殼牌煤氣化技術(shù)

SHELL粉煤加壓氣化技術(shù)及

煤化集團氣扮裝置試運行狀況

目錄一、SHELL粉煤加壓氣化技術(shù)的發(fā)展進程二、SHELL粉煤加壓氣化技術(shù)在國內(nèi)應(yīng)用狀況簡介三、SHELL粉煤加壓氣化技術(shù)工藝流程介紹四、SHELL粉煤加壓氣化技術(shù)關(guān)鍵設(shè)備介紹五、SHELL粉煤加壓氣化技術(shù)特點和不足六、煤化集團SHELL粉煤加壓氣扮裝置試運行狀況SHELL粉煤加壓氣化技術(shù)的發(fā)展進程1、發(fā)展背景20世紀(jì)70年頭初，國際上出現(xiàn)了能源危機。出于對石油自然氣供應(yīng)前景預(yù)料，很多國家紛紛把發(fā)展煤氣化技術(shù)作為替代能源重新提上議事日程，并加快了煤氣化新工藝的探討開發(fā)步伐。作為對煤種適應(yīng)性廣、氣化效率高、污染少的其次代煤氣化工藝之一，荷蘭殼牌（Shell）粉煤加壓氣化技術(shù)SCGP工藝在此后應(yīng)運而生。SHELL粉煤加壓氣化技術(shù)的發(fā)展進程2、發(fā)展進程殼牌的氣化技術(shù)可以追溯到20世紀(jì)50年頭，當(dāng)時第一套氣扮裝置是用油作原料，為SGP工藝，現(xiàn)在全世界已擁有150多臺SGP氣化爐。在油氣化閱歷基礎(chǔ)上，殼牌從1972年起先發(fā)展煤氣化技術(shù)。1976年，煤氣化工藝SCGP已達到確定水平，并建立一套處理煤量為6T/D的試驗廠，利用該裝置一共試驗了30多個煤種。SHELL粉煤加壓氣化技術(shù)的發(fā)展進程

并且，SCGP工藝很快應(yīng)用于工業(yè)生產(chǎn)，相繼在下列三個廠家得到檢驗：KVA，漢堡，德國。(投煤150T/D，1978年)SCGP-1，Houston，美國。(投煤220-360T/D，1983年)Demkolec，Buggenum，荷蘭。(投煤約2000T/D，1989年)SHELL粉煤加壓氣化技術(shù)的發(fā)展進程尤其在Demkolec電廠，截止到2000年8月，得到了下列一些初步操作閱歷：14種煤種(部分混合煤)氣化成功。每一設(shè)計狀況的全部效率/公用消耗。設(shè)計負荷40-100%之間的操作數(shù)據(jù)收集。煤氣化聯(lián)合循環(huán)發(fā)電ICGCC累計運行24000小時。環(huán)保性能優(yōu)于環(huán)保限定性能。SHELL煤氣化技術(shù)在國內(nèi)應(yīng)用狀況簡介2001年湖北雙環(huán)科技股份有限公司為國內(nèi)第一家與殼牌簽訂SCGP技術(shù)許可合同，至今已簽訂19個合同、23套SCGP氣化工藝。主要用于大型化肥企業(yè)進行氮肥原料及動力結(jié)構(gòu)調(diào)整改造，即接受大型氣流床粉煤氣化工藝，替代油氣化和小型固定床無煙塊煤氣化工藝，生產(chǎn)合成氨和甲醇，并用于國內(nèi)首套煤制油項目的制氫裝置。氣化爐生產(chǎn)合成氨和甲醇都是在中國第一家實現(xiàn)，即，中國是全世界首家把殼牌爐用于氮肥生產(chǎn)的國家。

SHELL煤氣化技術(shù)在國內(nèi)應(yīng)用狀況簡介與殼牌簽訂的19個合同中。第一批，五家5套：雙環(huán)、柳州和中石化三套；其次批，六家7套：中原、永煤一期等；其余為第三批。前兩批均已于去年之前投產(chǎn)。第三批今年年底有望部分投產(chǎn)。第一批引進的Shell氣扮裝置，最早于2006年5月開車成功，到目前最長運行周期都在100天以上，最好的120天，負荷100%。其次批引進的Shell氣扮裝置，最早于2008年4月開車成功，目前最長運行周期60天，負荷100%。SHELL粉煤加壓氣化技術(shù)工藝流程介紹

