壳牌气化炉构造说明
壳牌煤气化炉的设备特性及技术管理
Ｅｑ ｕｉ ｐｍ ｅ ｎｔ Ｃｈ ａｒ ａ ｃ ｔ ｅ ｒ ｉ ｓ ｔ ｉ ｃ ｏ ｆ Ｓｈ ｅ ｌ ｌ Ｇａ ｓ ｉ ｉｅ ｆ ｒ ａ ｎｄ Ｔｅ ｃ ｈｎｉ ｃ ａ ｌ Ｍ ａｎ ａ ｇ ｅ ｍｅ ｎｔ
ＧＵ０ Ｄａ ｎ
（ Ｇ ｕ ￣ ｈ ｏ ｕ死 ｎ ， 以 Ｃ ｈ ｅ ｍ ｉ ｃ ａ ｌ Ｅ ｎ ｇ ｉ ｎ ｅ ｅ ｒ ｉ ｎ ｇ Ｃ ｏ ｍ ｐ ａ ｎ ｙ Ｌ ｔ ｄ ． ，Ｆ ｕ ｑ ｕ ａ ｎ Ｇ ｕ ￣ ｈ ｏ ｕ ５ ５ ０ ５ ０ １ Ｃ ｈ ｉ ｎ ａ ）
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块 煤或 焦煤 为原 料 。煤 由气 化 炉顶 加入 ， 气化剂 由 炉底 加 入 。流 动 气 体 的上 升 力 不 致 使 固体 颗 粒 的
化 技 术作 为 一 种 高 效 、 洁 净 的 煤 转 化 技 术 日益 受 到 重视 ， 广 泛用 于合 成 化 学 品 和 制 气 等 众 多 领 域 。
摘 要 ：简述 了煤ｉ ｔ ； ｘ ． 常用 气化炉的分类及特 点； 介绍 了壳牌 气化 炉的主要设备 和材料 ； 分析 了壳牌气化炉的Ｘ － ． 艺 及设备特 点及 其技 术管理要 点； 提 出了壳牌 气化 炉常见 问题 的解决方案 。
壳牌煤气化装置设备布置分析
壳牌煤气化装置设备布置分析壳牌煤气化装置设备布置分析摘要：对壳牌煤气化装置的装置布置、设备布置要点方面进行总结和探讨，供后续同类装置设计参考和借鉴。
关键词：煤气化装置装置布置设备布置一、引言壳牌煤气化装置是以煤为原料生产粗合成气，主要生产工序包括磨煤及干燥、煤加压及输送、煤气化、除渣、除灰、湿洗、初步水处理、公用工程系统8个工序，笔者根据自己的工程经验，从壳牌煤气化的装置布置和设备布置要点方面进行了总结，尽管不同煤气化装置的生产规模存在差异，但是其设备布置总体类似，通过本文的总结，希望能够为今后的煤气化布置提供参考和借鉴。
二、装置布置1.防火等级确定依据GB50160-2008《石油化工企业防火规范》，对煤气化装置的火灾危险等级应确定为甲级（依据煤气化生产产品合成气确定），如果按照甲级设计，由于气化框架高度过高，层数过多，致使超出国内现行设计规范的适用范围。
目前五环的设计基本按照防火乙级（通过煤气化装置所产出的粗合成气与空气的混合物的爆炸下限（理论计算值）>10箛）来定义，甲类设计。
而惠生工程在设计时，将煤气化装置定义为甲类装置，通过对框架定义为构筑物，而非建筑物来规避甲类高层不得超过24米的规范要求。
2.装置布置要点在对煤气化装置进行布置时，可以根据不同工序的自身特点，依据先关键设备（气化炉等），后次要设备，按系统流程顺排的原则，并依据国内现行设计规范的要求进行设备布置，具体布置原则如下：2.1设备布置设计应满足相关标准规范要求，满足安全生产，符合工艺流程、便于操作检修。
2.2对真空、重力流、固体卸料等，必须按工艺要求和设备特点，综合考虑操作及检修要求。
2.3充分考虑设备吊装要求，装置布置时，首先应在框架的周边预留足够的区域作为吊装区域；布置在框架里的设备，应根据设备的制作方式来确定吊装方案；带有插入内件的设备，设备吊装前，必须先将插入内件安装好，如插入内件今后需要检修，则必须预留检修抽出需要空间。
壳牌煤气化气化原理技术说明(翻译版)
壳牌煤气化气化原理技术说明（翻译版）目录气化原理 ............................................................................................................ 错误！未定义书签。
一、总论 (2)1.1 概述 (2)1.2 主要反应方程式 (2)1.3 环境方面 (3)2壳牌煤气化工艺(SCGP) (4)2.1 概述 (4)2.2 工艺步骤 (5)3煤的起源和煤的成分对煤气化工艺SCGP的影响 (13)3.1煤的起源 (13)3.2 与shell煤气化工艺相关的煤的特性 (13)3.3 煤/煤灰特性对操作和设计的影响 (15)一、总论1.1 概述气化是一种将碳氢原料转变为CO和H2为主要气体成分的工艺。
