壳牌炉子工艺
壳牌(SHELL)气化炉在环保中的应用及存在的问题
壳牌(SHELL)气化炉在环保中的应用及存在的问题刘芃鑫;郭明波【摘要】壳牌(Shell)干煤粉气化工艺是壳牌(Shell)公司开发的煤粉气化工艺,具有鲜明的技术特色,也是当前先进的第二代煤气化工艺,工艺相对成熟,已广泛运用于发电、合成氨等行业.壳牌(SHELL)气化炉的问世,无疑对改善我国环境条件将起到十分重要的作用.但由于在干粉气化工艺设计和运行方面经验不足,现有壳牌(SHELL)气化炉均不同程序地存在一些问题.【期刊名称】《化工设计通讯》【年(卷),期】2010(036)002【总页数】4页(P1-4)【关键词】壳牌(SHELL)气化炉;干粉气化工艺;环保【作者】刘芃鑫;郭明波【作者单位】河南煤业化工集团中原大化集团公司,河南,濮阳,457004;河南煤业化工集团中原大化集团公司,河南,濮阳,457004【正文语种】中文【中图分类】TQ113.25+4壳牌煤气化工艺Shell Coal Gasification Process (SCGP)属于当前先进的第二代煤气化工艺,具有碳转化率高,对原煤要求低适用与绝大部分煤种。
具体燃烧原理如下:来自粉煤给料仓的粉煤,用高压氮气或二氧化碳送至煤气化烧嘴。
同时,来自空分的加压氧气经预热后也进入气化烧嘴。
SCGP工艺采用了有多个燃烧器的水冷却膜壁的气化,可以用下列总反应说明SCGP 中的简化后的煤(和焦炭)气化反应:其中,CH是煤的简化分子式。
这个简化方程式可以认为是通过二步法实现的,其中第一步的放热反应释放的能量用于推动第二步的吸热反应:(1)燃料+O2⇒CO⇓2+H⇓2O+能量(2)燃料+CO2+H2O+能量⇒CO+H2然而为了真正的理解气化过程,应当知道更为基本的气化方程。
为简便起见,在这些方程中把煤表示为纯碳,习惯上负的反应热将表示生成热量。
对煤而言可以区分出下列几个气化反应:这些反应说明,含碳燃料事实上以三种方式进行气化,即:(1)部分氧化反应,(2)和水蒸汽的吸热转化反应和(3)加氢气化反应。
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。
浅析壳牌煤气化工艺的发展及其技术特点
浅析壳牌煤气化工艺的发展及其技术特点摘要：在我国，壳牌煤气化技术已有十年多的历史，其工艺经历了不同发展阶段，逐渐完善，很多设备基本都能稳定运行。
而其技术特点也不同于其他煤气化技术，因此，本文对壳牌的煤气化技术特点进行分析，并探讨了其工艺的发展历程。
关键词：壳牌煤气化工艺发展技术特点一、壳牌煤气化的工艺发展历程壳牌煤气化的工艺较为复杂，其原理主要为：在加压以及高温作用下，将氧气和蒸汽混合在一起，与煤粉共同送入气化炉中，在很短时间内，这些混合成分温度剧升，其挥发成分将脱除出来，经过裂解、转化等物理化学反应。
因为气化炉具有很高的温度，只要存在一定的氧气，则碳物质和各种挥发、反应产物都会燃烧，当氧耗尽时，就开始发生物质转化的反应，也就是进入到气化的阶段，形成煤气，其成分主要是一氧化碳和氢气。
在上世纪五十年代开始，就出现了壳牌石化燃料的气化技术，当初的原料主要是渣油，这种工艺又称为SGP。
经过二十年的时间，在渣油作为主要气化原料的基础上，重新开发出一种新的原料，即粉煤。
这种技术叫做SCGP，这种技术从试行开始到投入商业生产，其技术开发历程有三十多年。
煤气化的技术最开始是从炼焦炉、水煤气炉和煤气的发生炉作为主要的煤气化设备，其原料主要是小粒煤或者是块状煤，经过了几十年时间，其发展逐渐向洁净煤气化的技术过渡，这种新的技术能够防止因为直接燃烧而排放污染物，该技术的反应器主要是气流床，其原料是干煤粉或者水煤浆，其生产规模巨大。
