SHELL煤气化工艺与TEXACO水煤浆气化工艺的比较

SHELL煤气化工艺与TEXACO水煤浆气化工艺的比较

shell煤气化工艺与texaco水煤浆气化工艺，是当前先而又成熟的两种煤气化技术，已成功地在工业规模上应用多年。现将两种气化工艺对比分析如下：

（1）原料适应性

shell煤气化是洁净的煤气化工艺，可以使用褐煤、次烟煤、烟煤、无烟煤等煤种以

及石油焦为原料，也可使用两种煤掺合的混煤。猿晒φ亟高灰分（5.7～24.5%，最高35%）、高水分（4.5～30.7%）和高硫分的劣质煤种行气化。对于原料煤和燃料煤价差较

大地区有可能使其两者合一，既简化贮运系统可又降低生产成本。对shell煤粉气化工艺，煤种选择已经不是气化技术的制约因素，而是经济因素。可见该工艺在煤种选择上极具灵

活性。

德士古水煤浆气化工艺也可使用多种煤，如烟煤、次烟煤、石油焦和煤液化残渣，因

此对原料适应性广。然而，在选择煤种时应考虑以下两点：1。为满足制备高浓度水煤浆

的需要，应选择含水量特别是内部含水量较低的煤种；2.应选择低灰熔点和适当灰粘度的煤。灰熔点ft（T3）应低于1300℃，以控制合适的气化温度，延长炉内耐火砖的使用寿命，降低消耗和成本。

（2）入炉煤的准备

原煤通常与粉末和颗粒混合，需要进行筛选、研磨和粉碎，以达到一定的粒度，以满

足运输和气化操作的要求。

在shell煤气化工艺中，将煤研磨至气化合适粒度的同时，用惰性气体的热风行干燥。出磨机时煤粉的粒度90%wt<100μ，对本项目煤种，煤粉含水量控制在5%（wt）左右，以

满足气相输送干粉料的要求。

在德士古水煤浆气化工艺中，通常采用一段湿磨工艺。煤粉小于10mm，同时向磨煤机中加入水和添加剂，筛分后制备高浓度水煤浆。制浆要求煤粉的“粗”和“细”颗粒比例

合理：一般420μ煤粉占90~95%，通过44μ25~35%为宜。在磨矿作业中加入稳定剂后，

煤浆浓度可提高1～2%，煤浆浓度可达到60～67%的工业应用水平。由于德士古水煤浆气

化技术对煤浆浓度的要求，其在高内水煤中的应用受到限制，而壳牌煤气化技术则没有这

方面的缺点。

（3）加煤方式与安全性

在shell煤气化过程中，干燥后的煤粉与氮气一起输送至储仓，然后通过煤锁斗进入

加压煤粉仓，然后通过高压氮气或二氧化碳气体将煤粉均匀输送至气化炉燃烧器。因为整

个过程都是用氮气或二氧化碳密封的，所以对杂砂的控制还远未完成。实践证明，这种带

压送粉方式保证了生产运行的安全性和可靠性。

在texaco水煤浆气化工艺中，制备的煤浆通过中间槽、低压泵、煤浆筛入煤浆槽，再由高压煤浆泵送至气化炉。因而输送过程不会生意外，操作非常安全。但是对重要设备如高压煤浆泵的质量要求较高，泵内隔膜衬里需定期更换，才能使该泵能长期稳定运行。

（4）气化配置系列

由于在shell煤气化工艺开ч程中做了大量基础工作，在不同规模中试装置中解决了各种技术关键问题，单炉厂长周期稳定运行有可靠保证，因而在工业装置中可采用单系列配置，无须设置备用系列。这一点已在投煤量为2000t/d装置的长期生产实践中得到证实。shell煤气化装置运转率高达95%以上。由于单炉连续运转周期进不如shell煤气化工艺，texaco水煤浆气化装置通常采用多系列配置，且必须设有备用系列，方能保证生产能力。

（5）燃烧器

shell煤粉气化炉通常是使用多个烧嘴，采用成双对称布置。遇到负荷变动时，可以增减烧嘴的粉煤量，也可调整烧嘴运行个数来适应生产要求。平时维护量极少，目前烧嘴使用寿命已超过16000小时。

