SHELL粉煤气化技术简介
Shell煤气化技术
Shell煤气化技术吴迎(中国五环化学工程公司，武汉 430079) 2006-08-041 概述谢尔粉煤加压气化工艺(简称Shell煤气化工艺)，是荷兰壳牌公司开发的一种先进的煤气化技术，与先进的德士古(Texaco)水煤浆加压气化技术相比，Shell煤气化具有对煤质要求低，合成气中有效组分 (CO+H2>90％)含量高，原煤和氧气消耗低，环境污染小和运行费用低等特点，已成为近年来国内外设计单位和生产厂家首选的气化工艺。
我国正在设计和建设中的洞庭氮肥厂、柳州化学工业公司等厂家，已将该技术应用于合成氨生产。
湖北化肥厂和安庆化肥厂也准备将该技术用于本厂的“油改煤”制氨流程。
湖北双环科技股份有限公司引进Shell公司基础设计，由我院做工程设计，正在建设规模为800t／d(相当于20万t／a)的工业示范装置，即将投运。
Shell煤气化技术是我国建设大型煤化工项目或中氮肥改造的主要方向。
Shell工艺虽属先进，但投资偏高，一般企业不易接受，建议尽快实现关键技术和设备的国产化。
2 Shell煤气化工艺原理、技术特点及主要设备2.1 Shell煤气化工艺原理Shell煤气化过程是在高温高压下进行的，Shell煤气化属气流床气化。
粉煤、氧气及水蒸汽在加压条件下并流进入气化炉，在极为短暂的时间(3～10s)内，完成升温、挥发分脱除、裂解、燃烧及转化等一系列物理和化学过程，其工艺流程如图1所示，气化工艺指标如表1所示。
2.2 技术特点a.煤种适应性广。
从无烟煤、烟煤、褐煤到石油焦化均可气化，对煤的灰熔融性适应范围宽，即使高灰分、高水分、高含硫量的煤种也同样适应。
b.气化温度约1 600℃，碳转化率高达99％以上，产品气体洁净，不含重烃，甲烷含量低，煤气中有效气体(CO+H2)高达90％以上。
c.氧耗低，单炉生产能力大。
氧气消耗低，比水煤浆气化工艺低15％～25％，因而配套的空分装置投资相对降低；目前已投入运转的单炉气化压力3.0MPa，日处理煤量已达2000t，因此，单炉生产能力大，目前更大规模的装置正在工业化。
Shell干粉气化技术综述
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８ 论 文部分
Ｓ ｅ ｈ ｌ 干粉 气化技 术综 述 １
司的迪尔帕克工厂建设 了一套工业性示范装置，该厂又被称为 Ｓ Ｇ— 。该装置于 １８ ＣＰ ｌ ９３年开始设计，１８ ９６
年建成 并 开始 运转 ， 化规模 为 ２ ０／ 气 ５ｔ ｄ的 高硫烟 煤 或 ４ ０ ／ ０ ｔｄ的高水 分及 高 灰分褐 煤 ，气化压 力 ２ ４Ｐ ， ￣ Ｍ ａ
２ ２ 主要 设备 ．
１ ）气化炉 。Ｓ ｅ ｌ ｈ ｌ 煤气化装置的核心设备是气化炉 ，其结构简图如图 １ ｈ ｌ 煤气化炉采用膜式水 。Ｓｅ ｌ 冷壁形式 。它主要由内筒和外筒两部分构成 ，包括膜式水冷壁、环形空间和高压容器外壳 。膜式水冷壁向
火侧敷有一层 比较薄的耐火材料 ，一方面为 了减少热损失，另一方面更主要的是为 了挂渣 ，充分利用渣层
设计工作 。１９ ９０年下半年开始建设，并按计划于 １９ 年底完工。该 电厂设计发电量为 ２ ０Ｗ ９３ ５ Ｍ ，采用单台
气 化炉 和单 台废 热锅 炉 ，气 化规 模 为 ２０ ｔｄ煤 。煤 电转 化 的供 电效 率 ＞４％（ ００ ／ ３ 按低 位发 热 量计 ） 。到 １９ ９８ 年 初 ， 已累 计运行 ｌ０ ０ Ｏ０ ｈ以上 ，成 功 地气 化 了 ｌ ４种煤 （ 中部分 为混 烧 ） １９ 下半年 ，装置 总运 转 其 。 ９ ７年 率超 过 ８％ ９８年 １月 １日，转 交给 当地 公用 事业 部 门，正 式进 入 商业 化运 行 。 ５ 。１９ ２ 工艺 流程 及 主要 设备
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Ｂ 论 文部 分
Ｓ ｅ ｈ ｌ 干粉 气化 技术综 述 ｌ
Ｓ ｅ 干粉气化技术综 述 ｈ ｌ ｌ
shell气化工艺
冷煤气效率η:气化 生成煤气的化学能 与气化用煤的化学 能之比。
氧煤比在保证冷煤 气效率最高范围选 择最为有利。
随着氧煤比的提 高，煤气中CO含 量增高，H2含量 降低。
适当氧煤比为 0.6~0.7m3/kg
壳牌气化炉采用侧壁烧嘴，放在气化炉下部， 对列式布置并且可根据气化炉能力由4～8个烧嘴中心 对称分布。 Shell烧嘴保证寿命为8000h，已有15000h运行记录。
⑶气化炉