其它气体成分如CH4、CO2、H2S、苯酚、烟和微量的氨、HCl、HCN以及在特殊工艺下基于原料和工况产生的甲酸盐。
气化产出的气体既可作为发电用的燃料，又可作为化工原料。
对气化工艺的选择，以及气化介质(O2或空气)，取决于气化进料的类型和产品的要求。
壳牌专利/操作两大气化技术1. 壳牌气化工艺(SGP)壳牌气化工艺(SGP)原料范围从天然气到重油。
此工艺合成出来的气体广泛用于H2、Cl2、甲醇的制造，或作为发电用的燃料。
自1956年来，壳牌气化工艺(SGP)技术被广泛应用，现已经有150套气化炉。
壳牌气化工艺(SGP)采用有耐火衬里的单个烧咀和一个特别设计的气管式废热锅炉（合成气冷却器SGC）。
2. 壳牌煤气化工艺(SCGP)壳牌煤气化工艺(SCGP)原料范围从焦油和无烟煤到褐煤。
间接煤液化（气化伴随着合成气接触反应的变换）是发展此工艺的最初原因。
现在，此工艺主要应用于发电和化工原料生产。
1972年，开始壳牌煤气化工艺(SCGP)的开发。
1976年阿姆斯特丹壳牌实验室委托一个工厂——GASCO化工厂烧煤6t/d；1978~1983年在德国汉堡壳牌总厂，一个烧煤150t/d的工厂投产；1986~1991年在美国壳牌Deer Park总厂，一个烧煤250-400st/d的示范厂投产。
三种煤气化炉技术介绍一
三种煤气化炉技术介绍一、概述煤气化技术的开发与应用大约经历了200年的发展历史。
煤气化技术按固体和气体的接触方式可分为固定床、流化床、气流床和熔融床4种，其中熔融床技术还没有实际应用开发，各种煤气化炉的模式见图1。
1.固定床。
固定床气化炉是最早开发出的气化炉，如图1（a）所示，炉子下部为炉排，用以支撑上面的煤层。
通常，煤从气化炉的顶部加入，而气化剂（氧或空气和水蒸气）则从炉子的下部供入，因而气固间是逆向流动的。
特点是单位容积的煤处理量小，大型化困难。
目前，运转中的固定床气化炉主要有鲁奇气化炉和BGC-鲁奇炉两种。
2.流化床。
流化床气化炉如图1（b）所示，在分散板上供给粉煤，在分散板下送入气化剂（氧、水蒸气），使煤在悬浮状下进行气化。
流化床气化炉不能用灰分融点低的煤，副产焦油少，碳利用率低。
3.气流床。
气流床气化炉如图1（c）所示，粉煤与气化剂（O2、水蒸气）一起从喷嘴高速吹入炉内，快速气化。
特点是不副产焦油，生成气中甲烷含量少。
气流床气化是目前煤气化技术的主流，代表着今后煤气化技术的发展方向。
气流床按照进料方式又可分为湿法进料（水煤浆）气流床和干法进料（煤粉）气流床。
前者以德士古气化炉为代表，还有国内开发的多元料浆加压气化炉、多喷嘴（四烧嘴）水煤浆加压气化炉；后者以壳牌气化炉为代表，还有GSP炉以及国内开发的航天炉、两段炉、清华炉、四喷嘴干粉煤炉。
二、三种先进的煤气化工艺我国引进并被广泛采用的三种先进煤气化工艺——鲁奇气化炉、壳牌气化炉、德士古气化炉。
1.鲁奇气化炉（结构见图2）属于固定床气化炉的一种。
鲁奇气化炉是1939年由德国鲁奇公司设计，经不断的研究改进已推出了第五代炉型，目前在各种气化炉中实绩最好。
德国SVZ Schwarze Pumpe公司已将这种炉型应用于各种废弃物气化的商业化装置。
我国在20世纪60年代就引进了捷克制造的早期鲁奇炉并在云南投产。
1987年建成投产的天脊煤化工集团公司从德国引进的4台直径3800mm 的Ⅳ型鲁奇炉，先后采用阳泉煤、晋城煤和西山官地煤等煤种进行试验，经过10多年的探索，基本掌握了鲁奇炉气化贫瘦煤生产合成氨的技术，现建成的第五台鲁奇炉已投产，形成了年产45万吨合成氨的能力。
鲁奇气化炉设备的构造
支撑炉篦的是圆盘的止推盘（止推轴承），其接触面为平板。 下止推盘与底板采用两个键固定，上止推盘 与大齿轮连接采用 键和螺栓固定。止推盘接触面高温极压润滑脂（铁霸红涂抹）。 止推轴承选用材料为铸钢Gx165CrMoV12,经机械加工后淬火处 理，其硬度达Rc=50~70.
15~20m/s.