在这种新生产技术滋生出很多的煤气化工艺。
在最近的十多年中，中国市场由于其巨大的潜力，成了壳牌公司的开拓和发展方向之一，并在化工生产中极力推广粉煤的煤气化生产工艺。
壳牌公司从01年开始就和我国签订了技术转让的协议，最早的国内项目如，岳阳中石化壳牌煤气化有限公司、湖北双环化工集团有限公司等，目前，已经有接近二十家的企业签订了协议，壳牌在我国的技术合作企业占了其2/3左右，我国逐渐开发和投入各种生产的设备装置，从合成氨生产发展到合成甲醇，再到合成氢气，其技术改造一般是在一些比较大型的化肥企业中进行的，均取得了良好的效果，目前像岳阳中石化壳牌煤气化有限公司、永城煤电有限责任公司、云南天安化工有限公司等单台气化炉连续运行时间可达140天。
浅谈制约壳牌气化炉长周期稳定运行因素
浅谈制约壳牌气化炉长周期稳定运行因素摘要：壳牌气化炉作为一项清洁技术，在现今煤气化技术中应用逐渐广泛，且随着社会的发展，人们环保意识的加强以及现实的需求不断增加，给该项技术提出了新的挑战，在实际应用也发现了一些问题，阻碍了壳牌煤气化装置长周期稳定运行，本文就壳牌气化炉的特点进行阐述，分析了了制约壳牌气化炉长周期稳定运行因素，希望能够提供参考，促进壳牌气化炉的进一步发展。
关键词：壳牌汽化炉；长周期稳定运行；制约因素一、壳牌气化炉技术特点1.使用耐火材料壳牌粉煤气化炉一般采用水冷壁和液态排渣工艺，而不采用水煤浆气化炉的耐火砖结构，是因为其气化温度一般控制在一千四百摄氏度到一千七百摄氏度左右，在通常使用条件下，一般通过在水冷壁外部加入耐火耐热材料来达到耐热功能，或者在内部加入金属销钉，但是长时间维持在1400℃—1700℃内，容易减少耐火材料的寿命，并对其功能进行影响，采用壳牌气化炉通过专门方法对水冷壁进行保护，保证了壳牌气化炉的有效使用。
1.安装粉煤烧嘴壳牌气化炉往往会在下部安装一定数量的粉煤烧嘴，再以特定的方形插进水冷壁中。
其使用目的是保证形成一定的渣层，以粉煤为原料，在一定速度下，通过粉煤烧嘴喷涌而出，进行一系列反应后产生粗煤气，最后于炉膛内融化灰分形成一定状态的小颗粒，经过离心作用附着于水冷层的表面，形成渣层。
渣层可以对气化炉起到很好地保护作用，其大致分为两层，一层为固定的渣层，一层为液态的渣层，二者并不是相对固定，而是可以相互影响相互作用，一方面，当渣层整体情况相对较薄时，通过耐火材料的热传导功能，可以将液态渣层慢慢冷却，加厚固定层以达到整体层变厚的目的。
另一方面，当整体层变厚时，热阻会显著提高，传热的速度就会大打折扣，进而达到一定平衡，保证层面的维持一定的厚度。
1.壳牌煤气化原料比例在进行实际操作过程中，会注入一定比例的氧气和煤灰，在合适的比例下，可以帮助水冷壁内部形成一种稳定的状态，进而维持稳定的温度，渣层厚度，炉内活动等都维持在稳定的状态，对水冷壁产生有效保护，减少了高温，腐蚀等作用影响。
壳牌煤气化工艺气带图片
组对的吊耳要求
设备在组对过程中，需要不断的变换位置，这就需要全盘考虑整 个施工工艺，设计出合理的吊耳，以满足设备的组对吊装要求。 同样的，内件的吊装也要全盘考虑。比如反应器和激冷管内件为 了安装，需设置合适的吊点以满足垂直吊装。
现场组焊对设备的制造要求
筒体外的预焊件
设备外壳上分布有很多的管嘴，在分段筒体上不一定有满足SAW焊 接转动要求的位置。故考虑在不能满足转动要求的筒体上的适当 位置安装支撑圈，高出设备管口，通过转动支撑圈来满足筒体的 转动要求，这就需要在设备筒体上焊接一些“支撑板”以安装固 定支撑圈。支撑板的焊接在设备运输前由制造厂完成 。