向火侧附着一层耐火材料（以渣抗渣）
内筒和外筒
膜式水冷壁 内壁衬里设有水冷管副产部分蒸汽 环形空间： 容纳水、蒸汽输入和出的管路、利于检修
高压容器外壳
筒上部为燃烧室（气化区）， 下部为熔渣激冷室
安装偏心角度为4.5度，这 样烧嘴在燃烧的过程中所 产生的气体与渣灰就会成 涡流状向上流动，形成向 心力，这样方便渣保护层 的形成，又能使烧嘴燃烧 的更加均匀，且高温合成 气在上升的过程中，利于 与激冷气进行充分的换热 冷却。
水冷壁结构
水冷壁外表面附着一层耐火材料，内置金属销钉。
水冷壁是由:
水冷壁结构示意图
液体熔渣、
固体熔渣、
膜式壁、
膜式壁是由碳 化硅耐火填充 料、加压冷却 水管、抓钉组 成的。
以渣抗渣
Shell气化炉由于其生产中温度高达1600℃以上，生产中，高温熔 融下的流态熔渣，顺水冷壁重力方向下流，当渣层较薄时，由于耐火衬 里和金属销钉具有很好的热传导作用，渣外表层冷却至灰熔点固化附着， 这样当渣层增厚到一定程度时，热阻增大，传热减慢，外表渣层温度升 高到灰熔点以上时，熔渣流淌减薄；当渣层减薄到一定厚度时，热阻减 小，传热量增大，渣层温度降低到灰熔点以下时熔渣聚积增厚，这样不 断的进行动态平衡，煤的灰熔点不出现大的变化，氧/碳比不出现大的波 动，水冷壁内锅炉水能够正常供给，炉内温度就不会出现大幅度波动， 渣层厚度在动态中相对稳定的。
壳牌煤气化技术
激冷气压缩机 火炬 蒸汽喷射器 热风炉 补充水 J1601
洗涤塔
合成气出界区
1700单元
P-1601A/B 水
1700单元 初步水处理系统工艺流程简图
1600/1700 3000/3100 3100
V-1702
8
N2 1600
酸
V-1704
煤粉
煤粉储仓 V1201A/B
煤粉仓装 料袋滤器
S1201A/B
煤粉锁斗 V1204A/B
煤粉给料仓 V1205A/B
气化炉煤烧嘴
1300单元 气化、急冷及冷却系统流程简图
汽包V-1304 锅炉给水
激
合 中压过热蒸汽
冷成
中压
强制
循环
水泵
蒸汽
P-1301A/B/C 氧气
煤粉
管气
激冷
气 冷却 化 气器
激冷气
水
灰 酸 U1700
滤饼
1100单元 磨煤及干燥系统流程简图
碎煤仓 V1101A/B
煤粉袋式过滤器 S1103A/B
石灰石仓 V1103
称重给煤机 X1101A/B
磨煤机 A1101A/B
粉煤到 V1201A/B
循环风机 K1102A/B
放空
热风炉 F1101A/B
1200单元 煤粉加压及输送系统流程简图
SHELL煤气化技术在国内应用情况简介
2001年湖北双环科技股份有限公司为国内第 一家与壳牌签订SCGP技术许可合同，至今已签订 19个合同、23套SCGP气化工艺。主要用于大型化 肥企业进行氮肥原料及动力结构调整改造，即采 用大型气流床粉煤气化工艺，替代油气化和小型 固定床无烟块煤气化工艺，生产合成氨和甲醇， 并用于国内首套煤制油项目的制氢装置。气化炉 生产合成氨和甲醇都是在中国第一家实现，即， 中国是全世界首家把壳牌炉用于氮肥生产的国家。
Shell煤气化技术综述_宋超
Shell 煤气化技术综述宋超（江苏中能硅业科技发展有限公司江苏徐州２２１０００）一、概述Ｓｈｅｌｌ煤气化技术是在原Ｋ－Ｔ气流床煤气化技术的基础上改进而来。
将粒度为１００目、水分＜１０％的煤粉，纯度为＞９９％的氧气和水蒸气在喷嘴处混合进入煤气化炉进行气化反应，炉内的气化压力为２．０～４．０ＭＰａ，温度为１４００～１６００℃，气化生成的有效煤气成分含量为９０％～９４％，碳的转化率约为９９％（飞灰再循环的条件下）。
二、Shell 煤气化反应原理Ｓｈｅｌｌ煤气化反应原理与Ｋ－Ｔ常压粉煤气化相同，是以干煤粉作为原料，氧气和水蒸气作为气化剂在气流床内进行的气－固两相流态化反应。
干煤粉由氮气或二氧化碳吹入气化炉，气化炉内的气化反应温度很高，在有氧存在的条件下，以燃烧反应为主，在氧气反应完成后进入气化反应阶段，物料在炉内的停留时间一般为３～１０ｓ，气化反应很快就达到平衡。
气化产生的粗煤气经粗煤气冷却器冷却后，最终形成以ＣＯ、Ｈ２为主的煤气。
反应中产生的煤灰熔化后以液态的形式排出气化反应炉。
带粗煤气冷却器（废热锅炉）流程的特点如下：１．结构复杂，昂贵。
１台废锅，如２０００ｔ／ｄ要多１个亿的投资。
２．若用于化工，则后续的调比过程需要大量蒸汽，废锅产生的蒸汽约６０－７０％用于调比，真正能量回收的好处不大，用高投资的废锅而取得的效益不大。
三、原料要求Ｓｈｅｌｌ煤气化工艺对煤种有广泛的适应性，由于采用粉煤进料和高温、加压气化，故对煤的粘结性、机械强度、水分、灰分、挥发分等要求不是十分严格，但从技术角度考虑仍有一定要求。