SHELL粉煤加壓氣化技術(shù)工藝流程介紹

Shell粉煤加壓氣化技術(shù)包含主裝置7個單元和公用工程7個單元。下面簡潔介紹殼牌煤氣化主裝置7個單元流程：殼牌煤氣化主裝置1100單元磨煤及干燥系統(tǒng)1200單元煤粉加壓及輸送系統(tǒng)1300單元氣化、急冷及合成氣冷卻系統(tǒng)1400單元渣脫除系統(tǒng)(除渣)1500單元干灰脫除系統(tǒng)(干洗)1600單元濕灰脫除系統(tǒng)(濕洗)1700單元初步水處理系統(tǒng)殼牌煤氣化工藝

主裝置工藝流程方框圖U1100U1300U1400U1500U1600U1700U1200合成氣原煤氧氣蒸汽N2/CO2石灰石濾餅燃料渣激冷氣灰堿酸N2CO2水濾餅水1100單元磨煤及干燥系統(tǒng)流程簡圖煤粉袋式過濾器S1103A/B磨煤機A1101A/B熱風(fēng)爐F1101A/B循環(huán)風(fēng)機K1102A/B石灰石倉V1103碎煤倉V1101A/B稱重給煤機X1101A/B粉煤到V1201A/B放空1200單元煤粉加壓及輸送系統(tǒng)流程簡圖氣化爐煤燒嘴A1301A/B/C/D煤粉鎖斗V1204A/B煤粉給料倉V1205A/B煤粉儲倉V1201A/B煤粉煤粉倉裝料袋濾器S1201A/B

氣化爐V-1301激冷管合成氣冷卻器V-1302

V1303氧氣蒸汽煤粉渣鍋爐給水合成氣輸氣管汽包V-1304中壓過熱蒸汽激冷氣敲擊器中壓強制循環(huán)水泵P-1301A/B/C1300單元氣化、急冷及冷卻系統(tǒng)流程簡圖

1400單元 渣脫除系統(tǒng)流程簡圖渣鎖斗V-1403撈渣機X-1402渣收集器V-1402渣渣池P-1401A/B1700單元P-1402A/B輸渣皮帶X-1403渣場破渣機X-1401V-1402渣池冷卻器E-1401旋液分別器S-1403高壓補充水充溢液水水到1700單元1500單元 干灰脫除系統(tǒng)流程簡圖飛灰鎖斗V-1502飛灰氣體冷卻罐V-1504A/B飛灰過濾器S/V-15011600單元激冷氣壓縮機合成氣飛灰中間儲倉V-1505灰?guī)炫呕覀}泵V-15081600單元 濕灰脫除系統(tǒng)工藝流程簡圖合成氣出界區(qū)1700單元熱風(fēng)爐火炬P-1601A/B水堿激冷氣壓縮機合成氣蒸汽噴射器J1601文丘里洗滌器J1602洗滌塔補充水1700單元 初步水處理系統(tǒng)工藝流程簡圖V-1703S-1701V-1701蒸汽C-170168V-1702V-170411600/17003000/31003140016003100N223100鍋爐459S-1702T-1702酸酸濾餅SHELL粉煤加壓氣化技術(shù)關(guān)鍵設(shè)備介紹殼牌煤氣化工藝裝置SCGP氣化部分的關(guān)鍵設(shè)備是氣化爐，包括氣化爐(氣化爐、氣體急冷、急冷管和渣池)；氣體輸送管道；合成氣冷卻器(氣體返回室、膜式水冷壁和過熱器/蒸發(fā)器管束)。氣化爐本體是一臺膜式水冷壁反應(yīng)器，安裝在一個壓力容器內(nèi)部。膜式水冷壁反應(yīng)器內(nèi)表面安裝有一種導(dǎo)熱的陶瓷耐火襯里材料。在氣化爐運行期間，在陶瓷耐火襯里材料表面形成確定厚度的灰渣層。SHELL粉煤加壓氣化技術(shù)關(guān)鍵設(shè)備介紹該灰渣層能夠覆蓋爐壁的內(nèi)表面，并且由于陶瓷耐火襯里和水冷壁之間良好的導(dǎo)熱性能而固化。固化的灰渣層能夠疼惜氣化爐，防止?fàn)t壁受到煤氣化時形成的熔渣侵蝕，而熔渣則沿著爐壁朝下運動，通過底部的排渣口掉落到渣池中。這種膜式水冷壁上保持一種強制的冷卻水循環(huán)，吸取的熱量則用來生成中壓蒸汽。由于高和順熔渣氣化，該工藝碳轉(zhuǎn)化率高達>99%。而且，高溫氣化確保了在粗合成氣中不含重?zé)N。SHELL粉煤加壓氣化技術(shù)關(guān)鍵設(shè)備介紹

