优化配煤技术在谢尔煤气化工艺中的研究介绍
煤灰分及配煤对SHELL气化工艺的影响
滤 器 的负 荷 ， 同时 导致 十字 吊架 积 灰 的可 能 ， 成 气化 炉 高 负荷 运 行 的弊 端 ， 有 可 能导 致 非计 划 形 极
停 炉 的次数 ， 相应 地 缩短 了 Ｓ ｅ 炉 的 长周期 运 行 。排 灰量 的增 加 ， ｈｌ ｌ 相应地 随 着排 灰量 排 出的碳 也增
法》 ， ）即在 ８０℃ 的 温度 下完 全 燃烧 ， 烧 后 剩余 下 来 的残 留物 。主要 有 各种 内在 矿 物质 和 外来 矿 ０ 燃
物质 ， 内在矿 物 质 又分 为原 生 和次 生 矿 物质 两类 。原 生矿 物 质是 指原 始 成煤 植 物所 含 有 的矿 物 质 ，
一
般 不 超过 １ ％～２ 次 生 矿物 质 是指 在 成煤 过 程 中进 入煤 层 的 矿物 质 ， ％； 一般 不 超过 １ ％； 来 矿物 ０ 外
生 产 工 艺
甘 肃 石 油 和 化 工
２１ ０ ２年第 ３期
融 特性 ， 成挂 渣 不好 或 排 渣 困难 、 渣 ， 重 时会 导 致 气化 炉 渣 口堵 塞 ， 响气 化 炉 的正 常运 行 ； 造 堵 严 影
根 据资 料 介绍 ， 同一 反应 条件 下 ， 分含 量 每增 加 １ 氧耗 约增 加 ０７ 灰 ％， ． ％～Ｏ８ 煤 耗 约增 加 １ ％４ ．％， ． ３ １ ％ ， 分越 高 气化煤 耗 、 ． 灰 ５ 氧耗 越 高 ， 渣对 炉 内构 件 的冲刷 磨蚀 越快 。 灰
２１ ０２年 第 ３ 期
甘 肃 石 油 和 灰分及 配煤对 Ｓ Ｌ ＨＥ Ｌ气 化工艺 的影响
型煤在煤气发生炉中的气化及工艺条件的优化研究
型煤在煤气发生炉中的气化及工艺条件的优化研究型煤是一种通过混合煤粉和粘结剂等原料制成的一种特殊燃料，它具有较高的热值和较低的灰份含量，是一种理想的替代燃料。
在煤气发生炉中进行型煤的气化是一种常见的高效利用型煤的方法。
本文将对型煤在煤气发生炉中的气化以及工艺条件的优化进行研究。
型煤的气化是指将型煤在合适的温度和气氛条件下转化为可燃气体的过程。
型煤的气化主要产生一氧化碳、氢气和甲烷等气体。
气化反应的关键是提高反应的速率和转化率，以实现高效的利用型煤资源。
型煤的气化过程涉及到很多因素，如温度、压力、气氛、反应时间等。
这些因素对气化反应的转化率和产气组成有着重要的影响。
温度是影响气化反应的主要因素之一。
过低的温度会导致反应速率较低，而过高的温度则会导致气化反应过程中产生大量的焦炭、焦油和废气，降低气化效果。
研究表明，适宜的气化温度范围为800℃~1000℃。
压力也是影响气化反应的重要因素之一。
增加炉内的压力可以提高气体的溶解度和转化率。
通常情况下，气化炉内的压力会控制在1~2MPa。
气氛对气化反应也有着重要的影响。
氧气和水蒸气是两种常用的气化气氛。
适量的氧气可以提供氧化剂，促进气化反应的进行，但过多的氧气会导致反应转化率降低。
水蒸气是一种重要的反应介质，可以提供氢气，促进气化反应的进行。
研究表明，适宜的氧气浓度为15%~25%，水蒸气浓度为10%~20%。
反应时间是衡量气化反应完成程度的一个重要指标。
适当延长反应时间可以提高转化率和产气量。
研究表明，气化反应的适宜时间为30分钟~2小时。
优化型煤在煤气发生炉中的气化及工艺条件是一项重要的研究工作。
在气化过程中，合理控制温度、压力和气氛等条件，选择合适的反应时间、颗粒大小和催化剂，可以提高气化效果，实现型煤资源的高效利用。
这对减少能源消耗、降低环境污染具有重要意义，值得进一步深入研究。