水分（收到基水分）：褐煤６％～１０％，其它１％～６％，灰分干基＜２４％，灰熔点ＦＴ＜１３５０℃，粒度＜０．１５ｍｍ的＞９０％。
１．煤的灰熔点是加压干粉气化选择原料的主要条件，一般选择灰熔融流动温度ＦＴ在１４００℃以下的烟煤，ＦＴ超过１５００℃的煤不宜采用。
２．煤的活性要好，一般以烟煤和褐煤为主。
３．灰渣的粘温特性碱性组分含量高，一般碱／酸应大于０．３。
Shell炉煤气化工艺介绍
Shell炉煤气化工艺介绍目录1.概述1.1.发展历史1.2. Shell炉煤气化工艺主要特点2.工艺流程2.1. Shell炉气化工艺流程简图2.2.Shell炉气化工艺流程简述3.气化原理3.1粉煤的干燥及裂解与挥发物的燃烧气化3.2.固体颗粒与气化剂(氧气、水蒸气)间的反应3.3.生成的气体与固体颗粒间的反应3.4.反应生成气体彼此间进行的反应4.操作条件下对粉煤气化性能的影响4.1气化压力对粉煤气化性能的影响4.2氧煤比对粉煤气化性能的影响4.3蒸汽煤比对粉煤气化性能的影响4.4.影响加压粉煤气化操作的主要因素4.5煤组分变化的影响4.6 除煤以外进料“质量”变化的影响5.工艺指标6.Shell炉气化工艺消耗定额及投资估算7. 环境评价1.概述1.1.发展历史Shell煤气化工艺(Shell Coal Gasfication Process)简称SCGP，是由荷兰Shell国际石油公司(Shell International Oil Products B. V.)开发的一种加压气流床粉煤气化技术。
Shell煤气化工艺的发展主要经历了如下几个阶段。
(l)概念阶段20世纪70年代初期的石油危机引发了Shell公司对煤气化的兴趣，1972年Shell公司决定开发煤气化工艺时，对所开发的工艺制定了如下标准:①对煤种有广泛的适应性，基本可气化世界上任何煤种;②环保问题少，有利于环境保护;③高温气化，防止焦油和酚等有机副产品的生成，并促进碳的转化;④气化装置工艺及设备具有高度的安全性和可靠性;⑤气化效率高，单炉生产能力大。
根据上述原则，通过固定床、流化床和气流床三种不同连续气化工艺的对比，对今后煤气化工艺的开发形成了如下基本概念:①采用加压气化，设备结构紧凑，气化强度大;②选用气流床气化工艺，生产能力大，气化炉结构简单;③采用纯氧气化，气化温度高，气化效率高，合成气中有效气CO十H2含量高;④熔渣气化、冷壁式气化炉，熔渣可以保护炉壁，并确保产生的废渣无害，⑤对原料煤的粒度无特殊要求，干煤粉进料，有利于碳的转化。
浅析 SHELL 煤气化技术
·270·2016年7月 第8卷技术论坛工程技术浅析SHELL煤气化技术赵 野神华鄂尔多斯煤制油分公司，内蒙古 鄂尔多斯 017209摘 要：随着国内近年掀起的煤化工热潮，Shell煤气化工艺以其高效、安全和环保的特点，成为很多企业的首选工艺之一。
本文介绍了Shell煤气化的工艺原理、特点，煤种的选择，气化炉炉温偏高和偏低的参数变化和影响，气化炉温度监测，煤烧嘴与烧嘴罩损坏泄漏的一般原因及影响，以及对Shell煤气化未来的展望。
关键词：壳牌煤气化；气化炉的特点；煤种；炉温；烧嘴罩中图分类号：TQ546 文献标识码：A 文章编号：1671-5586（2016）64-0270-021 引言能源和环境是人类赖以生存与发展的基础，然而当今世界正面临着能源短缺、环境污染和温室效应等诸多问题，如何实现人类社会、经济与环境的协调可持续发展，已经引起国际社会的普遍关注。
人类必须在化石能源濒临枯竭和生存环境濒临崩溃之前，完成替代能源和相关技术的开发。
我国是能源消耗大国，而且煤多油少气贫，那么煤转气转油将是未来发展的趋势，它将带动经济的发展，也是国家能源战略储备的一部分。
壳牌煤气化技术的出现为洁净能源的开发指明方向，产品具有节能降耗，应用广泛的特点。
以下是结合自己在工作中的实践和对壳牌煤气化的所知进行分析探讨。
2 SHELL煤气化的原理和特点2.1 SHELL煤气化的工艺原理Shell煤气化技术是目前世界上较为先进的第二代粉煤气化技术之一，气化过程也是在高温加压下进行的。
其进料方式是将碎煤磨成0.1mm以下、水分2%以下的细粉，高压氮气通过特殊的喷嘴将粉煤送进炉膛，与被蒸汽稀释的氧气在气化炉内高温高压下气化形成合成气（CO+H2＞90%）、飞灰和熔渣[1]。
该技术工艺流程较简单，原煤经碎煤后送至磨煤机，磨成的细粉被热惰性气体干燥，由高压氮气将干煤粉送入气化炉，另外高压氧气和中压过热蒸汽混合后也由喷嘴喷入炉内。
Shell粉煤气化技术介绍