氣化爐本體內(nèi)氣化成的合成氣從氣化爐頂部流出，利用來自干洗和濕洗經(jīng)過過濾的“冷態(tài)”混合合成氣進行急冷，將合成氣溫度降低到900℃左右，再經(jīng)急冷管、氣體輸送管道、氣體返回室GRC到氣化爐合成氣冷卻器SGC段(廢熱鍋爐)進一步冷卻到340℃。合成氣冷卻器SGC屬于水管型冷卻器，含有一個過熱器和兩個中壓蒸汽發(fā)生段(3個蒸發(fā)器管束)。SHELL粉煤加壓氣化技術(shù)特點和不足殼牌煤氣化技術(shù)接受干粉煤加壓氣化，是當(dāng)今最干凈利用煤炭資源的國際先進技術(shù)之一。干煤粉多燒嘴進料，高溫高壓氣化，廢熱鍋爐冷卻，具有調(diào)幅實力強、碳轉(zhuǎn)化率高、氧耗低、冷煤氣效率和熱效率高、煤氣品質(zhì)好、有效氣體CO+H2含量高、燒嘴壽命長，氣化爐內(nèi)無耐火磚襯里和轉(zhuǎn)動部件，維護量少，連續(xù)運轉(zhuǎn)周期長，無需備用爐、單爐生產(chǎn)實力大、煤種適應(yīng)性廣、環(huán)保性能好等特點。已運用于聯(lián)合發(fā)電、生產(chǎn)合成氨、甲醇等行業(yè)。SHELL粉煤加壓氣化技術(shù)特點和不足殼牌粉煤氣化工藝特點具體表現(xiàn)在：1、接受干煤粉作氣化原料，惰氣作為輸送載體，操作平安。對煤種的適應(yīng)性比較廣泛，從較差的褐煤、次煙煤、煙煤到石油焦均可運用；對煤的灰熔點適應(yīng)范圍比其它氣化工藝更寬，即使是高灰分、高水分、高熔點、高硫的煤種也能運用。2、氣化溫度高，一般在1400～1600℃，碳轉(zhuǎn)化率高達99%，合成氣質(zhì)量好。煤氣中甲烷含量極少，不含重?zé)N，有效氣成份CO+H2達到90%。因有效氣組分高，煤氣總量有所削減，因而氣化消耗煤量也可降低，下游投資可削減。SHELL粉煤加壓氣化技術(shù)特點和不足3、氧耗低。接受干煤粉進料，與水煤漿氣化相比，不需在爐內(nèi)蒸發(fā)水分，氧氣用量因而可削減，從而降低了成本。配套空分裝置規(guī)模相對減小，投資也可相應(yīng)降低。4、氣化爐接受水冷壁結(jié)構(gòu)，無耐火磚襯里。水冷壁設(shè)計壽命按25年考慮。正常生產(chǎn)維護量很小，運行周期長，也無需設(shè)置備用爐。商業(yè)化運行單臺爐日處理煤量已達2000多噸，目前，正在設(shè)計更大規(guī)模的裝置。SHELL粉煤加壓氣化技術(shù)特點和不足5、每臺氣化爐設(shè)有4個兩對對置燒嘴，生產(chǎn)負荷調(diào)整比Texaco單個燒嘴更為靈敏，范圍也更寬。Shell燒嘴保證壽命為8000小時，目前運行已超過16000小時。燒嘴的運用壽命長，也是氣扮裝置能長期運行的一個重要保證。6、熱效率高。Shell煤氣化的冷煤氣效率達到78～83%，其余約15%副產(chǎn)高壓或中壓蒸汽，總的原料煤的熱效率達98%，處于很高水平。SHELL粉煤加壓氣化技術(shù)特點和不足7、對環(huán)境影響小。氣化過程無廢氣排放。渣池收集并通過鎖斗系統(tǒng)降壓送出的渣和干洗除塵中被過濾除去又經(jīng)氣提及冷卻后送出的飛灰含碳低，可作為水泥等建筑材料，堆放時也無污染物滲出，對環(huán)境不會造成污染。氣化污水不含焦油、酚等，簡潔處理，須要時可作到零排放。8、自動化程度高，操作便利，調(diào)整穩(wěn)定、靈敏。