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)。
Shell粉煤气化装置优化配煤方案研究
Shell粉煤气化装置优化配煤方案研究作者：王亚运，姜波来源：《决策探索·收藏天下（中旬刊）》 2019年第10期王亚运，姜波摘要：目前Shell粉煤气化技术在我国应用得十分普遍，作为第二代洁净煤气化技术，其是一种比较成熟并且工业化程度比较高的技术。
我国Shell粉煤气化装置大部分已成功启动并投入正常运行，但仍然存在一些问题，文章将对Shell粉煤气化的配煤过程中存在的问题进行探讨，并根据这些问题就自身积累的经验提出改进意见。
关键词：Shell粉煤气化工艺；配煤；优化一、Shell粉煤气化技术的主要特点Shell粉煤气化工艺基础研究始于1972年，生产运行表明，煤气化工艺指标达到设计指标并且运行稳定。
根据已投产机组的运行情况，Shell粉煤气化工艺具有以下特点:第一，煤适应性广。
褐煤、次烟煤、无烟煤的适应性强，也可进行两种配煤操作，其灰分熔点、灰分、煤硫含量等类型的适应范围比其他煤气化要大，偏离煤的设计较大，但如果使用单煤会降低装置的运行经济性，运行难度也会相应增加。
第二，负载调整方便。
为了每台气化炉能够更好地对生产负荷进行调节，扩大调节范围，所以在每台气化炉上设置了4—6个烧嘴，更有利于粉煤的气化，调节的范围基本为50％—100％，并对环境十分友好，这样的方式排泄出来的矿渣和粉煤灰的残碳含量较低，可以补充为建筑材料，另外气化的污水排放量比较小，并且不含苯酚等重度污染物，甚至可以实现零排放处理。
二、Shell粉煤气化装置采用配煤措施的原因一般来说，Shell粉煤气化采用的是单煤气化，但是这种方式仍然存在弊端，不能够保证其长周期运行，并且会降低其经济效益。
因此在应用过程中要采用配煤，其主要的优势包含以下几点：（一）稳定煤质Shell气化装置能够保证煤质的稳定，如果想要气化炉平稳运行，那么就必须要保证气化炉的煤质稳定，使得气化炉能够长期且稳定的运行。
但是我国的煤矿分布不是十分均衡，对于同一个煤矿来说，其煤质也有天差地别，所以煤炭的质量将会受到多种因素的影响，比如说开采的方式、运输条件、储存方式等等。
浅谈煤质和配煤技术对Shell煤气化的影响
浅谈煤质和配煤技术对Shell煤气化的影响简单介绍了煤质对Shell煤气化工艺的影响。
根据本地煤质特性，应用配煤技术，通过改变煤种、调节配煤比例，得到了适合Shell气化炉运行的配煤方案。
标签：配煤技术；Shell煤气化；煤质；灰熔点1 目的及意义原则上说壳牌煤气化技术适用的煤种较为广泛，但在实际生产过程中，单一煤种的气化仍然存在较多问题。
这些问题不仅影响粉煤气化装置的长周期连续运行，同时也制约了其运行的经济性。
目前国内多数粉煤气化装置均使用配煤技术，通过配煤技术的合理利用，不仅能降低粉煤气化装置的氧耗、煤耗及能耗，还能提高气化效率，从而提高装置的经济使用性。
因此，配煤的好坏和稳定煤质的措施是保障壳牌煤气化装置稳定运行的关键因素。
2 煤质对Shell煤气化装置影响2.1 煤灰组成及含量煤灰分的主要组成为氧化硅（SiO2）和氧化铝（Al2O3），对灰的黏结性影响较大。
壳牌气化采用以渣挂渣来保护水冷壁，若灰含量低，则挂渣效果不好，无法起到保护炉壁的作用，缩短气化炉的使用寿命。
而灰分含量大，合成气冷却器（SGC）积灰明显，降低换热效果，同时增加了U1400结渣和U1500堵灰的几率；同时灰渣会带走大量的热，未达到生产需求须气增大氧煤比，热效率降低，影响装置的生产能力。