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２０ ０ １年 第 ２期
总第 ５ ２期
革 新 与综 述
左右 ） ，使得 气 化炉 通 常在 ３ ＂ ０ＭＰ ，Ｉ ０ ～ ７ ０Ｃ的温度 范 围 内发 生化 学反 应 ．形成 了 ４． ５ ａ ４ ０ Ｉ０ ＂
渣 包 碳 的反应 模 型 ，确保 了碳 的 高转 化率 ；同 时 水冷 壁 技术 的引进 确 保 了 气化 炉 更 易大 型
作为 制 氢原 料 ， 以及 与 之相 应 的 气 体净 化 方法 ．来制 造 氢氨 气 体供合 成 使 用 。在解 决 了上
述 这 些 问 题 之 后 ， 当今 世 界 晟 关 注 的 能 源 问题 ， 又摆 在 合 成 氨 工 业 的 面 前
以天 然气 为原 料 ，在 投 资 和 能耗 等方 面均 占绝对 优 势 ， 迄今 为止 已占 国 内总氨 产量 近
烧嘴 （ 又称煤 粉 喷枪 ）安放 在气 化 炉下 部 ，对 列式 布 置，数 量一般 为 ４， ． － ６个 ，如０４ ０ ４ ０气 化 炉有 ６个烧 嘴 。 （ ）破 渣机 ４
Ｓ ｅｌ原 设 计 气 化 炉 底 部 出渣无 破渣 机 ，在 生 产操 作 过程 中 曾发 生 过 换 煤 种 时 出现 大 ｈｌ 渣 ，锁斗 阀堵塞 。现 设计 已加有破 渣机 ，不会再 出现 大渣堵 塞情 况 。
煤 炭 是一 种储 量 最 丰 富 ，分 布 晟广 的燃 料 。随着 现代 技 术 的发展 ，人 们 能够更 高 效 、
低 成本 地 采掘 、运 输 和 储 存煤 炭 。在 能源 紧张 的今天 ，尤其 是在 石油 资源 日渐 枯竭 的情 况 Ｆ ，煤 炭 成 为一种 长久 的、在 价 格 上 有竞 争力 的能源 。这 恰 是合成 氨工 业 所 需 要 的 ．而且 也 不会 遇 到与 其它 高经 济 效益 的工业 产 品争 夺原 料 的麻烦 。我 国有 丰 富 的煤炭 资源 ，发 展 以煤 为原 料的化 肥 工业 ．符 合 我 国 的国情 ．因此具 有广 阔的前 景 。 目前 ，有 大 型 化 工业 业 绩 的 先进 煤气 化 工艺主 要有 德 士 古 水煤浆 气 化 和 壳牌耪 煤 气 化 工 艺技 术 。德 士古 水 煤浆 加 压 气化 技 术成 熟 可靠 ，其煤 的适应 范 围较 广 ． 已成 功 地用 于 多
6壳牌煤粉加压气化技术
壳牌煤粉加压气化技术李志远 张大晶 宋甜甜(水煤浆气化及煤化工国家工程研究中心,滕州277527)摘 要 介绍了壳牌(Shell )煤粉加压气化技术的工艺原理、技术特点及开发现状,并指出了这种煤气化工艺技术在联合循环发电和煤化工等领域内的应用前景。
关键词 壳牌,粉煤气化,气化技术中图分类号 TQ 54 文献标识码 A 文章编号 1000-6613(2003)09-0998-03 壳牌煤粉加压气化技术是世界上最先进的洁净煤技术之一,也是一项高科技成果。
其技术水平相当或优于同等规模的Texaco 水煤浆气化装置。
它的实施具有节能、降耗等诸多特点。
1 壳牌煤粉加压气化技术的原理与特点111 煤粉加压气化技术的原理由载气携带与氧气和蒸汽混合后进入气化炉,在高温高压的条件下发生碳的部分氧化反应,生成CO +H 2体积分数大于90%的高温煤气[1]。
主要反应如下:C +O 2CO 2C +CO 22CO C +H 2OCO +H 2 由于煤粉夹带在气流中,固相颗粒的体积分数较气体低,颗粒被气体隔开独立的进行燃烧和气化反应。
气化炉中进行燃烧和氧化,受空间的限制,反应必须在数秒内完成;入炉煤粒度很细(<011mm ),以保证有足够的反应面积;气固相相对速度低,反应朝反应物浓度降低的方向进行,必须提高反应温度,以增加反应推动力。
由于是高温气化(火焰中心温度2000℃以上),液态排渣是其必然结果。
112 煤粉加压气化技术特点[2](1)对原料煤的适应性广,可气化褐煤、烟煤、无烟煤及石油焦。
对煤的反应活性几乎没有要求,对高灰熔点、高灰分、高水分、高含硫量的煤种同样也适应。
(2)氧耗和煤耗低。
与湿法进料的水煤浆气化工艺相比较,氧气消耗降低15%～25%,单位质量的原料煤可以多产生10%的合成气,有效气体成分(CO +H 2)高达93%。
(3)碳转化率高,可达99%,气化炉排出的熔渣为玻璃状的颗粒,对环境没有污染。
SHELL煤气化技术
9
3关键设备国产化进程
1.气化炉外壳材料国产，主体材料采用舞阳钢铁公司生产的14Cr1MoR;
2.气化炉内件材料国产,主体材料采用久立钢管厂生产的的15CrMoG;
