SCGP(壳牌)煤气化工艺

SCGP（壳牌）煤气化工艺

1、SCGP（壳牌）煤气化技术简介。

1.1工艺原理。

SCGP壳牌煤气化过程是在高温、加压条件下进行的，煤粉、氧气及少量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。由于气化炉内温度很高，在有氧存在的条件下，碳、挥发分及部分反应产物（H2和CO等）以发生燃烧反应为主，在氧气消耗殆尽之后发生碳的各种转化反应，即过程进入到气化反应阶段，最终形成以CO和H2为主要成分的煤气离开气化炉。典型的SCGP煤气成分见表1。

1.2工艺流程。

目前，壳牌煤气化装置采用废锅流程，废锅流程的壳牌煤气化工艺简略流程见图1。

原料煤经破碎由运输设施送至磨煤机，在磨煤机内将原料煤磨成煤粉（90％＜100μm）并干燥，煤粉经常压煤粉仓、加压煤粉仓及给料仓，由高压氮气或二氧化碳气将煤粉送至气化炉煤烧嘴。来自空分的高压氧气经预热后与中压过热蒸

汽混合后导入煤烧嘴。煤粉、氧气及蒸汽在气化炉高温加压条件下发生碳的氧化及各种转化反应。气化炉顶部约1500℃的高温煤气经除尘冷却后的冷煤气激冷至900℃左右进入合成气冷却器。经合成气冷却器回收热量后的煤气进入干式除尘及湿法洗涤系统，处理后的煤气中含尘量小于1mg／m3送后续工序。

湿洗系统排出的废水大部分经冷却后循环使用，小部分废水经闪蒸、沉降及汽提处理后送污水处理装置进一步处理。闪蒸汽及汽提气可作为燃料或送火炬燃烧后放空。

在气化炉内气化产生的高温熔渣，自流进入气化炉下部的渣池进行激冷，高温熔渣经激冷后形成数毫米大小的玻璃体，可作为建筑材料或用于路基。

1.3技术特点。

1.3.1煤种适应性广。

SCGP工艺对煤种适应性强，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。

1.3.2单系列生产能力大。

煤气化装置单台气化炉投煤量达到2000t/d以上，生产能力更高的的煤气化装置也正在建设中。

1.3.3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。

1.3.4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％以上。

1.3.5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。

1.3.6热效率高。

煤气化的冷煤气效率可以达到80％～83％，其余15％副产高压或中压蒸汽，总热效率高达98％。

1.3.7运转周期长。

气化炉采用水冷壁结构，牢固可靠，无耐火砖衬里。正常使用维护量小，运行周期长，无需设置备用炉。煤烧嘴设计寿命为8000h。烧嘴的使用寿命长，是气化装置能够长周期稳定运行的重要保证。

1.3.8负荷调节方便。

每台气化炉设有4～6个烧嘴，不仅有利于粉煤的气化，同时生产负荷的调节更为灵活，范围也更宽。负荷调节范围为40％～100％，每分钟可调节5％。

1.3.9环境效益好。

系统排出的炉渣和飞灰含碳低，可作为水泥添加剂或其他建筑材料，堆放时也无污染物渗出。气化污水量小且不含焦油、酚等，容易处理，需要时可实现零排放。

2、SCGP壳牌煤气化工艺存在的主要问题。

壳牌煤气化技术是目前世界上较为先进的煤气化技术之一，但同时也存在很多影响大面积推广的问题，主要有如下几个方面。

2.1流程复杂。包括磨煤及干燥、煤粉加压及进料、煤气化、除渣、除灰、湿洗、初步水处理七大工序和公用系统，工序流程非常复杂。

2.2控制系统复杂。煤气化装置的控制系统比较复杂，I／O点多达3000多个，采用串级、前馈、分程、比值调节及顺序控制（15个）和逻辑控制（50多个），通过分散型控制系统（DCS）、紧急停车系统（ESD）、可编程逻辑控制（PLC）实现生产过程的集中监控和管理，无论从规模还是复杂程度方面在国内化工行业单套装置中均为少见。

2.3设备结构复杂。煤气化关键设备气化炉、输气管和合成气冷却器在煤气化框架上呈“门字形”连成一体，3台设备共有200多个管口，设备结构和受力情

况复杂，对材料要求高，内件组装对外壳接管标高及方位要求极为严格，设计、制造、组装、运输和吊装难度大。

2.4疲劳设备多。煤气化装置共有13台疲劳设备，要采用有限元应力分析法进行疲劳计算与设计，对设备制造也提出了更高的要求。

2.5引进设备和仪表较多。煤气化关键设备中需要进口的主要有气化炉、输气管、合成气冷却器的内件，飞灰过滤器的内件，以及点火烧嘴、开工烧嘴、煤烧嘴、煤流量控制阀、煤三通阀、煤粉流量测量仪表、煤粉阀、煤灰渣阀、硬密封仪表球阀、锅炉给水循环泵（大流量）、恒力吊、激冷气压缩机等，进口设备一次性投入大，运行成本也高。

2.6布置结构复杂。煤气化框架高超过90m，为钢筋混凝土和钢结构混合结构，其中安装设备不仅数量多，且质量大，与框架的连接形式复杂。采用有限元模型从结构的动力特性、变形、强度、建筑结构、气化炉及地震对框架的影响等进行了模拟分析。结构施工和安装工作量较大。

2.7项目建设周期长、投资大。

3、SCGP壳牌煤气化装置应用注意事项

3.1试车或运行过程出现的问题。

壳牌煤气化装置在试车和运行过程中出现的主要问题有：A、磨煤系统的气密性不好；B、部分蒸汽伴管/电伴热设备和管道保温效果不佳；C、柴油系统不洁净，油系统压力不够和不稳定；D、煤粉循环管线上的减压管后异径管易磨穿；

E、外部供电供汽供水系统故障；

F、充气锥堵塞和破裂；

G、点火烧嘴头损坏；

H、煤烧嘴罩损坏；I、激冷气压缩机故障，激冷气压缩机系统抗外部波动能力脆弱；J、锅炉给水循环泵入口过滤器变形和破损；K、煤粉中杂质等因素引起煤粉流量波动或换煤频繁，导致气化炉运行不稳；L、气化炉内渣保护层不稳定，且难以准确直观判断气化炉内壁保护渣层厚度；M、灰水处理系统故障，渣水系统设备、管道堵塞；N、捞渣机断链；O、飞灰过滤器内件损坏；P、气化炉激冷区损坏；Q、气化炉水冷壁进水喷嘴被异物堵塞；R、合成气冷却器积灰。