气化炉生产的粗煤气由煤气出 口管导入喷冷器,由煤气水处 理装置来的净煤气水入口进入 喷冷器,煤气水通过文丘里洗 涤器洗涤使温度降低，冷凝气 态。
上部水平是带有水夹套的管 段,其水夹套与气化炉夹套相 通.材质为15Mo3,水平管内设 有往复运动的圆盘形刮刀,其
用于刮掉煤气出口管内积聚的
炉篦的总高度为1200mm,气化剂在各层炉篦通道进入炉内的
气量分布大致为：I——10%，II——20%，III——30%，IV—— 40%。炉篦共有五层，为便于从炉顶上孔放入炉内进行安装，除 一、二层是整体一块外，其它层均是有几块组成：第三层2块， 第四层4块，第五层4块。各块之间采用12.9级螺栓连接。各层炉 篦均固定在中心托板上，采用插入式咬合连接，中心托板上有档 块带动各层炉篦转动。
气化炉内外壳体生产期间 温度不同，热膨胀量不同，为 降低温度差应力，在内套下部 设计制造成波形膨胀节，用于 吸收热膨胀量。
正常生产期间，波形膨胀 节不但可吸收大约25~35mm
波形膨胀区
的内壳热膨胀量，而且在此还可以起到支撑灰渣的作用，这样可 使灰渣在刮刀的作用下均匀地排到灰锁中去。
试论壳牌气化炉的结构特点及操作维修
试论壳牌气化炉的结构特点及操作维修作者：齐云飞来源：《科技视界》2016年第23期【摘要】随着时代进步和社会各方面的发展，我国在煤化工这一行业领域取得了进一步的飞跃，这主要得益于一项新型设备的引进与使用，这项关键的技术设备就是本篇论文所要讨论的重点内容，壳牌气化炉。
目前我国对壳牌气化炉的引进还处于初级探索的试运行阶段，运行的过程还不稳定，究其原因是壳牌气化炉的结构特点和操作维修特点，因此本篇论文接下来将就这两方面的问题展开论述[1]。
【关键词】壳牌气化炉；结构特点；操作维修最近几年以来，新兴的煤气化技术随着我国壳牌气化炉的引进得到了越来越广泛的应用与发展，这决定了对煤气化技术的安全性问题，包括安全运行与管理，可持续性应用与操作维修等提出了更加严格的要求。
本文不仅对壳牌气化炉的结构特点以及操作维修方面进行了基本的介绍，还发现了在壳牌气化炉在试行过程中出现的问题并提出一些需要注意的地方。
接下来论文将按照这种逻辑依次展开论述。
1 化炉及其结构介绍了解气化炉之前，应该先清楚煤的气化过程。
煤的气化过程是指对煤的一项热化学加工处理过程，这一过程需要在特定的压力和温度环境下进行，利用气化剂，将煤中含有的有机物质转化为煤气[2]。
煤的气化过程要保证反映的温度高，速度快，停留时间长，这样才能保证煤中含有的有机物质得到最充分的转化，最大程度的减小损耗。
接下来将简单介绍关于气化炉的内容。
气化炉有其最大化的壁厚，高度和最大内经限制。
以部件功能划分，气化炉可分解为分化反应段，急冷段，输气管段，气体反向段，合成器冷却段和一部分辅助设备，例如烧嘴、敲击器、恒立吊等[3]。
气化炉内部器件的总体结构是水冷壁型式，在膜式水冷壁的内侧有一层耐火性极强的里衬，保护膜式水冷壁不易受到热侵蚀。
1.1 气化炉的气化反应段简介气化炉的气化反应段的组成主要有热裙，内件渣池，承压壳体，反应段膜式壁和挡渣屏。
承压壳体由耐热性能极好的一种耐热钢制成，在膜式壁的内侧喷涂了耐火性能极好的耐火材料，这些耐火材料会在气化过程中被产生的渣水和冷凝液等腐蚀。
shell气化炉
SHELL煤气化主要组成部分（含设备简介）1、煤粉制备和送料系统。
Shell煤气化工艺采用干煤粉进料系统。
原煤的干燥和磨煤系统与常规电站基本相同，但送料系统是高压的N2气浓相输送。
与水煤浆不同，整个系统必须采取防爆措施。
经预破碎后进入煤的干燥系统，使煤中的水分小于2%，然后进入磨煤机中被制成煤粉。
对烟煤，煤粉细度R90一般为20%～30%，磨煤机是在常压下运行，制成粉后用N2气送入煤粉仓中。
然后进入2级加压锁斗系统。
再用高压N2气，以较高的固气比将煤粉送至4个气化炉喷嘴，煤粉在喷嘴里与氧气 (95%纯度)混合并与蒸汽一起进入气化炉反应。
2、气化炉。
由对称布置的4个燃烧器喷入的煤粉、氧气和蒸汽的混合物，在气化炉内迅速发生气化反应，气化炉温度维持在1 400～1 600 ℃，这个温度使煤中的碳所含的灰分熔化并滴到气化炉底部，经淬冷后，变成一种玻璃态不可浸出的渣排出。
粗煤气随气流上升到气化炉出口，经过一个过渡段，用除尘后的低温粗煤气(150 ℃左右)使高温热煤气急冷到900 ℃，然后进入对流式煤气冷却器。
在有一定倾角的过渡段中，由于热煤气被骤冷，所含的大部分熔融态灰渣凝固后落入气化炉底部。
Shell气化炉的压力壳内布置垂直管膜式水冷壁，产生4.0 MPa的中压蒸汽。
向火侧有一层很薄的耐火涂层，当熔融态渣在上面流动时，起到保护水冷壁的作用。
3、煤气冷却器。
粗热煤气在煤气冷却器中被进一步冷却到250 ℃左右。
低温冷却段产生4.0 MPa的中压蒸汽，这部分蒸汽与气化炉产生的中压蒸汽混合后，再与汽轮机高压缸排汽一起再热成中压再热蒸汽。
高温冷却段产生1高压蒸汽，它与余热锅炉里的高压蒸汽一起过热成主蒸汽。