3.气化炉内件国内制造，已授权东方锅炉厂，海陆重工，无锡华光锅炉厂生产。 4.煤烧嘴国内两家供货，上海711所，西安11所。 5. 点火烧嘴，开工烧嘴国内1家供货，上海711所（暂未授权公示）. 6. 恒力吊国内1家供货，东方吊架厂（暂未授权）。 三家气化炉内件制造厂均在德国SEG进行了培训和学习，德国和西班牙专家将在 制造厂进行现场指导。
（3）碳转化率高 由于气化温度高，一般在1400～1600 ℃，碳转化率可高达99％以上。
（4）产品气体质量好 产品气体洁净，煤气中甲烷含量极少，不含重烃，CO＋H2体积分数达到90％。 （5）气化氧耗低 与水煤浆气化工艺相比，氧耗低15％～25％，可降低配套空分装置投资和运行 费用。
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1 壳牌煤气化技术简介
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1 壳牌煤气化技术简介
1.3 技术特点 （1）煤种适应性广 对煤种适应性强，从褐煤、次烟煤、烟煤到无烟煤、石油焦均可使用，也可将2 种煤掺混使用。对煤的灰熔点适应范围比其他气化工艺更宽，即使是较高灰分、水 分、硫含量的煤种也能使用。 （2）单系列生产能力大 目前已投人生产运行的煤气化装置单台气化炉投煤量达到2000 t／d以上。
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3 壳牌煤气化装置生产运行概况
外部原因引起的停车主要问题： ①煤的供应量不足，煤的合格率低; ②甲醇市场不景气,2009由于经济危机，造成化工产品市场需求下降，价格暴跌， 造成甲醇企业开工率不高，有些不得不停产或低负荷运行;2009年国内进口甲醇600 万吨占市场需求40%以上，2010年上半年国内进口甲醇300万吨。 ③受空分装置和低温甲醇洗装置等出现的问题影响;造成煤气化装置停车原因中 有61.31%来自空分装置故障或改造，3.96%来自公用工程的原因，其它原因占23.61%， 而气化装置本身的原因仅为11.11%。 ④下游配套原因，安庆、湖北下游装置能力小，气化负荷分别在88%和75%情况 下就能满足下游的满负荷需求。 ⑤ 外部供电供汽供水系统故障； 除下游配套原因的厂外，大部分厂的运行负荷在90%以上，最长连续运行时126 天，年运行天数已达330天。
壳牌粉煤气化制取甲醇合成气1
壳牌粉煤气化制取甲醇合成气摘要：壳牌煤气化过程(SCGP工艺)是在高温加压下进行的，是目前世界上最为先进的第FG代煤气化工艺之一。
关键字：壳牌煤气化，气化炉，合成气冷却器。
1.1 壳牌工艺技术的特点壳牌煤气化过程属气流床气化，煤粉、氧气及蒸汽在加压条件下并流进入气化炉内，在极为短暂的时间内完成升温、挥发分脱除、裂解、燃烧及转化等一系列物理和化学过程。
一般认为，由于气化炉内温度很高，在有氧存、CO等)以发生燃烧反应为主；在的条件下，碳、挥发分及部分反应产物(H2在氧气消耗殆尽之后发生碳的各种转化反应，过程进入到气化反应阶段，最为主要成分的煤气离开气化炉。
终形成以CO、H2壳牌粉煤气化的技术特点：①干煤粉进料，加压氮气输送，连续性好，气化操作稳定。
气化温度高，煤种适应性广，从无烟煤、烟煤、褐煤到石油焦均可气化，对煤的活性几乎没有要求，对煤的灰熔点范围比其它气化工艺更宽。
对于高灰分、高水分、含硫量高的煤种同样适应。
②气化温度约1400-1700℃，碳转化率高达99%以上，产品气体相对洁净，不含重烃，甲烷含量极低，煤气中有效气体(CO+H)高达90%以上。
③氧耗低，与水煤浆气化2相比，氧气消耗低，因而与之配套的空分装置投资可减少。
④单炉生产能力大，目前已投入运转的单炉气化压力为3 MPa，日处理煤量已达2000 t。
⑤气化炉采用水冷壁结构，无耐火砖衬里，维护量少，气化炉内无转动部件，运转周期长，无需备炉。
⑥热效率高，煤中约83%的热能转化在合成气中，约15%的热能被回收为高压或中压蒸汽，总的热效率为98%左右。
⑦气化炉高温排出的熔渣经激冷后成玻璃状颗粒，性质稳定，对环境几乎没有影响。
气化污水中含氰化合物少，容易处理，必要时可做到零排放，对环境保护十分有利。
⑧壳牌公司专利气化烧嘴可根据需要选择，气化压力2.5-4.0MPa，设计保证寿命为8000h，荷兰Demkolec电厂使用的烧嘴在近4年的运行中尚未更换过，累计运行时间超过7500 h，这是气化装置长周期运行的又一重要保证。
Shell炉煤气化工艺介绍