对于德士古水煤浆气化炉，只有一个燃烧器安装在气化炉顶部。在合成气生产中使用时，燃烧器通常是三通道固定且不可调的，燃烧器本身的弹性范围只能用来适应生产负荷变化的工况。目前，在运行约1500小时后需要进行检查和维护，怀孕的橙子愿意更换。因此，壳牌粉煤气化装置单系列运行的稳定性、可靠性和长期进展均优于德士古水煤浆气化装置。

（6）合成气冷却与热量回收

在壳牌煤气化过程中，来自气化炉的高温气体与粗煤气一起冷却至900℃。气体冷却器回收热量后，气体温度降至350℃左右。合成气冷却器可根据需要产生高压蒸汽、中压蒸汽或过热蒸汽。来自合成气冷却器的气体经过干燥除尘，然后经过热水

洗涤，入变换工段的煤气中含10%～20%左右水份。因而高温煤气显热得到充分利用。

在德士古水煤浆气化过程中，通过水淬法回收气体的显热，水淬法在洗涤时将气体的显热直接转化为蒸汽。淬火室气体的水气比可达1.3～1.45。虽然热利用率很高，但从淬火室排出的黑水的热回收是影响回收效率的一个重要因素。

（7）煤气除尘

气体中的灰分含量应达到1ppm，以防止对后续工艺产生不利影响。壳牌煤气化工艺采用干法（高温高压过滤器）加湿洗涤（洗涤塔）除灰工艺。通过干法（高温高压过滤器）去除的细灰可以出售或返回磨煤系统进行回收。在湿法洗涤和除灰的同时，煤气中的有害

微量成分如NH3、HCN和Cl-也被去除。在德士古水煤浆气化过程中，气体中的固体颗粒通过由急冷室、文丘里洗涤器和高效洗涤器组成的湿法洗涤操作进行分离。

（8）渣水分离

含灰洗涤水，也称为黑水，在湿法洗涤过程中从气体中排出。水灰分离通常通过减压闪蒸、澄清和浓缩进行。由于两种气化过程的排放温度和灰分含量不同，渣水分离过程的复杂性也不同。

在shell煤气化工艺中，煤气中携带之细灰大部分在干法除尘中分离回收，因而湿法洗涤之排水含灰低，温度也不高，大部分循环使用。少量排水经一级减压放出溶解气后，经过汽提、澄清、沉降后排放去生化处理，分离出细煤泥可返回至磨煤系统。

在德士古水煤浆气化过程中，气体中夹带的所有灰分被转移到冷却室排出的黑水中，温度高（~220℃），水量大。一般设置2~4级减压闪蒸回收热量，然后进行澄清和絮凝，砂浆通过真空过滤以滤饼的形式排出。分离出来的洗涤水返回气化，少量送往污水处理。渣水系统流程长，减压阀及部分管线磨损严重。

（9）炉渣与细灰

气化后，煤中的大部分灰分作为粒状炉渣从渣斗中排出，一小部分作为细灰从系统中分离出来。火山灰中也含有少量的碳。

在shell煤气化工艺中，因炉内气化温度高、反应速度快，碳的转化率>99%，因而排出炉渣中含c<1%。干法除尘排出之细灰含c<5%，可直接用于水泥行业。在texaco水煤浆气化工艺中，碳转化率为96～98%，由于碳转化率随气化温度上升而增大，出于延长气化炉砖使用寿命考虑，气化温度低于shell煤气化炉，实际碳转化率经常在94～96%左右。因此排出炉渣含碳2～5%，而在滤饼中含碳量达15～30%。

同时，由于气化炉结构的不同，气化炉的运行周期也不同。德士古气化炉是用耐火砖建造的。目前，国内耐火砖的使用寿命不足一年，国外耐火砖的使用寿命仅为1~2年。德士古气化装置受耐火砖使用寿命、气化燃烧器运行时间等关键因素影响，连续运行周期受到很大限制。壳牌气化炉采用水冷壁结构，无耐火材料。对气化炉工作温度的要求比德士古气化炉宽松。同时，气化燃烧器运行周期长，可以保证气化装置的长期运行