壳牌煤气化装置的运行现状与展望(续)

壳牌煤气化装置的运行现状与展望(续)
张宗飞;杜国庆
【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.
【期刊名称】《化肥设计》
【年(卷),期】2013(051)001
【总页数】4页(P1-4)
【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
【作者】张宗飞;杜国庆
【作者单位】中国五环工程有限公司,湖北武汉430223;中国五环工程有限公司,湖北武汉430223
【正文语种】中文
【中图分类】TQ545
21世纪初，随着石油价格飞涨，促使湖北双环科技股份公司(以下简称湖北双环)
考虑实施合成氨装置的油改煤工程，经反复考察论证，湖北双环最终选择了壳牌(Shell)干煤粉气化技术(SCGP)，并于2001年签署了技术许可合同，至今已经11
个年头，从湖北双环壳牌煤气化装置2006年5月顺利投产到现在也超过了6年。

在这段时间内，国人对壳牌气化的看法经历了起初的“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牌煤气化装置
的优势和不足，准确把握其潜在的发展趋势，笔者曾于2010年在《化肥设计》杂志第3期发表了《壳牌煤气化装置的运行现状与展望》一文，对其存在的问题进
行了实事求是的分析，并提出了相应的建议和技改方案。

近2年来，壳牌煤气化
装置的运行状况逐渐好转，典型厂家已能达到“安稳长满优”运行154天以及全
年总运行320天，其优势也逐步显现。

壳牌煤气化装置所具有的能量转化效率高
和水耗少等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上得到更进一步的应用，笔者以下再次着重介绍壳牌煤气化装置近几年来的运行现状，展望其发展趋势。

1 Shell气化装置基本情况
目前国内已先后引进19套共23台气化炉用于生产合成氨、甲醇、煤制氢及煤制
烯烃等［1］。

迄今为止，国内已经有16套共20台气化炉投入运行，其他处于在建状态。

国内引进的19套SCGP装置基本情况见表1。

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-1投产时间1 湖北双环科技股份公司 3.5 960 合成氨20 2006-05 2 广西柳州化肥股份公司 4.0 1 300 合成氨 30 2007-01 3 中石化岳阳壳牌气化公司 4.0 2 200 合成氨 52 2006-12 4 中石化安庆分公司 4.0 2 200 合成氨52 2006-11 5 中石化湖北化肥分公司 4.0 2 200 合成氨 52 2006-12 6 云南天安
公司 4.0 2 700 合成氨 50 2008-05 7 云南云维集团有限公司 4.0 2 700 合成氨
50 2008-05 8 河南永城龙宇化工公司 4.0 2 100 甲醇 50 2008-05 9 河南开祥化
工有限公司 4.0 1 100 甲醇 20 2008-05 10 河南中原大化集团公司 4.0 2 100 甲
醇 50 2008-05 11 大连大化集团有限公司 4.0 1 100 甲醇 30 2009-11 12 神华煤制油有限公司4.0 2×2 200 纯氢2×313(t/d) 2008-05 13 大唐国际发电股份公司4.0 3×2 800 聚丙烯 46 2010-10 14 天津碱厂4.0 2×2 000 醋酸/丁辛醇/甲醇
20/22/50 2010-10 15 贵州天福化工有限公司 4.0 2 000 合成氨/二甲醚 30/15 2010-11 16 云南云天化股份有限公司 4.0 1 100 甲醇 30 2012-06 17 河南鹤壁
煤化工有限公司 4.0 2 700 甲醇 60 在建18 大同煤业有限公司 4.0 2 700 甲醇 60 在建19 河南永城龙宇化工公司 4.0 2 100 甲醇 50暂停
Shell在其他国家也有2套2台装置用于生产合成氨，均在越南。

其中越南化工总公司的煤制合成氨项目为中国寰球工程公司EPC，已于2012年4月开车成功;越
南河北氮肥有限公司的同类项目正在建设中，为中国五环工程有限公司承担EPC。

越南2套SCGP装置基本情况见表2。

表2 越南2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-1投产时间1 越南化工总公司 4.0 1 300 合成氨30 2012-04 2 越南
河北氮肥有限公司 4.0 1 300 合成氨 30在建
2 Shell气化装置运行现状
2006年以来陆续投产的Shell煤气化装置至今已有6年，有段时间部分业界专家
认为Shell气化只有2个80%，即装置运行负荷率为80%，全年的开工率为80%。

随着时间的迁移，国内生产企业对Shell技术的理解吸收，对气化用煤的管理和重视，现在Shell装置的运行情况已经大为改善，除湖北双环、柳州化肥厂等早年引进的小规模装置(投煤量公称能力为1 200 t/d)全年运行天数可达330天外，大型气化炉(投煤量公称能力为2000 t/d及以上)的运行时间和运行负荷也得到了长足
进步。