由于Shell气化炉组成的[wiki]IGCC[/wiki]系统采用的是干法除尘，所以，它的黑水和灰水处理系统相对比较简单，但其主要的流程与Texaco相似，Texaco气化炉有激冷式的和装有煤气冷却器的两种，主体结构都差不多，包括磨煤机、水煤浆储槽、水煤浆泵和气化炉、排渣斗、炉渣储槽、质点洗涤器和沉降洗涤器等，两种的区别在于一个是激冷式的一个是装有废热回收的锅炉。
Shell煤气化工艺讲义
Shell煤气化工艺讲义第一部分煤气化工程的构成 z了解煤气化装置所处的位置及和周边装置的关系z煤气化装置所用的技术和设计基础z选择壳牌煤气化技术的理由1.1 煤气化工程概况： 1.1.1煤气化项目的构成：洞庭煤气化项目是巴陵石化合成氨部原料路线改造工程，同时向双氧水部和己内酰胺部提供氢气源。
项目分为两部分, 一是合资部分，是由中石化（SINOPEC ）和壳牌(SHELL CHINA)各出资50%组建的岳阳中石化壳牌煤气化公司，完成煤气化部分；另外是配套部分，由中石化全额出资，完成气体处理和硫回收部分。
图1图1 煤气化项目结构框图合资企业煤气化装置的构成为：卸煤、煤储存及输煤系统由合资企业建设，化装置的设计基础煤气化工艺Shell Coal Gasification Process(SCGP)，design coal ）2000T ，这是考虑到和荷兰Dem （U-1100），在使用设计煤种产气142000Nm 3/h(H 2+CO)有效由于原料煤由巴陵石化提供，建成后移交巴陵石化管理；磨煤与干燥系统（U-1100），设三条线，按两开一备远行；粉煤加压与给料系统（U-1200）设两条线对应气化炉两对（四个）烧嘴；煤气化及合成气冷却系统（U-1300）；除渣系统（U-1400）；除灰系统（U-1500）；洗涤系统（U-1600）；初步水处理系统（U-1700）；公用工程系统(U-3***)；空分系统（U-4000）。
图 2.煤气化装置方块图。
1.1.2 煤气 煤气化技术采用壳牌粉由壳牌提供基础工艺包 Basic Design and Engineering Package(BDEP)，由宁波工程公司做详细设计并进行工程总承包。
装置设计能力为日处理设计煤种（kolec 电厂的煤气化装置设计能力相同，减少技术风险。
向巴陵石化提供142000Nm 3/h(H 2+CO)有效合成气，其中140640 Nm 3/h(H 2+CO)用于合成氨和第三方供氢，剩余部分经过气体处理后返用于煤气化装置；设备设计能力，在使用备用煤（“worst case” coal ）时保证产气量142000Nm 3/h(H 2+CO)有效合成气；60%负荷下，产气量为85200 Nm 3/h(H 2+CO)。
气化炉结构
气化炉结构引言气化炉是一种用于将固体燃料转化为可燃气体的设备。
它是能源转化和利用的重要装置之一，在物流、冶金、化工等领域有着广泛的应用。
气化炉的结构设计直接关系着其能源转化效率和运行稳定性。
本文将对气化炉结构进行全面、详细、完整和深入的探讨。
一、气化炉基本结构气化炉主要由炉体、进料系统、燃烧系统、气体分离系统和控制系统等几个部分组成。
1. 炉体炉体是气化炉的主体结构，通常采用耐高温材料制成，常见的材料有耐火砖、耐火浇注材料等。
炉体一般分为上部和下部两部分。
上部是用于气体产生和燃烧的区域，下部是用于气体分离和固体残渣收集的区域。
2. 进料系统进料系统主要由料斗、给料器和输送管道等组成。
料斗用于存放原料，给料器负责将原料均匀地送入气化炉炉膛，输送管道则连接了料斗和给料器之间的传送通道。
3. 燃烧系统燃烧系统主要包括燃料供应系统和气体燃烧系统。
燃料供应系统用于提供燃料，常见的燃料有煤、木材和生物质等。
气体燃烧系统则将燃料燃烧产生的热能用于反应过程的维持和驱动。
4. 气体分离系统气体分离系统用于将气化产生的可燃气体与固体残渣分离开。
常用的分离方法有冷却、凝结和过滤等。
分离后的可燃气体用于供给炉外的能源消耗单位或者作为其他工艺的原料。
5. 控制系统控制系统用于对气化炉的各项参数进行监测和调控，以保证气化过程的稳定和安全。
常用的控制参数包括温度、压力、流量和纯度等。
二、气化炉结构设计要点气化炉结构的设计对于其性能和效率具有重要影响。
以下是一些气化炉结构设计的要点：1. 炉体结构合理炉体结构应尽量简化，以减少材料成本和能源消耗。
同时，炉体的设计应考虑到热膨胀、机械强度和热传导等因素，以保证炉体在运行过程中的稳定性和安全性。
2. 进料系统均匀进料系统应设计合理，以确保原料的均匀供应。
过大或过小的进料量都会对气化过程产生影响，进料系统的设计应能够实现自动控制和调节。
3. 燃烧系统高效燃烧系统的设计应尽可能实现燃料的充分燃烧。
C2-shell气化炉
Shell气化炉结构
输气管段
输气管段主要由输气管外壳和输气管组成。输气管外壳由 Cr－Mo耐热钢制造，内衬耐火材料，作用与气化段壳体相同。 输气管(E1302)是由Cr-Mo耐热钢Ω管焊接而成的膜式壁结构。 输气管内下半部分焊有保温钉，用于固定一种耐冲刷腐蚀的耐 火衬里