2套
1套 2台 1台 2台
现场施工准备
防护措施 对于每一道焊口，从组对焊接到无损检测及热处理都需要全天候 作业，根据现场实际情况，制作了移动式防风棚。 加热措施 设备材质要求在焊前和焊接时预热，焊后后热。我们采取埋弧自 动焊时火焰加热，手工焊时电加热。 火焰加热采用无烟液化天然气。因为天然气用量比较大，且为了 安全着想，我们建了一个小型的液化气站，通过埋地管线供应天 然气到加热点。 组对工装措施 组对时采用在筒体错边量超标的位置焊接“L”型卡子，然后用 薄体分离式液压千斤顶来校正。合格后，通过加固焊或者焊接背 板以固定焊口。
绪论
中原大化集团有限公司50万吨/年甲醇项目煤气化装置气化炉由壳 牌公司进行方案总体设计。壳体部分由印度L&T公司采用壳牌公司 专利进行设计并制造。内件部分由荷兰SEG公司设计，印度L&T公 司制造，结构为膜式水冷壁。气化炉单台生产规模目前为日投煤 量2000t。 壳体最大长度尺寸50200mm，最大外径φ 6100mm，最大壁厚δ ＝ 90mm。根据国内陆运条件，共分为12段到货。内件根据自然分节 和运输装卸方便，分为8段到货，另外，一些连接管件、零部件等 按散件装箱到货。 为了确保气化炉组对顺利进行，在工程的初期阶段我们对国内 前几套壳牌干煤粉气化工艺气化炉现场组对经验进行了调研， 调查了相关施工机具、小型工机具的技术性能和货源情况，同 时结合我公司对相似工程的施工经验和拟定的吊装方案，制定 出了经济、科学、安全可行的施工工艺，在工期、质量、安全、 环保、成本等方面，均达到了预控指标，尤其是在大型机具使 用和现场临设方便，利用率均达到最大且恰到好处。
SHELL气化炉的工艺特点及现存问题
SHELL气化炉的工艺特点及现存问题本文主要介绍了shell粉煤加压气化工艺的特点以及在运行过程中出现的问题。
经过分析得出:shell工艺在煤种稳定的前提下,煤种适用范围才能广泛。
但大部分shell气化炉用户无法满足此要求。
壳牌气化炉在运行过程中,存在堵塞、堵渣、积灰、磨损和磨蚀、烧嘴罩泄露等问题需待解决。
标签：shell气化炉工艺特点存在问题0 引言随着我国经济持续快速稳定的发展,对能源的需求量逐年增加。
而我国能源结构缺油、少气、多煤。
据统计,我国一次能源消费中煤炭约占75%,在今后相当长的一段时间内煤炭仍是我国的主要能源,本世纪初,国家已经把煤炭的高效,洁净利用技术作为煤炭资源的利用的主要手段。
因此,各种先进的煤气化技术在我国均有应用业绩。
为了保护环境,拓宽原料煤种的范围,提高煤炭的综合利用效率,增加气化炉的单炉生产能力,降低煤耗和氧耗,保证气化炉安全稳定运行,国内外研究人员先后成功的开发了一些列先进的煤气化工艺技术,具有代表性的主要有,鲁奇加压固定床气化(Lurgi)工艺,干法粉煤进料的加压气流床SCGP(Shell)气化工艺和Texaco、GSP工艺,常压流化床气化(灰熔聚)工艺。
上述几种煤气化工艺中,Shell 粉煤加压气化工艺其技术经济性具有明显的优势和较强的竞争力,我公司采用了Shell煤气化工艺。
1 Shell气化原理及技术特点原料煤经破碎机破碎后在热风干燥的磨机内磨制成100%<100m的煤粉,由粉煤贮罐,经粉煤喷吹罐,进入给煤罐,再由高压载气N2或者CO2送至气化炉喷嘴。
来自空分的高压氧气经预热后与过热蒸汽混合送入喷嘴。