笔者以下分叙Shell气化装置典型工厂运行情况。

2.1 柳化装置
柳州化肥股份公司(以下简称柳化)是Shell气化装置进入国内的第2套，日投煤量为1 300 t。

自2007年1月开车以来，运行平稳，近5年的总运行天数和最长运行天数见表3。

表3 柳化Shell煤气化装置运行天数年份 2007年 2008年 2009年 2010年2011年总运行天数/天221 285 331 329 338最长运行天数/天44 109 114 59 142
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年更是创造了全年总运行天数超过338天的记录，同时也证明了Shell日投煤量1 000吨级气化装置在中国已经获得了成功。

2.2 永城装置
河南永城龙宇化工公司(以下简称永城)气化炉投煤量公称能力为2100 t/d，产品设计规模为50万t/a甲醇，设计有效气(CO+H2)产量为132 000 m3/h。

2008年5月投产，开始受煤质影响，生产负荷长年为80%左右，后经过技术改造，新增1台大气量循环气压缩机，目前生产运行负荷达100%。

自2008年5月以来，永城Shell煤气化装置总运行情况见表4。

表4 永城Shell煤气化装置运行天数年份 2008年 2009年 2010年 2011年总运行天数/天143 151 200 320
需要说明的是永城装置是以生产甲醇为最终产品，在2008年和2009年金融危机期间，甲醇产品受市场的影响较大，装置开工率不足，年运行天数较短。

实施技改后装置的运行周期和负荷都得到了较大改善，据河南煤化集团2012年3月3日的相关报道，截止到2012年2月27日，龙宇煤化工生产装置实现安稳长满优运行154天，取得国内同类技术、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。

2.3 洞氮装置
中石化岳阳壳牌气化公司(简称洞氮)为壳牌和中石化合资工厂，具有典型示范效益，其气化炉投煤量公称能力为2 200 t/d，设计规模为52万t/a合成氨，除本身的
商业化运行外，此套装置在原煤供应控制、生产运营、设备管理和工艺优化等方面进行了相应改进，取得了长足的进步。

该装置在高负荷下处理了近百种不同类型的煤，2011年实现了304天的商业运行，并创造了自2006年2月到2012年5月，累计700万人工时无损失事故的安全记录，同时截止到2012年7月21日，在2012年内201个日历天内实现了195天的高负荷运行，在线率高达97%，连续
运行145天。

洞氮Shell煤气化装置近5年来运行天数见表5。

表5 洞氮Shell煤气化装置运行天数注:括号内数据为下游装置对煤气化装置年所
需最大天数年份 2007年 2008年 2009年 2010年 2011年总运行天数/天
121(289)243(326)208(288)264(310)304(337)
2.4 云天安装置
云南天安公司(简称云天安)气化炉投煤量公称能力2 700 t/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年运行天数分别为243天、287天以及319天，且平均操作负荷在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，创造了壳牌煤气化装置连续运行新的世界记录。

2.5 天福装置
贵州天福化工有限公司(简称天福)气化炉投煤量公称能力2 000 t/d，产品设计能
力为52万t/a合成氨，尽管开车时间不长，但生产负荷已经达到并超过了设计值。

根据最新信息，其气化炉进料系采用从澳洲进口的低灰分高硫石油焦与贵州本地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(受外购供氧空分故障被迫停车)，8月到9月期间进行100%
负荷连续运行考核已经超过10天。

采用配比石油焦的配煤方式彻底改变了之前高灰熔点和高灰分煤种必须配优质煤的苛刻要求，同时由于石油焦性质稳定，对煤气化装置以及后序变换等装置运行状况的改善也具有积极的作用。

3 Shell气化装置的国产化
除Shell气化装置的运行状况较之以前有了长足的进步和改善外，为解决Shell气化装置投资过高的问题，壳牌在设备国产化方面也进行了相关工作。

2009年9月，壳牌和3家中国公司签署了气化炉制造的许可协议，3家中国公司分别为苏州海陆重工股份有限公司、无锡华光锅炉股份有限公司以及东方锅炉(集团)股份有限公司，且在国外西班牙BPE公司破产后，东方锅炉(集团)股份有限公司已经接手原先在BPE进行制造的大同煤业60万t/a甲醇项目的气化炉工作。