气体返回段
气体返回段主要由气体返回段外壳和内件组成。 气体返回段也由C)是由Cr－Mo耐热钢管与翅片 相间焊接而成的膜式壁结构。
火焰监测器
开工、点火烧嘴 及其插入装置
Shell气化炉结构
其他构件
气化炉内件膜式壁与外壳之间形成一个“环形空间”，膜 式壁分4段，由3个膨胀节相连为一体，保持内件热态的自由膨 胀，在热裙上部与中压蒸汽过热器上部，设计安装有2个密封隔 板，以保证热的合成气不能窜入“环形空间”内，造成壳体超 温。 为保证“环形空间”与合成气空间之间的压力平衡，在急 冷段底部板上开有120个φ53mm的圆孔。 循环水管线、氮气管线、蒸汽管线等分布管线全部布置在 “环形空间”内。
Shell气化炉结构
气化炉按工艺功能可分为 6部分：气化反应段、急冷
段、输气管段、气体返回 段、冷却段、辅助设备。
气化炉按机械结构可分为 3部分：壳体、内件、辅助 设备。
Shell气化炉结构
气化反应段
气化反应段主要由承压壳体、内件渣池、热裙、挡渣屏和 反应段膜式壁组成。 承压壳体由Cr-Mo耐热钢制作，内壁喷涂40mm厚的耐火 材料130RGM，耐火材料由焊在内壁上的“龟甲网”支承固定， 防止事故状态下的高温，保护外壳金属的热损伤。内件渣池由 Incoloy合金制造，热裙是由INCOLOY合金Ω管焊接而成筒体结 构，以防高温及渣水和冷凝液腐蚀，挡渣屏和反应段膜式壁 E1320是由Cr-Mo耐热钢管与翅片相间焊接而成，膜式壁内壁 都焊接有保温钉，以固定耐火材料SiC75P，耐火材料平均厚度 为14mm。
壳牌气化炉构造说明
.. . .主题：关于气化炉炉体构造的说明1.气化炉气化炉炉膛壳体径为∅4630，高～321450mm采用裙式支座支承。
上部冷激段直径∅3020，高～9550mm。
气化炉件包括气化段、渣池、激冷段三个部分，它们由气化段园筒水冷壁、气化段锥顶、气化段锥底、渣池锥顶、渣池热筒壁、喷水环、渣斗、激冷管、喷嘴冷却锥、吹风管、正常冷激器和高速冷激器等14个部件组成。
气化炉的设计压力为5.2/F.V MPa, 设计温度3500C；操作压力4.2/4.0 MPa；压力容器壳体的设计温度>200 0C。
为了保证气化关键设备使用寿命达到25年以上，设备设计和制造等方面均采取了相应措施。
壳体腐蚀裕量5.0mm。
气化空间（包括圆筒膜式壁，炉顶、炉底传热面及其附件）和渣池的顶部渣屏表面，因该区域处于气化反应最高温度区，热流密度最大（达170～230kW/m·K），多数部位又与高温熔融炉渣接触，为了减少传热量，保持反应空间气化反应正常进行，减少侧金属壁温的增值（基于减少结构应力和腐蚀对选定材料金属实际壁温的要求和防止熔融炉渣的直接冲刷等），要求对其壁受火面进行保护。
通常采用设置销钉加衬耐火衬里的方法。
但设置的耐火衬里层厚度应适当，过薄实施有困难且有可能达不到预期效果，过厚又将由于热阻增加引起气化炉壁凝固的渣层增厚而使排渣产生困难，严重时也有可能危及气化炉的正常操作。
对于气化反应空间其它不能实施耐火衬里保护的冷却传热部件，则有可能由于高热流密度的影响将加快其受火面的损坏。
例如煤粉烧咀的锥形护罩，开工喷咀、点火烧咀和火焰观察孔的水夹套等。
为了形成气化空间、渣池和冷激管，气化炉件采用了多种形式的膜式壁传热面。
根据结构形状、载荷条件和制造的可能性，有的采用管－翅－管结构（如圆筒膜式壁和冷激管）；有的采用光管制的螺旋管（如顶锥／冷激底传热面，渣池顶部的渣屏，煤烧咀的锥形护罩等）；有的则采用双Ω管制的螺旋锥形传热面（如炉底锥形传热面）。
气化炉的结构及工作原理
气化炉的结构及工作原理热气化炉是一种常用的化学反应设备，广泛应用于石油、化工、冶金、医药等行业。
它利用热能加热物体，进行一系列化学反应，处理各种原料。
下面，我们就来介绍一下热气化炉的结构以及工作原理。
一、热气化炉的结构1. 壳体：热气化炉的壳体由厚壁碳钢或铸铁组成，具有较强的耐热性和耐腐蚀性，保证热气化炉的使用寿命。
2. 热风炉：热风炉由一个带有加热元件的强烈混合室组成，可以提供非常稳定的热风，控制热气化反应的温度。
3. 排气管：热气化炉的排气管联通热风炉和排放口，可以将反应过程产生的大量气体和废物从热气化炉中排放出去，保持安全作业环境。
4. 热力装置： _热气化炉设有由风机和电加热器组成的热力装置，风机将热风进入反应室内，保证反应室内温度均匀，而电加热器负责控制反应室内的温度，使之保持稳定。
二、热气化炉的工作原理1. 预热过程：在热气化反应开始之前，必须先将接近反应温度的空气通过热风炉和热风排出管进入热气化炉，进行预热，使反应室内的温度达到反应的要求。
2. 加热过程：当反应室内达到预定温度之后，电加热器就会启动，恒定温度加热，控制反应室内温度。
热风炉和电加热器共同起到加热作用。
3. 反应过程：经过加热之后，物质就可以开始发生化学反应，热气化炉起到了物质在物理变化和物理化学变化之间切换的作用。
4. 排放过程：反应过程结束后，热气化炉将反应产生的气体和废物通过排气管排放到外部，安全排放到环境中。