SHELL粉煤加壓氣化技術(shù)特點和不足9、對制甲醇的殼牌煤氣化技術(shù)，用二氧化碳氣體加壓和輸送煤粉，效果明顯優(yōu)于用氮氣加壓輸送。從煤粉系統(tǒng)的工藝參數(shù)、氣化爐運行狀況、合成氣組份等方面可體現(xiàn)。Shell粉煤加壓氣化技術(shù)有顯明的優(yōu)點，也存在一些不足：1、氣化爐和廢熱鍋爐結(jié)構(gòu)困難、加工難度較大，投資也較大。一些主要設(shè)備、閥門、儀表依靠進口，成本也較高。SHELL粉煤加壓氣化技術(shù)特點和不足2、SGC段過熱器設(shè)計有待進一步優(yōu)化。SGC存在確定結(jié)垢現(xiàn)象。3、一些管材選材有些困難。如濕洗出口相關(guān)管線。4、國內(nèi)工程閱歷和操作閱歷有待進一步提升。試車和初期開車困難較大。氣化爐操作溫度限制較難，溫度無法干脆測量，憑有關(guān)參數(shù)和閱歷來限制，有確定的難度和風(fēng)險。同時，雖然第一批引進的廠家最長周期都達到了100天以上，但連續(xù)長周期的不多。影響長周期的主要緣由，造成裝置停車的因素并不是殼牌煤氣化技術(shù)本身，而是配套設(shè)備、裝置和其它公用工程造成的。煤化集團SHELL煤氣扮裝置試運行狀況河南煤化集團煤化集團公司年產(chǎn)50萬噸甲醇氣扮裝置于2004年4月與殼牌公司簽訂煤氣化技術(shù)轉(zhuǎn)讓合同，同年9月生效。2005年元月奠基，2008年5月21日，氣扮裝置化工投料一次成功，同年5月25日，甲醇裝置全流程打通，生產(chǎn)出合格甲醇。7月5日，二氧化碳氣體成功并入氣化系統(tǒng)，和氮氣一起混合加壓輸送煤粉，最終二氧化碳含量達到83%以上，氣化系統(tǒng)始終很穩(wěn)定。這是國內(nèi)乃至國際在殼牌煤氣化技術(shù)上第一個實際應(yīng)用二氧化碳氣體加壓和輸送煤粉。50萬噸甲醇項目典基儀式2005年元月殼牌煤氣化工藝審查研討安裝中的氣化爐和氣化柜架殼牌氣化爐吊裝殼牌煤氣扮裝置夜景殼牌專家分析運行狀況年產(chǎn)50萬噸甲醇主裝置年產(chǎn)50萬噸甲醇主裝置夜景煤化集團SHELL煤氣扮裝置試運行狀況1、試生產(chǎn)概況從年產(chǎn)50萬噸甲醇投產(chǎn)以來，因原料煤不足，煤氣扮裝置生產(chǎn)負荷一般維持在50-80%；運行煤質(zhì)偏離設(shè)計煤質(zhì)較多，設(shè)計煤種灰分25%，允許操作灰分8-35%，但實際煤種灰分基本都在35%以上，最高42.5%，也能維持運行，但產(chǎn)率低；雖然煤灰含量高，對合成氣產(chǎn)量有所影響，但有效氣體含量基本穩(wěn)定，設(shè)計有效氣成份（CO+H2）濕基71.8%，折算成干基約88%，用氮氣加壓和輸送煤粉時，CO+H2有效氣成份穩(wěn)定在80%左右，二氧化碳加壓和輸送時，有效氣成份（CO+H2）穩(wěn)定在80%以上；灰中的碳含量檢測不到，渣中的碳含量一般在1%左右，最高3.0%，有時甚至也檢測不到。煤化集團SHELL煤氣扮裝置試運行狀況截止到最終一次停車時間----2008年11月23日，氣扮裝置已累計運行63天，生產(chǎn)甲醇近3萬噸，甲醇尾氣回收到自然氣化工裝置合成氨系統(tǒng)，因此多生產(chǎn)合成氨1萬多噸。從五月投產(chǎn)到11月最終停車期間，因氣化原料煤問題影響氣扮裝置停車達68天，最終一次又因為原料煤不足，在B級連續(xù)運行17天之后于2008年11月23日零點氣扮裝置支配停車。除去原料煤影響因素，氣扮裝置開工率為56%。煤化集團SHELL煤氣扮裝置試運行狀況從去年最終一次停車之后，因受全球金融危機影響，基于甲醇市場和原料煤問題，煤化集團氣扮裝置至今處于停車狀態(tài)。在近半年試車階段中，中原氣扮裝置累計運行兩個月。除原料煤因素外，其它緣由導(dǎo)致系統(tǒng)停車10次。分別為：氣化緊急停車按鈕誤動作2次；氣化煤粉給料倉料位信號突然消逝，低料位聯(lián)鎖跳車1次；停電2次；鍋爐燃料煤煤質(zhì)緣由3次；氣化爐急冷氣壓縮機入口管線泄漏短停2次。煤化集團SHELL煤氣扮裝置試運行狀況在氣扮裝置開車過程中，因急冷氣壓縮機入口管線腐蝕導(dǎo)致入口過濾器堵塞壓差中學(xué)斷開車檢修多次。這方面問題正在改進中。從中原十次停車中可看出，真正與氣化工藝有關(guān)的緣由占兩次。其它8次均非氣化工藝因素導(dǎo)致。通過前期試車運行，殼牌煤氣化技術(shù)在中原應(yīng)用好的方面有：1、煤粉和飛灰系統(tǒng)的燒結(jié)金屬通氣錐未出現(xiàn)裂開，生產(chǎn)中基本不出現(xiàn)堵塞或架橋。2、氣化爐點火燒嘴頭未出現(xiàn)損壞。