所以严重时灰分高会导致气化炉事故停车。
[1]Shell气化灰分含量要求为12～23%。
鹤壁本地煤种的煤灰成分及含量与壳牌（鹤壁）设计煤种相差较大，若单独使用容易，SGC易严重积灰，换热效果差，且排渣困难，15单元堵灰几率上升。
煤灰分组分中的SiO2和Al2O3对Shell气化炉合成气冷却器的积灰影响较大，当SiO2/Al2O323%，超过设计最大指标，在高负荷工况下灰渣量大，排渣困难，严重时会造成堵渣；而本地煤2、本地煤4的SiO2/Al2O3与要求数据偏差0.7左右，偏差过大，若单独使用，气化炉合成器冷却器积灰加快，引起压差上涨，必然减少运行周期。
Shell粉煤气化装置配煤方案及其优化
度即为简约梯度 。 易得 Ｆ（ Ｘ） 关于 的简约梯度为 Ｖ ｆ（ ） ＝Ｖ Ｆ（ Ｘ ） 一Ｖ Ｈ（ Ｘ ） ・
［ Ｖ Ｈ（ Ｘ ） ］ ・ Ｖ Ｆ（ Ｘ ）
简记 简约 梯度 为 ｖ ｆ （ ） ＝ ［ ｒ ， ， …， ． ｍ 且 定义 Ｓ ＝［ Ｓ １ ， Ｓ ２ ， …， Ｓ … Ｐ
相应地 ， Ｌ＝ ［ Ｌ ， Ｌ ］ ， Ｕ＝【 Ｕ Ｂ ， ］ 。
由隐函数 存在 定理 可 知 ， 存在 连续 映射 ； Ｘ ＝ （ ） 目标 函数 Ｆ（ ） 转化 为 Ｆ （ Ｘ） ＝Ｆ （ Ｘ ， ， Ⅳ ） ＝ ， （ ｊ ， Ⅳ ） 于是 ， 原来ｎ 个变量的目标函数，（ ） 变为ｎ — ｍ个变量的函数／（ ） 。 则 ｆ（ Ｘ ） 在 Ｘ Ｋ关于 的梯 度 即为 简约梯 度 。 易得 Ｆ（ ） 在 Ｘ Ｋ关于 的梯
混 煤 灰 分 ＝ ∑Ａ ， Ｘ ｔ
ｌ
Ｙ ＝Ｙ —ｉ ｖ日 Ｈ（ ｙ 门 ， “ ） ］ Ｈ（ ｙ ｃ ，
） ， Ｃ ＝１ ， ２
灰分 约束 混煤 灰熔 点
Ａ ａ ｄ
Ａ
直 至求得 满 足 Ｈ（ Ｙ ， “ ） ＝ ０ 的 ｙｃ ＋ ｌ ， 便 可得 到优 化 的值 。
引言
ｍｉ ｎ Ｆ（ Ｘ）
Ｘ ∈Ｅ ｎ
Ｓ ｈ ｅ ｌ ｌ 粉煤气 化装 置属 于加压 气流 床气化 工艺 ， 以粉煤 、 氧气 以及 蒸汽 为原 料， 生产 Ｃ Ｏ 和Ｈ ２ 为 主要成 分 的合成 气 ， 其 物理 ～ 化 学变 化复杂 剧 烈 ， 温度压 力 高， 投煤量 大 ， 煤 种适 应相对 宽泛 但气 化装置 的设计 是根据 煤种 、 工艺 、 容量 的 不 同而度 身定做 的 ， 为保 证 系统 长期稳 定运 行和提 高效 益 ， 装置 对煤 质仍有 严 格的要 求 。 近几年 来 ， 随着 国内壳牌使 用厂 家陆续 投产 ， 部分 厂家 出现 了因煤 质 不适 应气 化炉 需求 而影 响装置 稳定运 行 的情 况。 另 一方 面 ， 随着煤 质 的劣质 化 趋势 ， 优质煤 炭价 格不断 高企 。 针对煤 的不 同特性进 行合理 配 比 ， 能够 充分 利用 不 同煤种 ， 克 服单煤 种 不适应 燃烧 要求 的缺 点 ， 使参差 不齐 的原 料煤 接近 装置 设计煤 种 ， 优化使 用组分 ， 从 而稳定和 优化 工况 ， 减少 非计划 停产 以及 装置堵 塞 和结 焦 。 同时， 通过 合理 配煤 也是 降 低原料 价格 和合 理 利用存 煤 的有 效途 径 。 然而 ， 不同原料 煤对混 煤质量 指标的 影响十分 复杂 ， 在实施 配煤操 作时 ， 必 须能够 预测 混煤的各 项质量 指标 。 配煤 优化在 热 电厂 、 焦化 、 传统煤化 工领域 有 定 的研究 和应用 。 其中， 针 对焦炉配 煤 ， 刘春梅 等提 出了机 于遗传 算法的 炼焦 配煤 优化 方案 “ ， 以及火 电厂 基 于粒 子群 算法 的配煤 优化 方案［ ２ １ 。 