总的来说，热气化炉的坚固耐用的结构以及精准的温度控制，使得它可以高效稳定地进行各种化学反应处理物质，受到工业界的普遍热捧。
壳牌气化炉合成气冷却器结垢分析
第１７期 收稿日期：２０１８－０６－１７作者简介：郭小杰（１９８２—），男，山西大同人，２００９年毕业于太原理工大学化工工艺专业，硕士研究生，工程师，现主要从事煤气化管理工作。
壳牌气化炉合成气冷却器结垢分析郭小杰（同煤广发化学工业有限公司，山西大同 ０３７０００）摘要：本文主要简述了壳牌气化炉的内部结构形式，分析了影响气化炉合成气冷却器换热效率的因素，降低壳牌气化炉的运行风险，提高气化炉满负荷运行的可靠性。
得出，气化炉的内部漏水，煤炭的灰组分中的钾钠含量高都会加剧合成气冷却器结垢，使换热效果逐渐变差。
关键词：壳牌气化炉；合成气冷却器；结垢中图分类号：ＴＱ５４５ 文献标识码：Ｂ 文章编号：１００８－０２１Ｘ（２０１８）１７－０１０７－０３ＡｎａｌｙｓｉｓｏｆＳｃａｌｉｎｇｉｎｔｈｅＳｙｎｇａｓＣｏｏｌｅｒｏｆＳｈｅｌｌＧａｓｉｆｉｅｒＧｕｏＸｉａｏｊｉｅ（ＤａｔｏｎｇＣｏａｌＣｈｅｍｉｃａｌＩｎｄｕｓｔｒｙＣｏ．，Ｌｔｄ．，Ｄａｔｏｎｇ ０３７０００，Ｃｈｉｎａ）Ａｂｓｔｒａｃｔ：ＴｈｉｓｐａｐｅｒｍａｉｎｌｙｄｅｓｃｒｉｂｅｓｔｈｅｉｎｔｅｒｎａｌｓｔｒｕｃｔｕｒｅｏｆｔｈｅＳｈｅｌｌｇａｓｉｆｉｅｒ，ａｎａｌｙｚｅｓｔｈｅｆａｃｔｏｒｓａｆｆｅｃｔｉｎｇｔｈｅｈｅａｔｔｒａｎｓｆｅｒｅｆｆｉｃｉｅｎｃｙｏｆｔｈｅｇａｓｉｆｉｅｒｓｙｎｇａｓｃｏｏｌｅｒ，ｒｅｄｕｃｅｓｔｈｅｏｐｅｒａｔｉｏｎａｌｒｉｓｋｏｆｔｈｅＳｈｅｌｌｇａｓｉｆｉｅｒａｎｄｉｍｐｒｏｖｅｓｔｈｅｒｅｌｉａｂｉｌｉｔｙｏｆｔｈｅｆｕｌｌｌｏａｄｏｐｅｒａｔｉｏｎｏｆｔｈｅｇａｓｉｆｉｅｒ．Ｉｔｉｓｃｏｎｃｌｕｄｅｄｔｈａｔｔｈｅｌｅａｋａｇｅｏｆｗａｔｅｒｉｎｔｈｅｇａｓｉｆｉｅｒａｎｄｔｈｅｈｉｇｈｃｏｎｔｅｎｔｏｆｐｏｔａｓｓｉｕｍａｎｄｓｏｄｉｕｍｉｎｔｈｅａｓｈｃｏｍｐｏｎｅｎｔｓｏｆｔｈｅｃｏａｌｗｉｌｌａｇｇｒａｖａｔｅｔｈｅｆｏｕｌｉｎｇｏｆｔｈｅｓｙｎｇａｓｃｏｏｌｅｒａｎｄｍａｋｅｔｈｅｈｅａｔｔｒａｎｓｆｅｒｅｆｆｅｃｔｇｒａｄｕａｌｌｙｗｏｒｓｅ．Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：Ｓｈｅｌｌｇａｓｉｆｉｅｒ；ｓｙｎｇａｓｃｏｏｌｅｒ；ｓｃａｌｉｎｇ 壳牌粉煤加压气化炉具有单台投煤量大，环境友好，碳转化率高，煤种适用广泛等优势，备受国内煤化工行业，发电行业推崇［１］。
SHELL气化炉的结构特点及操作维修
煤化工 Coal Chemical Industry
No.4( Total No.137) Aug. 2008
Shell气 化 炉 的 结 构 特 点 及 操 作 维 修
周留霞 ( 中 原大 化 集 团 三 胺 公司 , 濮 阳 457004)
摘 要 详 细介绍 了 Shel l 气化 炉的主 要组成 ( 按 工艺功 能分) : 气化 反应 段、急冷 段、输 气管段 、气体 返回 段、气体 冷却 段、辅助 设备 等, 总结 了气 化炉的 结构 特点 : 结 构复 杂、控制 点多 、操作难 度大 、制粉 系统 故障 率高 等, 并对气 化炉的 安装、操作 维修进 行了说 明, 以期对 引进技 术的消 化吸收 工作起 指导作 用。
V1401
急冷段 输气 管段 气体返回 段 合成 气 冷却 段
辅 助设备
E1320 V1301
E1301 V1302 E1302 V1302 E1303A V1302
E1306 E1303B E1303C/ D
A1301A/ D A1302 A1303 A1305 A1306
表 2 气化炉 主要部 件使用材 料
198940mm2008年8月图1气化炉结构示意图1喷水环渣斗2气化炉压力容器外壳3气化传热面4急冷管5输气管内件6拱顶输气管压力容器外壳7气体进口支管8气体返回室压力容器外壳9返回室传热面10蒸发段及过热段传热面11保温支撑12合成气冷却器外壳13蒸发段及过热段传热面14恒力吊15合成气冷却器裙座表1气化炉包含设备位号v1301v1302v1303v1304e1320e1301e1302e1303ade1306a1301ada1302a1303x1305x1306设备名称气化段壳体合成气冷却器壳体输气段壳体渣池气化段中压蒸发器急冷段中压蒸发器输气段中压蒸发器合成气冷却段中压蒸发器合成气冷却段中压过热器敲击器煤烧嘴开工烧嘴点火烧嘴开工烧嘴插入装置点火烧嘴插入装置火焰监测器恒力吊台套111111141584111121备注无位号无位号无位号表2气化炉主要部件使用材料位号v1301v1301v1401e1320v1301e1301v1302e1302v1302e1303av1302e1306e1303be1303cda1301ada1302a1303a1305a1306部件名称裙座壳体渣池热裙挡渣屏反应段膜式壁急冷段外壳急冷区急冷管中压蒸发器输气管段外壳输气管中压蒸发器气体返回段外壳气体返回段中压蒸发器合成气冷却器壳体中压蒸汽过热器中压蒸发器中压蒸发器敲击器煤烧嘴开工烧嘴点火烧嘴开工烧嘴插入装置点火烧嘴插入装置火焰监测器恒力吊材料sa387gr11cl2sa387gr11cl2curon130rgmsa387gr11cl2incoloy8252