Shell炉煤气化工艺介绍目录1.概述1.1.发展历史1.2. Shell炉煤气化工艺主要特点2.工艺流程2.1. Shell炉气化工艺流程简图2.2.Shell炉气化工艺流程简述3.气化原理3.1粉煤的干燥及裂解与挥发物的燃烧气化3.2.固体颗粒与气化剂(氧气、水蒸气)间的反应3.3.生成的气体与固体颗粒间的反应3.4.反应生成气体彼此间进行的反应4.操作条件下对粉煤气化性能的影响4.1气化压力对粉煤气化性能的影响4.2氧煤比对粉煤气化性能的影响4.3蒸汽煤比对粉煤气化性能的影响4.4.影响加压粉煤气化操作的主要因素4.5煤组分变化的影响4.6 除煤以外进料“质量”变化的影响5.工艺指标6.Shell炉气化工艺消耗定额及投资估算7. 环境评价1.概述1.1.发展历史Shell煤气化工艺(Shell Coal Gasfication Process)简称SCGP，是由荷兰Shell国际石油公司(Shell International Oil Products B. V.)开发的一种加压气流床粉煤气化技术。
Shell煤气化工艺的发展主要经历了如下几个阶段。
(l)概念阶段20世纪70年代初期的石油危机引发了Shell公司对煤气化的兴趣，1972年Shell公司决定开发煤气化工艺时，对所开发的工艺制定了如下标准:①对煤种有广泛的适应性，基本可气化世界上任何煤种;②环保问题少，有利于环境保护;③高温气化，防止焦油和酚等有机副产品的生成，并促进碳的转化;④气化装置工艺及设备具有高度的安全性和可靠性;⑤气化效率高，单炉生产能力大。
根据上述原则，通过固定床、流化床和气流床三种不同连续气化工艺的对比，对今后煤气化工艺的开发形成了如下基本概念:①采用加压气化，设备结构紧凑，气化强度大;②选用气流床气化工艺，生产能力大，气化炉结构简单;③采用纯氧气化，气化温度高，气化效率高，合成气中有效气CO十H2含量高;④熔渣气化、冷壁式气化炉，熔渣可以保护炉壁，并确保产生的废渣无害，⑤对原料煤的粒度无特殊要求，干煤粉进料，有利于碳的转化。
Shell煤气化技术评述
Shell煤气化技术评述2004-2-191．Shell煤气化技术的发展过程Shell公司气化技术的开发源自20世纪50年代，成功开发了以渣油为原料的Shell气化技术（SGP），至今全球已有150多套装置投入商业运行。
在此基础上，于1972年开始，在该公司的阿姆斯特丹研究院（KSLA）进行了煤气化技术开发与研究。
1976年，在该研究院内建立了一套日处理6吨煤的气化装置，试验了30多种煤，取得了宝贵的试验数据。
1978年在德国汉堡的Shell炼油厂建成日处理150吨煤的中试装置，用于验证煤气化的工艺模型和进行设备测试。
1987年在美国休斯顿建成日处理250吨高硫烟煤的气化装置和日处理400吨高灰份高水份的褐煤气化装置，利用该装置，进行了从褐煤到石油焦共18种原料试验，证明Shell粉煤气化技术具有工艺可靠，原料适应性强，负荷可调，环境友好等特性。
上述示范装置建成后，荷兰国家发电局决定采用Shell粉煤气化技术，在位于荷兰Buggenum的Demkolec电厂建设250MW整体煤气化联合循环发电装置，日处理煤量2000吨（2001年起，该电站由Nuon公司拥有）。
该装置1990年开始建设，投资4.5～5.0亿美元，其中气化部分占总投资的27%。
1993年开车，自1994年进入3年验证期，发电效率达到43.2%，截至2001年底，该装置成功运行了24000小时，气化了14种原料煤。
Shell公司在中国正积极推广其粉煤气化技术用于生产合成氨等化学品，目前已列入计划的项目如表1所示。
表1 中国计划的SCGP项目Gasification Technologies 2003, San Francisco, California, USA, October 12–15, 20032．Shell粉煤气化（SCGP）工艺流程图1 SCGP气化工艺流程示意图激冷气Shell煤气化工艺(SCGP)以干煤粉为原料、纯氧作为气化剂，液态排渣，属加压气流床气化(见图1)。
Shell煤气化
Shell煤气化技术在我国的应用概况及前景展望□汪家铭《化工管理》2009年第03期煤气化技术是一种最洁净的煤炭综合利用技术,能够避免煤炭直接燃烧产生的污染,采用该技术主要是将煤炭转化为含有H2和CO的粗合成气,然后作为工业原料,最终加工成各种化工产品。
从煤气化技术发展进程来看,早期的煤气化都是使用块煤和小煤粒作为气化原料制取合成气,称为第一代煤气化技术。