煤粉、氧气和蒸汽在气化炉高温高压的条件下(气化温度约1400～1600℃)发生碳的部分氧化反应(碳转化率高达99%以上),生成CO+H2大于85%的高温煤气及一定量的飞灰,经废锅回收热量、干法除尘和湿法洗涤后的粗合成气送后序工段。
干法气化工艺具有如下技术特点:1.1 采用干煤粉进料,加压N2/CO2输送,连续性好,气化炉操作稳定。
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。
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。
图1 各种煤气化炉模式图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。
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。
气化炉
的使用寿命。
优点：
1、煤种适应性较热壁炉广，能处理高灰熔 点的煤； 2、克服了热壁炉每年更换耐火砖的缺陷， 运行周期长，维修费用低； 3、可以不设置备用炉。
缺点：
水冷壁吸收炉内热量会产生蒸汽，跟相 同的单喷嘴德士古炉相比，氧耗、煤耗要高， 气体成分差。
激冷室：淬冷型与全热回收型
两种炉型比较：
两种炉型下部合成气冷却方式不同， 但炉子上部气化段的气化工艺是相同的。 目前生产合成气的企业气化炉都采用
渣机破碎后，排入锁斗，排出的大部分灰渣沉降在锁斗底部。从 锁斗顶部抽出较清的水经锁斗循环泵循环进入气化炉激冷室水浴
，强化排渣过程。锁斗中的灰渣定时排入渣池，由捞渣机捞出后
装车外运。
3、气化炉主要结构
主要由：燃烧室、激冷室、烧嘴等组成。 燃烧室：耐火砖与水冷壁两种
激冷室：淬冷型与全热回收型两种
耐火砖型
煤 氧 浆 氧 中心管
结构：
近期国内引进的水煤浆气化技术烧嘴和国内自行开发的烧嘴 以三通道为主。 中心管和外环隙走氧气，内环隙走煤浆。在烧嘴中煤浆被高 速氧气流充分雾化，以利于气化反应。 由于烧嘴插入气化炉燃烧室中，承受1400℃左右的高温， 为了防止烧嘴损坏，在烧嘴外侧设置了冷却盘管，在烧嘴头部设 置了水夹套，并有一套单独的系统向烧嘴供应冷却水，该系统设 置了复杂的安全联锁。 烧嘴头部采用耐磨蚀材质，并喷涂有耐磨陶瓷。负荷和气液比 不同，中心氧最佳值不一样，这样可使烧嘴在最佳状态之下工作。 由于运行压力较高，水煤浆的冲刷严重，再加上对国外技术 消化吸收不够，烧嘴经常损坏。一般损坏的仅是喷头部位，但有 时由于炉内反应异常等各种原因，造成烧嘴部分过烧而损坏。
能停一组喷嘴，另一组喷嘴依然可以正常运行，可避免整个装置
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。
壳牌粉煤加压气化的工艺过程
壳牌粉煤加压气化的工艺过程煤化工知库 CTX20世纪70年代初，国际上出现了能源危机。
出于对石油天然气供应前景预测，很多国家纷纷把发展煤气化技术作为替代能源重新提上议事日程，并加快了煤气化新工艺的研究开发步伐。
作为对煤种适应性广、气化效率高、污染少的第二代煤气化工艺之一，荷兰壳牌（Shell）粉煤加压气化技术SCGP工艺在此后应运而生。
从1997年我国首次引进壳牌粉煤气化工艺，已经建成或正在建设的粉煤气化炉有20台，多数以当地劣质煤为原料，产品以甲醇、合成氨居多。
下面我们一起来学习一下典型壳牌煤气化的工艺过程：（1）煤碳预干燥合格粒度的原料煤（包括细渣和褐煤） (粒度≤50mm)由原料煤贮运系统送入管式干燥机前碎煤仓临时贮存，碎煤仓中的一定量的褐煤通过称重给煤机给到双辊式破碎机中破碎至合格的粒度(粒度≤6mm)，然后送入管式干燥机中干燥。