但￣Ｓ ｈ ｅ Ｕ 干 粉 煤气 化配 煤方 案 还较 少提 及 。 本文 针对Ｓ ｈ ｅ ｌ Ｄ Ｎ煤 气 化装置 优 化配 煤 问题 ， 建立 了一 个 管理 决策 级视 角 下 的配煤 多 目标优 化模 型 。 此模 型综合 考虑 了装 置对 混煤质 量指 标的 要求 、 市 场价格 等 ， 采用软 件对模 型进行 求解 ， 在满 足装置对 煤质 要求 的前提 下 ， 实 现原 料成 本最 低控 制 。 最后， 对仿 真结 果进 行分 析 ， 以验证 模型 和算 法 的可行 性 。
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粉煤气化工艺运行问题探讨及改进思路
Shell 粉煤气化工艺运行问题探讨及改进思路吴国祥（神华鄂尔多斯煤制油分公司，内蒙古鄂尔多斯017209）摘要：简单介绍了Shell 粉煤气化工艺的流程，重点阐述了Shell 粉煤气化工艺在运行过程中出现的问题及相应的解决措施，并根据这些运行问题对Shell 粉煤气化工艺提出了一些改进思路关键词：Shell ；粉煤气化；运行问题；改进思路Discussion of Running Problems and Improving Ideason Shell Coal Gasification ProcessWU Guo －xiang（Branch of ShenHua Ordos Coal Liquefaction Corporation ，Inner Mongolia Ordos 017209，China ）Abstract ：The flow of Shell coal gasification process was simply introduced．It highlightedly expounded the problems aroused during the running process of Shell coal gasification process and solution measures relevant．Based on these run-ning problems ，some improving ideas on Shell coal gasification process were advanced．Key words ：Shell ；coal gasification ；running problems ；improving ideas作者简介：吴国祥（1981－），男，大学本科，助理工程师，2003年毕业于安徽理工大学，现主要从事Shell 粉煤气化装置工艺技术管理工作。
浅谈Shell煤气化技术
化工技术与开发第40卷我国是一个多煤少油的国家，煤炭资源丰富，原煤产量居世界第一位［1～2］。
在我国，煤炭是发电、化肥、甲醇等能源转化工业的主要原料和燃料，煤炭的生产和消费占一次能源构成的75％［3～4］。
然而人类对能源的需求快速增长，以化石燃料为代表的传统能源日趋枯竭，使得能源供应日益紧张［5］。
同时，能源利用过程中排放的污染物，如粉尘、二氧化硫、氮氧化合物、碳氢化合物、有毒金属化合物、温室气体等，正在急剧破坏地球的生态平衡和人类自身的生存环境。
化石燃料中煤的储量大、价格低廉、供应稳定，但直接燃煤带来的严重环境污染是一个不容忽视的问题。
因此，各国政府在考虑利用储量丰富的煤炭资源时，特别重视洁净煤技术的研究与开发工作［6］。