进入20世纪80年代后,随着洁净煤气化工艺的开发和研究,采用先进的气流床反应器,以水煤浆或干粉煤为原料,大规模、单系列、加压气化实现了工业化应用,称为第二代煤气化技术。
Shell煤气化技术(SCGP)就是目前世界上较为先进的,属于气流床气化的第二代煤气化技术,其工艺过程为粉煤、氧气及少量水蒸气在加压条件下,并流进入气化炉内,在极为短暂的时间内完成升温、挥发分脱除,裂解、燃烧及转化等一系列物理和化学过程,气化产物是以H,和CO为主的合成气,CO,含量很少,典型的SCGP煤气成分为:CO 65%、H230%,N2+Ar 3.1%、CO21.6%、H2S+COS 0.3%、CH2微量。
合成气中含有原煤中约80%的能量,另外15%的有效能量以蒸汽的形式获得。
整个气化过程只有5%的能量流失,使煤炭得以充分利用。
合成气可以用来制造纯氢,生产合成氨、甲醇、含氧化合物,以及尿素及合成氢燃料等衍生物,还可用于电厂供热,蒸汽和发电的燃料,并可作为城市用气。
近年来Shell极力开拓中国市场,从2001年6月在国内签订第一个技术转让协议起,8年多来已陆续与国内17家企业签订了19份技术转让协议。
到目前为止,已有11套SCGP 装置,共12台气化炉顺利建成,投入正常生产运行,并取得了良好的经济效益和社会效益。
本文介绍SCGP的发展历程、技术特点,目前技术转让项目的进展概况,并展望了其今后的发展前景。
一、发展历程Shell的石化燃料气化可以追溯到20世纪50年代,当时开发了以渣油为原料的Shell 气化工艺(SGP),随后20世纪70年代初期,在渣油气化的基础上,又开发了shell粉煤气化技术。
介绍壳牌粉煤气化技术应用情况
SHELL粉煤加压气化技术的发展进程
并且， SCGP工艺很快应用于工业生产，相 继在下列三个厂家得到检验： • KVA，汉堡，德国。(投煤150T/D，1978年) • SCGP-1，Houston，美国。
(投煤220-360T/D，1983年) • Demkolec，Buggenum，荷兰。
(投煤约2000T/D，1989年)
SHELL煤气化技术在国内应用情况简介
与壳牌签订的19个合同中。第一批，五家5套： 双环、柳州和中石化三套；第二批，六家7套：中 原、永煤一期等；其余为第三批。前两批均已于 去年之前投产。第三批今年年底有望部分投产。
• 第一批引进的Shell气化装置，最早于2006年5月 开车成功，到目前最长运行周期都在100天以上， 最好的120天，负荷100%。
SHELL粉煤加压气化技术特点和不足
7、对环境影响小。气化过程无废气排放。渣池收集 并通过锁斗系统降压送出的渣和干洗除尘中被过 滤除去又经气提及冷却后送出的飞灰含碳低，可 作为水泥等建筑材料，堆放时也无污染物渗出， 对环境不会造成污染。气化污水不含焦油、 酚等， 容易处理，需要时可作到零排放。
8、自动化程度高，操作方便，调节稳定、灵活。
SHELL粉煤加压气化技术的发展进程
2、发展进程 壳牌的气化技术可以追溯到20世纪50年代，
当时第一套气化装置是用油作原料，为SGP工艺， 现在全世界已拥有150多台SGP气化炉。
在油气化经验基础上，壳牌从1972年开始发 展煤气化技术。1976年，煤气化工艺SCGP已达 到一定水平，并建立一套处理煤量为6T/D的试验 厂，利用该装置一共试验了30多个煤种。
敲击器
炉 V-1302
V-1301
合成气
Shell煤气化工艺的评述和改进意见
Shell煤气化工艺的评述和改进意见作者：唐宏青Shell煤气化过程是目前世界上较为先进的第二代煤气化工艺之一。
按化学工程特征分类，Shell煤气化属气流床气化。
煤粉、氧气及少量水蒸气在加压条件下并流进入气化炉内，在极为短暂的时间内完成升温、挥发分脱除、裂解、燃烧及转化等一系列物理和化学过程，气化产物为以H2和CO 为主的合成气，CO2的含量很少。
1 Shell煤气化技术的发展自20世纪50年代起，壳牌公司就参与了气化技术的开发。
当时，该公司开发了以油为原料的壳牌气化技术(SGP)，至今已有150多套装置采用该技术。
在积累了油气化经验后，壳牌公司1972年开始在该公司的阿姆斯特丹研究院(KSLA)进行煤气化技术研究。
1976年，煤气化工艺(SCGP)达到了一定的水平并建立了一座处理煤量为6t/d的试验厂，利用该装置一共试验了30多个不同的煤种。
1978年，在汉堡附近的哈尔堡炼油厂建设了一座处理煤量为150t/d的工厂，公司利用这座装置进行了一系列成功的试验，至1983年该装置停止运转为止，累计运行了6100h，其中包括超过1000h的连续运转，顺利完成了工艺开发和过程优化的任务。