壳牌气化重要设备国内供货商名单见表6。

表6 壳牌气化装置重要设备国内供货商名单序号项目已经许可的供货商正在许可的供货商国产化效果1 气化炉内件无锡华光、苏州海陆、东方锅炉节约30%投资并缩短交货周期2～3个月2 煤烧嘴上海711、航天远征、岳阳四化建(头部维护)节约30%投资和运行成本3 点火/开工烧嘴航天远征上海711 节约50%投资并简化开车流程4 锁斗阀上海开维喜、苏州安特威、上海弘盛节省50%投资和运行成本5 滤芯北京安泰、中材高新、西安宝德节省40%投资和运行成本6 煤阀上海开维喜、岳阳东方自控节省30%投资7 三通阀合肥通用、岳阳东方自控节省60%投资和运行成本8 充气设备西安宝德、北京安泰节省30%投资和运行成本4 在线煤质分析系统的开发与研究
煤种的稳定对于任何一种煤气化技术都是一件十分重要的事情，煤种波动几乎成了气化装置停车的最主要原因之一，为了避免此种现状的继续存在，在煤种的处理和控制方面，壳牌也在努力进行工作。

据笔者了解，壳牌正在与Thermo Scientific 合作，对其产品在线煤质分析系统进行认证，以达到实时监控进入气化炉内煤种组
成，灰分含量以及灰的组成，同时也可对加入助熔剂如石灰石的比例进行调节，帮忙现场操作人员进行判断和指导操作。

此系统的引入将可彻底改变包括Shell在内的干法煤气化装置对于煤种波动过于频繁但又无法控制的现状，将大幅减少煤气化装置的开停车次数，在线煤质分析系统的开发与研究值得期待。

5 展望
5.1 国家对节能降耗的要求
目前，国内气化技术“百家争鸣，百花齐放”，作为第1套引入中国的干法煤气
化代表的Shell工艺曾一度因其投资较高、单炉无备炉等原因而处于尴尬地位，近4年来国内没有一个新的项目采用Shell气化装置似乎对其进行了较好的“证明”，但国家发展和改革委员会编制的《煤炭深加工示范项目规划》中对“十二五”期间煤炭深加工示范项目的能效和资源消耗指标提出了明确的要求和规定。

笔者认为，该项要求和规定有利于壳牌气化工艺的应用和推广。

“十二五”期间煤炭资源深加工示范项目和资源消耗指标见表7。

表7 “十二五”期间煤炭深加工示范项目能效和资源消耗指标注: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。

序号项目项目能效基本要求/% 先进值/%煤耗(折标煤)基本要求先进值新鲜水耗基本要求/t·t-1标煤先进值/t·t-1标煤1 煤间接液化≥42 ≥47 ≤3.6 t/t油品≤3.4 t/t油品≤2.75 ≤2 2 煤制天然气≥56 ≥60 ≤2.3 t/km3天然气≤2.0 t/km3天然气
≤3.0 ≤2.5 3 煤制烯烃≥40 ≥44 ≤5.3 t/t烯烃≤5.0 t/t烯烃≤4 ≤3.0 4 煤制合成氨≥48 ≥52 ≤1.5 t/t氨≤1.4 t/t氨≤4 ≤3.0 5 低阶煤提质≥75 ≥85 ≤0.15(t/t
进料煤) ≤0.13(t/t进料煤)
5.2 Shell气化工艺节能降耗的优势
由表7可以看出，国家对新上项目的要求(能效和消耗方面)已经超过化工装置通常的“安、稳、长、满、优”的常规要求，在此情况下，Shell工艺的能量转化效率
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。

以某煤制烯烃项目为例，对于不同气化技术进行全流程比较(Shell气化技术废锅流程与某干粉煤气化激冷流程A技术)，结果为:①全厂能量转化效率方面，Shell为45.8%，较 A 技术的41.2%高出4.6%;②吨烯烃产品折煤耗(标煤)方面，采用Shell工艺为3.6 t，较A技术的4.02 t节约0.42 t;③新鲜水耗方面，Shell工艺为2.49 t/t标煤也比A 技术的2.86 t要少 0.37 t。

以上数据可证明，Shell工艺在先进性方面的优势很明显;在投资和效益方面，由于大型项目中煤气化装置投资在全厂总投资中所占权重相对较小，且由于在原料煤和燃料煤的使用上Shell工艺较少，所以全厂经济效益(全投资税前财务内部收益率)为13.01%，也高于采用A技术的12.64%。

6 结语
综上所述，Shell工艺既符合“十二五”期间国家对节能降耗的要求，又符合企业追求利润的要求，特别是在目前Shell煤气化装置运行状态大为好转的前提下，笔者相信:Shell气化工艺在“十二五”期间的大型煤气化项目上将会占有一席之地，并将重新焕发在中国市场上的“第二春”。

参考文献:
［1］SCGP Improvements and lessons learned over the past year［R］.壳牌昆明第4届用户大会，2009.
［2］张宗飞，汤连英，章卫星，等.壳牌煤气化装置的运行现状与展望［J］.化肥设计，2010，48(3):8-10.
［3］国家发展和改革委员会.煤炭深加工示范项目规划［R］.2012.。