长期以来，我国煤炭综合利用技术落后，煤炭利用率低下，主要以直接燃烧为主。
据统计在排放的大气污染物中，90％的SO 2、85％的CO 2、70％的烟尘来自煤燃烧［7～8］。
因此，为提高煤炭综合利用率，缓解因煤炭利用所引起的环境污染问题，必须加强洁净煤技术研究。
煤气化技术是煤炭洁净技术转化的核心技术之一，是发展煤化学品（氨，甲醇，二甲醚等）、先进IGCC 发电、多联产系统、制氢、燃料电池等过程工业的基础。
1常见煤气化技术比较煤气化就是以煤炭为原料，采用空气、氧气、CO 2和水蒸汽为气化剂，在一定温度和压力下，通过不完全的燃烧过程，将煤中的固定碳转化成可燃性气体（有效气体成分CO 、H 2、CH 4及副产物CO 2、H 2O 等）的过程［9］。
目前新一代煤气化工艺对煤种适应性广，气化压力高，生产能力大，气化效率高，污染少。
具有代表性的有Texaco （德士古）水煤浆气化工艺、GSP 气化技术、Shell （壳牌）气化技术［10］。
Texaco 水煤浆加压气化炉是两相并流型气化炉，氧气和煤浆通过特制的工艺喷嘴混合后喷入气化炉，在炉内水煤浆和氧气发生不完全氧化还原反应产生水煤气，其反应释放的能量可维持气化炉在煤灰熔点温度以上反应以满足液态排渣的需要。
Shell粉煤气化技术介绍
维普资讯
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
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粉煤气化流程模拟分析与优化_贾靖华
Simulation and optimization of Shell pulverized coal gasification process
JIA Jinghua,ZUO Yubang,LIU Xin,KANG Shanjiao,LIU Jia'nan,MEI Changsong,LI Chunqi
1 模型的建立与验证
1． 1 Shell 气化工艺简介 从磨煤和干燥工段过来的煤粉通过煤粉加速器
加速调节后,送至气化炉;空分送过来的氧气经过氧 气预热器预热至 180 ℃ 进入气化炉;以上物料在气 化炉内 4． 0 MPa 压力、1300 ~ 1700 ℃ 温度下进行部 分氧化反应。 气化产生的渣以液态形式经气化炉炉 壁向下流入渣池;生成以 H2 +CO 为主的合成气从顶 部出气化炉,在气化炉出口被激冷气压缩机送来的 激冷气激冷至 900 ℃ ,然后合成气分别经过锅炉系 统的激冷管、输气管、合成气冷却器进行冷却,出合 成气冷却器后温度为 340 ℃ 的粗煤气被送往干法除
第 21 卷第 6 期
2015 年 11 月
洁净煤技术
Clean Coal Technology
Vol． 21 No． 6 Nov. 2015
Shell 粉煤气化流程模拟分析与优化
贾靖华,左玉帮,刘 鑫,康善娇,刘佳男,梅长松,李春启
( 大唐国际化工技术研究院有限公司,北京 100070)
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。
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煤气化工艺特点分析
粉煤 进料 及 气 流床 气化 ．因而对 煤 种 适应 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
（ ｈｌ）粉 煤 气 化 工 艺 。 Ｓ ｅ１