在汉堡中试装置成功运行的基础上，1987年，壳牌公司在美国休斯顿附近的DeerPark石化中心建设了一座规模较大的工厂，这座命名为SCGP 1的示范厂进煤量为每天250t高硫煤或每天400t高湿度、高灰褐煤，共进行了15000h的操作试验。
SCGP 1试验了约18种原料，包括褐煤乃至石油焦。
这些试验结果充分证实壳牌煤气化技术在可靠性、原料灵活性、负荷可调性和环保方面都达到了极高水准，该示范装置的运行是成功的。
1988年，荷兰国家电力局决定由其下属的Demkolec公司在荷兰南部的BuGGenun兴建一座净输出为253MW的煤气化联合循环发电厂(ＩGCC)。
Shell公司为装置提供专利技术及基础工程设计，其煤气化装置设计能力为单炉日处理煤2000t、气化压力为2.8MPa。
煤气化技术中shell与GSP气化炉对比
煤气化技术中shell与GSP气化炉对比煤气化技术中shell与GSP气化炉对比壳牌（Shell）干煤粉加压气化技术，属于气流床加压气化技术。
可气化褐煤、烟煤、无烟煤、石油焦及高灰熔点的煤。
入炉原料煤为经过干燥、磨细后的干煤粉。
干煤粉由气化炉下部进入，属多烧嘴上行制气。
目前国外最大的气化炉日处理2000t煤，气化压力为3.0MPa，国外只有一套用于商业化联合循环发电的业绩，尚无更高气化压力的业绩。
这种气化炉是采用水冷壁，无耐火砖衬里。
采用废热锅炉冷却回收煤气的显热，副产蒸汽，气化温度可以达到1400-1600℃，气化压力可达3.0-4.0MPa，可以气化高灰熔点的煤，但仍需在原料煤中添加石灰石作助熔剂。
该种炉型原设计是用于联合循环发电的，国内在本世纪初至今已签订技术引进合同的有19台气化炉装置，其最终产品有合成氨、甲醇，气化压力3.0-4.0MPa。
其特点是干煤粉进料，用高压氮气气动输送入炉，对输煤粉系统的防爆要求严格；气化炉烧嘴为多喷嘴，有4个对称式布置，调节负荷比较灵活；为了防止高温气体排出时夹带的熔融态和粘结性飞灰在气化炉后的输气导管换热器、废热锅炉管壁粘结，采用将高温除灰后的部分300-350℃气体与部分水洗后的160-165℃气体混合，混合后的气体温度约200℃，用返回气循环压缩机加压送到气化炉顶部，将气化炉排出的合成气激冷至900℃后，再进入废热锅炉热量回收系统。
返回气量很大，相当于气化装置产气量的80-85%，对返回气循环压缩机的操作条件十分苛刻，不但投资高，多耗动力，而且出故障的环节也多；出废热锅炉后的合成气，采用高温中压陶瓷过滤器，在高温下除去夹带的飞灰，陶瓷过滤器不但投资高，而且维修工作量大，维修费用高。
废热锅炉维修工作量也大，故障也多，维修费用也高。
据介绍碳转化率可达98-99%；可气化褐煤、烟煤、无烟煤、石油焦；冷煤气效率高达80-83%；合成气有效气（CO+H2）成分高达90%左右，有效气（CO+H2）比煤耗550-600Kg/Km3，比氧耗330-360M3/Km3（用河南新密煤时，比煤耗为709Kg/Km3。
1-3 shell粉煤气化技术
三、气化炉结构
煤气 结构：主要由内筒和外筒两部分。 包括：膜式水冷壁、环形空间、 高压容器外壳。
氧气+ 煤气 +N2
氧气+煤 气+N2
膜式水冷壁向火侧有一层较薄的 耐火材料，一方面为了减少热损 失；另一方面更主要是为了挂渣， 利用渣层进行隔热并起到保护炉 壁的作用。
炉渣
主要设备
项目一 褐煤制气
1-3 shell粉煤气化技术
主要内容
一、shell气化工艺及流程 二、工艺条件及气化指标 三、气化炉结构
与固定床和流化床两种气化工艺比较，气流 床气化工艺的特点是反应温度高（火焰中心温度 可达2000℃），反应速率快，煤料的停留时间短 （1-10s），产物不含焦油、甲烷等物质，用来生 产合成氨、甲醇时，甲烷含量低是其优点；另一 特点是，由于煤料悬浮在气流中，随气流并流运 动，煤粒的干燥、热解、气化等过程瞬间完成， 煤粒被气流隔开，基本上单独进行膨胀、软化、 燃尽及形成熔渣等过程，所以，煤的粘结性、机 械强度、热稳定性等对气化过程不起作用，原则 上几乎可以气化任何煤种。气流床的设计简单， 内件很少。
该法的缺点是，由于燃料在气化介质中的浓 度低，且反应物并流，产品气体与燃料之间不能 进行内部换热，其结果是出口气体的温度比移动 床和流化床的都高，为了保证较高的热效率，因 而，就得在后续的热量回收装置上设置换热面积 较大的换热器，这就在一定程度上抵消了气化炉 结构简单的优点。
气流床气化，煤的加料有两种形式：
1、原料 2、操作温度和操作压力 3、氧煤比
Shell生产工艺的主要特点：
பைடு நூலகம்