壳牌气化炉及合成气冷却器的设备构造
壳牌气化炉及合成气冷却器的设备构造
邵春林
【期刊名称】《中氮肥》
【年(卷),期】2008(000)002
【摘要】壳牌煤气化技术具有煤种适应性广、碳转化率高、煤气中有效气体（CO ＋H2）含量高、氧耗低、单炉生产能力大、热效率高、环境污染小、气化炉运转周期长等特点，是目前国内已建、在建煤化工项目选择的主流技术之一。
我公司即将投产的在建煤制甲醇项目也采用该气化技术。
【总页数】3页(P54-56)
【作者】邵春林
【作者单位】河南龙宇煤化工有限公司,河南,永城,476600
【正文语种】中文
【中图分类】TQ545
【相关文献】
1.影响Shell气化炉合成气冷却器出口温度的原因及探讨 [J], 林伟
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4.50万t/a煤制甲醇装置合成气冷却器泄漏的处理措施 [J], 张振伍;任吉利;王则强
5.合成气冷却器入口堵灰原因分析与对策 [J], 宋星星
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气化炉结构
气化炉结构以气化炉结构为标题，我们来探讨一下气化炉的基本结构和工作原理。
一、引言气化炉是一种将固体燃料转化为可燃气体的设备，可以广泛应用于能源转换和化工等领域。
它通过高温和缺氧条件下的热解反应，将固体燃料转化为合成气等可燃气体。
因此，气化炉结构的设计和优化对于提高燃料利用率和气体产量至关重要。
二、气化炉的基本结构气化炉的基本结构包括炉体、进料系统、气化区、燃烧区、渣排系统和控制系统等。
下面我们逐一介绍它们的功能和特点。
1. 炉体炉体是气化炉的主要承载结构，它由耐高温材料制成，能够承受高温和高压条件下的工作环境。
同时，炉体还具备保温隔热功能，以减少能量损失。
2. 进料系统进料系统负责将固体燃料输送到气化炉中，并控制进料速度和量。
常见的进料系统包括给料斗、螺旋输送机和输送带等。
进料系统的设计要考虑燃料的性质和气化过程的需求。
3. 气化区气化区是气化炉的核心区域，也是固体燃料发生热解反应的地方。
在气化区中，燃料经过高温和缺氧条件下的热解，生成可燃气体和固体残渣。
气化区的温度和气氛控制非常重要，可以采用内部加热方式或外部加热方式来实现。
4. 燃烧区燃烧区位于气化区的下部，主要是为了提供气化反应所需的热能。
在燃烧区中，常用燃料燃烧产生的高温燃烧气体作为热源，通过传热的方式将热能传递给气化区。
5. 渣排系统渣排系统用于将气化过程中产生的固体残渣排出气化炉。
常见的渣排系统包括机械排渣和液体排渣两种方式。
机械排渣通过螺旋输送机或链式输送机将残渣输送到渣斗中，而液体排渣则通过水冲洗的方式将残渣排出。
6. 控制系统控制系统是气化炉的大脑，负责监测和控制气化过程中的温度、压力、进料量等关键参数。
通过控制系统，可以实现气化炉的自动化运行，提高生产效率和安全性。
三、气化炉的工作原理气化炉的工作原理基于热解和部分氧化反应。
在气化区中，固体燃料在高温和缺氧条件下发生热解反应，生成可燃气体和固体残渣。
燃烧区提供所需的热能，使燃料能够发生热解反应。
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炉气输送管长～17000mm,壳体直径φ3020,水膜壁内径φ1432。一端与气化系统相接,另一端呈450角与蒸汽过热器相接。在蒸汽过热器上端设有气体返回室,气体返回室主要起炉气气流转向作用,因此内件除了起保护作用的水／汽能副产少量蒸汽外,其主要功能就是形成气流转向通道。炉气输送管内水膜壁采用承插式接口。
主 题: 关于气化炉炉体构造的说明
1.气化炉
气化炉炉膛壳体内径为4630,高～321450mm采用裙式支座支承。上部冷激段直径3020,高～9550mm。
气化炉内件包括气化段、渣池、激冷段三个部分,它们由气化段园筒水冷壁、气化段锥顶、气化段锥底、渣池锥顶、渣池热筒壁、喷水环、渣斗、激冷管、喷嘴冷却锥、吹风管、正常冷激器与高速冷激器等14个部件组成。
在炉气输送弯管处由于此处气流方向改变与重力作用,使气体中颗粒较粗的尘粒将较集中地沿输气管内侧下方的内表面运动。为了保护该表面不被冲刷损坏,设计上采取保护性措施。例如在下半部180°范围内设销钉衬耐火衬里材料。
结构型式
材料
换热面管子
腐蚀裕量
圆筒
外径
mm
壁厚
mm
翅片
mm
管
mm
翅
mm
直径
mm
气化炉
1
－圆筒热裙
超级Ω
2、4858
φ38
6、3
1、0