状 颗 粒 渣 池 收集 的 渣 通 过 锁 斗 系统 卸 压 排 下 ． 在 捞 渣 机 中通 过链 刮 板 脱 水 ．然 后 输 送 出 界 外 。 气化 工 艺生成 的废水 经过 收 集 ．工艺 处 理 ，闪蒸 、 汽 提 、分 级 澄 清 ，实 现 酸 性 气 体 与废 液 的 分 离 ， 最终 实 现水 的达标 排 放和 循 环利 用 Ｓ ｅ 煤 气 化 ｈｌ ｌ
渣 灰 废水 滤饼
图 １ Ｓ ｅ 煤 气 化 工 艺 流 程 ｈｌ ｌ
２ Ｓ ｅ 煤 气 化 工 艺 主 要 特 点 ｈｌ ｌ
（ ） 粉 煤 进 料 。煤 的 气 化 反 应 是 非 均 相 反 １
应 。又 是 剧 烈 的热 交 换 反应 ．影 响煤 气 化 反 应 的
主 要 因 素 除 气 化 温 度 外 ．气 一固 间 的热 量 传 递 、
池 中被 水 激 冷 而破 碎 成 粒 径 为 １ｍｍ 左 右 的玻 璃
固体 内部 的 热传 导 速 率 及 气化 剂 向 固体 内部 的 扩
散 速率 是 控 制气 化 反 应 的主要 因素 气 流 床 气 化
是气 、固并 流 过程 ．气 体 与 固体 在 炉 内 的停 留时 间 几乎 相 同 ．都 比较 短 ，一 般在 １ １ 。煤 粉 气 ～ ０Ｓ
第 ２ 卷 第 ９ 期 ９
２ １ 年 ９ 月 ０１
化
学
工
业
Shell粉煤气化工艺运行问题探讨及改进思路
由于气化煤种 的煤质不太稳 定 ， 大部分 Ｓ ｅ 粉煤气 化厂家 ｈｌ ｌ 都存在气化炉膜式水冷 壁上无 法顺利 挂渣 的问题 ， 即使 能够挂 渣 ， 会 因为 煤 质 的 频 繁 波 动 而 导 致 挂 渣 垮 掉 Ｉｊ 图 ２所 示 也 ４。 系为气化炉膜 壁上未挂渣 的图片 。气化炉膜式 水冷壁上 不能挂
目前在 中国有着非常广泛 的应用 ， 据不完全统计 ， 国内已经上马 的 Ｓｅ ｈＵ粉煤气化装置 已经有 １ ９套左右 ， 大部分都 已经开车成功 并投入正常运行 。虽 然 Ｓｅ 粉煤气 化工 艺 目前 在 国 内的普及 ｈｌ ｌ
率 比较 高 ， 是 还 始 终 未 能 实 现其 长 周 期 连 续 稳 定 运 行 ， 谈 不 但 更 上实现装置的整体运 行经济 性。这主要 是 由于 Ｓ ｅ 粉煤 气化 ｈｌ ｌ
个探讨。 目前各个 Ｓｅｌ ｈｌ粉煤 气化装 置普 遍存 在的运行 问题 主 要有 ：
工艺 目前还存在 不少实 际的运行 问题 ， 这些 运行 问题 的存 在严 重制约了 Ｓｅ 粉煤 气化装 置的优化 平稳运 转。本文将 就 Ｓ ｅ ｈｌ ｌ ｈｌ ｌ 粉煤气化工艺在运 行过程 中容 易出现 的问题进 行逐一 探讨 ， 并 根据这些运行 问题 以及积累的经验对其 提出一些改进思路 。
・
２４・ ５
广 州化 工
２１ ００年 ３ ８卷第 ８期
Ｓ ｅ 粉 煤 气 化 工 艺 运 行 问题 探 讨 及 改 进 思 路 ｈｌ ｌ
吴 国祥
（ 华鄂 尔多斯 煤制 油分公 司 ， 神 内蒙古 鄂 尔多斯 ０ ７ ０ ） １２ ９
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。
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优化配煤技术在谢尔煤气化工艺中的研究
随着原油价格的不断上涨，以轻油为原料的大型化肥装置，其化肥成本不断攀升，企业逐渐由盈利转为亏损。
要彻底摆脱困境，就必须调整化肥原料结构。
相对来说，我国油气资源少，煤炭资源丰富，以煤代油就成为必然选择。
Shell 煤气化工艺（SCGP）是一种洁净的煤气化技术，以干煤粉为原料、纯氧和水蒸汽为气化剂，液态排渣，属加压气流床气化。