煤化集團SHELL煤氣扮裝置試運行狀況3、氣化爐開工燒嘴頭在投產(chǎn)初期損壞2次，修復(fù)后，未出現(xiàn)損壞。4、運用2代煤燒嘴罩，未出現(xiàn)損壞。5、急冷氣壓縮機K1301運行良好。6、氣化爐強制循環(huán)水泵入口過濾器運行正常。7、飛灰過濾器運行良好。8、氣化爐本體和水汽路未發(fā)覺異樣。9、二氧化碳并入做煤粉加壓和輸送氣體，狀況優(yōu)于純氮氣加壓和輸送。煤化集團SHELL煤氣扮裝置試運行狀況殼牌煤氣化技術(shù)在中原裝置運行中出現(xiàn)的問題有：1、氣化助熔劑石灰石系統(tǒng)故障。未徹底解決。2、停車期間，氣化循環(huán)氣壓縮機K1301入口管線腐蝕嚴峻，造成入口過濾器壓差高或合成氣管線出現(xiàn)漏氣等問題。3、氣化煤粉螺旋輸送機故障。更換廠家后，運行良好。4、氣化施工或煤粉中雜質(zhì)等因素使煤粉流量調(diào)整閥部分堵塞，嚴峻時引起單個煤燒嘴跳車。煤化集團SHELL煤氣扮裝置試運行狀況5、氣化煤粉鎖斗高壓過濾器濾棒折斷。6、試開車初期，氣化渣水系統(tǒng)管道出現(xiàn)堵塞現(xiàn)象。7、氣化撈渣機故障頻繁。未徹底解決。8、部分蒸汽伴管/電伴熱設(shè)備和管道保溫效果不太好。9、氣化初步水處理系統(tǒng)加酸管線泄漏。煤化集團SHELL煤氣扮裝置試運行狀況對殼牌煤氣化技術(shù)的體會，在優(yōu)點方面有以下幾點：1、