φ1733
2
－渣池锥顶(渣屏)
管子－管子
1、7335
φ38
6、3
3、5
φ1733/φ1057
3
－底锥
双超3、5
φ1991、5/φ744
4
－圆筒膜式壁
过热器壳体直径φ3400,长～14200。采用立式结构。壳体的设计压力5、2 MPa,设计温度3500C。
过热器由一组过热段组成,蒸汽过热器采用同心的螺旋盘管,蒸汽过热器管束用高合金钢制作,管束通过特制吊架悬吊在壳体内。为防止炉灰在换热管上积累,在个圈盘管上设有气动敲击器,用以保证传热面的传热效率。
管子－翅片－管子
1、7335
φ38
6、3
6
3、5
3、5
φ2104
5
－顶锥
管子－管子
1、7335
φ38
6、3
3、5
φ2118/φ846
6
－冷激管
管子－翅片－管子
1、7335
φ38
6、3
6
3、5
3、5
φ953
1)设备的适用年限为20年
2)只考虑传热面壁与工艺气体接触侧的腐蚀裕量
3)管子／翅片焊接的间隙<=0、3×翅片厚度
气化炉的设计压力为5、2/F、VMPa,设计温度3500C;操作压力4、2/4、0MPa;压力容器壳体的设计温度>2000C。为了保证气化关键设备使用寿命达到25年以上,设备设计与制造等方面均采取了相应措施。壳体腐蚀裕量5、0mm。
气化空间(包括圆筒膜式壁,炉顶、炉底传热面及其附件)与渣池的顶部渣屏表面,因该区域处于气化反应最高温度区,热流密度最大(达170～230kW/m·K),多数部位又与高温熔融炉渣接触,为了减少传热量,保持反应空间气化反应正常进行,减少内侧金属壁温的增值(基于减少结构内应力与腐蚀对选定材料金属实际壁温的要求与防止熔融炉渣的直接冲刷等),要求对其内壁受火面进行保护。通常采用设置销钉加衬耐火衬里的方法。但设置的耐火衬里层厚度应适当,过薄实施有困难且有可能达不到预期效果,过厚又将由于热阻增加引起气化炉壁凝固的渣层增厚而使排渣产生困难,严重时也有可能危及气化炉的正常操作。
到一个安全备用反应时间,避免无法控制的操作失误(膜式壁破裂)造成压力
容器局部快速升温。
对无法进行衬里保护且可能存在冷凝腐蚀的接管内壁堆焊IG625防腐层。
气化炉为干煤气化的关键设备,内件部分设计及制造复杂本工程拟采用整
体引进。
表1、气化炉内件主要传热面结构特征及采用数据(以湖北双环工程为例)
序号
区域
b、局部气流冲刷严重部分采用镍基合金堆焊或增加管子壁厚。
c、换热面传热管留有较大的腐蚀裕量。
――承压壳体:
压力容器主体材料选用能抗氢腐蚀的SA387Cr、11 Cl、2材料。
与湿气氛接触的压力壳体(如气化炉底)采用SA387Cr、11 Cl、2+N08225复合板
制作。其它与气体接触的压力壳体均采用40mm耐热衬里保护,以使压力容器得
(2)内件选材充分考虑了工艺介质与气流的影响,主体材料(换热管)选用13CrMo44材料,对渣池冷却段,考虑气氛潮湿与温度变化强烈,选用高Cr、Ni金属或镍基合金材料。
(3)对操作条件比较苛刻的关键部分,采取可靠的保护措施
a、气化反应段(温度1400～1600℃区域),采用14～20mm耐热衬里,以防炉渣直接冲刷,降低热负荷。
对于气化反应空间其它不能实施耐火衬里保护的冷却传热部件,则有可能由于高热流密度的影响将加快其受火面的损坏。例如煤粉烧咀的锥形护罩,开工喷咀、点火烧咀与火焰观察孔的水夹套等。
为了形成气化空间、渣池与冷激管,气化炉内件采用了多种形式的膜式壁传热面。根据结构形状、载荷条件与制造的可能性,有的采用管－翅－管结构(如圆筒膜式壁与冷激管);有的采用光管制的螺旋管(如顶锥／冷激底传热面,渣池顶部的渣屏,煤烧咀的锥形护罩等);有的则采用双Ω管制的螺旋锥形传热面(如炉底锥形传热面)。为了制作出所需的形状,均采用了板(条)型或圆钢等连接件与管子直接焊接,且在这区域的内件(包括管子、连接板、棒／条)绝大多数选用了焊接性能较好、热传导性能较好的13CrMo44材料。为了保证这些部件达到预期的使用寿命,在操作状态下(特别就是在高硫条件下)结构的最高壁温都希望不超过300℃。因此,控制膜式壁水／汽压力不超过某一特定值,保证金属壁的实际温度始终都能在材料腐蚀允许范围内就成了这种内件结构与用材长周期运行的先决条件。
材料方面基于H2S腐蚀考虑,对于使用不同煤种设计的气化炉,因其炉气中的H2S含量存在较大差异,对可能采用高硫煤种的气化炉膜式壁的水／汽压力应选用低一些(以满足要求的使用寿命为限);对能保证采用低硫煤种的气化炉膜式壁的水／汽压力可相应选用高一些。
——内件部分:
(1)内件与高温气体接触部分(包括对流管束)均采用冷却效果较好的水冷壁结构。
带有粉尘的炉气通过炉气输送管送到蒸汽过热器,输送管内件的主体结构则由38×6、3异型管组成水膜壁,在内件设计中,由于内件分段与热膨胀设计需要,至少有三处的膜式壁连接需采用承插连接(外加膨胀节密封)结构。由于该处含有粉尘的气体流速较高(达6、5m/s),气体流动方向正对膜式壁端部弯头的顶部,冲刷作用较大,需采用堆焊耐热高合金材料(IG625)进行保护。