置已于2006年5月順利投產(chǎn)。到目前為止，共有5 家采用殼牌煤氣化技術(shù)企業(yè)的生產(chǎn)裝置陸續(xù)投入生產(chǎn)運(yùn)行。國內(nèi)采用殼 牌煤氣化技術(shù)的生產(chǎn)裝置概況見表。II內(nèi)15個使用亳牌廈化檢木的亭目皿序號現(xiàn)日為鼻Zl*B燃，化*帷力 (COMjMik1 I*-1我鼻HIRO f 4*開TK1MftWTT丸5萬w2001 -062006-W-1?2中哲（1安反分公用心萬IMS200120-llllMttW萬%萬12002001XKM-t27MMit20M-10罕他21002DM-HH抑*中】3孔萬3 vn13AW1k3!J(41，萬SklXMIJ太肩廈際董*曾登內(nèi)萬頊$.】萬3x4Oxas -1114矢imrRJViTW如萬i甲giq萬IxlWQ2D06-OQ *萬EK*川毫甲4養(yǎng)1SJWI天工有蟄醐金MUK*矛e二甲萬g萬a 0092006059H09-Oi6結(jié)論（1）殼牌煤氣化技術(shù)是目前國際上最先進(jìn)的潔凈煤氣化技術(shù)之一，具 有原料利用率高、消耗低、對資源節(jié)約、對環(huán)境友好等顯著優(yōu)點(diǎn)。（2）殼牌煤氣化技術(shù)用于生產(chǎn)合成氣的工程實踐是成功的，各項主要操