气化炉内采用水冷壁结构，反应温度在1400～1700℃，因而对煤质的要求相对较为宽松，Shell气化法从技术上讲，对原料煤种的适应范围很广，可以气化包括褐煤、烟煤、无烟煤及石油焦在内的多个煤种，对煤的活性几乎没有要求，对煤的粘结性、含水量、含灰量均不敏感，灰熔点高的煤也能气化(灰熔点大于1400℃的煤加助熔剂)。
Shell气化效率、碳转化率均较高，氧耗较低，在选择煤气化方法时，Shell 法受到了多数人的重视和欢迎，选用Shell 干煤粉气流床煤气化工艺是比较好的选择。
因为煤的组成比较复杂，性质差别很大，从技术和经济两种角度考虑，煤的灰熔点、灰渣的粘温特性、煤的活性等指标对气化过程的影响至关重要，特别是灰熔点、灰渣的粘温特性、灰渣流动控制等问题对气化过程操作影响巨大，煤的灰熔点和粘温特性仍是加压干粉气化法选择原料的主要条件。
煤炭市场竞争日益激烈，煤源紧张，煤价上扬，煤质不稳，随着Shell煤气化技术在中石化为主“油改煤”项目中的建成投产，中石化多套Shell煤气化工艺都将面临煤源紧张，煤质不稳，灰分高和灰熔点高等一系列问题，影响装置的正常运转。
为保证中石化“油改煤”项目能经济、可靠和安全运行，必须重视Shell 煤气化配煤专家系统的研究和开发。
针对这种情况，于2005年~2006年开展了本课题的研究工作。
通过优化配煤技术和采用新型助熔剂，可以拓宽Shell气化煤种，降低原料煤成本，有效利用当地煤源，可有效降低原设计助熔剂（石灰石）的加量（最低可使之减少至煤基2%），降低煤灰熔点，改善灰渣流动特性，提高煤的活性、可磨性指数，对解决煤质不稳，煤源紧张，改善运行条件，减少设备故障，增加气化效率、合成氨产量，具有显著的经济效益、社会效益和环境效益，降低生产成本具有重要意义。
通过煤灰熔融机理、煤灰熔融过程、灰渣流动特性的研究，对Shell气化装置堵渣问题的分析、解决有重要的指导意义。
课题组深入山东、江苏、河南、陕西、淮南、淮北等地采集了刘二煤、平顶山煤、淮南、淮北、徐州（高硫煤）、山东兖州、石油焦等煤样30种，进行了工业分析、元素分析、发热量、灰成分、灰熔点和灰粘度的测定，考查各种煤的性质和灰渣熔融特性；通过计算机控制电子扫描显微镜（CCSEM）、X-射线衍射(XRD)研究所选煤种的矿物组成及矿物组成与煤灰熔融特性的关系。
研究了配煤灰熔融性温度与配比之间的关系，选择适宜的低灰熔点煤与刘二煤配煤，其配煤灰熔点符合Shell的气化要求。
考察助熔剂对刘二煤灰熔点影响，找出能够满足Shell气化要求的助熔剂及其添加量范围，优化出复合助熔剂的最佳配方。
对配煤仍不能满足Shell气化要求的煤种，考察配煤及添加助熔剂对煤灰熔点的影响；根据Shell气化炉液态排渣的要求，对单煤、配煤和添加助熔剂的灰渣粘度进行测定。
利用X-射线衍射(XRD)，傅立叶变换红外光谱（FTIR）研究了配煤不同温度下煤灰、熔渣以及添加助熔剂前后熔渣矿物组成，分析煤灰熔融过程中矿物质之间发生的各种复杂变化以及配煤前后的矿物行为。
该课题结题之时正是安庆分公司Shell气化装置建成开车之时，当时Shell 气化装置开车极不顺利，经常堵渣停车，造成了很大的损失。
该课题的成果很好地解释了Shell气化装置开车过程中出现的某些问题，提高了人们对该工艺特点的认识，在装置运行过程中根据该课题成果调整了助熔剂的加入量，为解决装置运行中出现的某些问题提供了参考；同时为有关Shell粉煤气化问题的后续深入开发研究打下了基础。
该课题于2007年8月29日通过总部组织的技术鉴定。