在干燥管外部通入低压过热蒸汽进行热交换，使煤表面吸附水分受热蒸发。
煤中的水分随干燥机的废气通过排风机抽至袋式收尘器，分离出的煤粉通过旋转给料机、埋刮板输送机和干燥后合格的碎煤一起通过埋刮板输送机由原料煤贮运系统胶带输送机送至煤气化装置煤磨粉及干燥工序中的磨前碎煤仓。
分离后的尾气经排风机排入大气。
为防止褐煤自燃和控制排出气体的露点，在系统中设有CO和H2O在线分析仪，超标时，向系统补充氮气。
（2）煤粉制备碎煤仓中的经预干燥的原料煤通过称重给煤机送到中速磨煤机中磨煤制粉。
中速磨磨煤系统是制粉和干燥同时完成的系统。
出磨煤机粒度和水含量合格的煤粉吹入煤粉袋式收集器分离，收集的煤粉送入贮仓中贮存。
分离后的尾气经循环风机加压后大部分循环至热风炉循环使用，部分排入大气。
磨机的干燥热源是工艺系统外排可燃气体在热风炉燃烧产生的热烟气。
在热风炉中该热烟气与循环气、低压氮气和由稀释风机送入的冷空气混合，调配到需要的温度，控制氧气含量，变成安全的热惰性气体、送入中速磨煤机。
（3）煤粉加压及给料常压煤粉进入锁斗加压后自流进入煤粉给料仓中，由管道CO2密相输送导入气化炉烧嘴。
壳牌煤气化技术介绍
壳牌煤气化SCGP表二） 壳牌煤气化SCGP-1用煤一览表（表二） SCGP
名 称 • 抒复科 • 扭兰赤 • 埃•色拉洋 • 阿尔沟瓦 • 斯凯来 • 罗宾森•克雷克 • 普卡红塔斯3号 • R§F • 石油焦 种 类 烟煤 烟煤 烟煤 褐煤 烟煤 烟煤 烟煤 烟煤 焦 产 地 美国（犹地） 澳洲 哥伦比亚 美国（微尔可斯特任德） 美国（中阿帕拉齐亚） 美国（中阿帕拉齐亚） 美国（中阿帕拉齐亚） 美国（北阿帕拉齐亚） 炼油厂
6.3. 设备
气化炉：重量约210吨/台。 操作压力 3.5ＭＰa 内径 3680mm 炉管 （铬钼钢） φ38×6.3 废锅 ： φ2900×40000
6.3.粗合成气 粗合成气CO+H2成本（元/NM3） 成本（ 粗合成气
项目 原料煤 添加剂 燃料及动力 人工费 制造费 销售及管理费 合计 成本 0.081 0.003 0.061 0.02 0.105 0.014 0.264
5.投资及单位成本 投资及单位成本
单炉日投煤量2000吨SCGP气岛投资. 范围:空分（4.8万Nm3/h）、煤气化装置(含煤贮 运及粉体工程) 投资: 空分装置： 2.3亿元 煤气化装置(含软件): 4.6亿元（全套引进） 气岛总投资: 8.6亿元
6. 湖北双环壳牌煤气化炉示 范装置的情况
6.1. 规模 日处理煤量1000吨，一台炉，产气量 CO+H2：5.5×104Nm3/时。补充氧气， 建1万Nm3/时空分(投资约为4000万元)。
鲁奇炉、shell、德士古、恩德炉、灰熔炉等气化炉工艺性能比较
几种常见煤气化炉的工艺性能比较德士古、壳牌、GSP气化炉具体参数比较名称Texaco Shell GSP原料要求(1)烟煤、无烟煤、油渣；(2)粒经40%～45%<200目；(3)水煤浆质量分数>60%；(4)灰熔融性温度<1350℃；(5)灰份<15%(1)褐煤-无烟煤全部煤种；(2)粒经90%<100目含水2%干粉煤(褐煤8%)；(3)灰熔融性温度<1500℃；(4)灰份8%～20%(1)褐煤-无烟煤全部煤种、石油焦、油渣、生物质；(2)粒经250μm～500μm含水2%干粉煤(褐煤8%)；(3)灰熔融性温度<1500℃；(4)灰份1%～20%气化温度/℃1450～1600 1450～1600 1450～1600 气化压力/MPa 4.0～8.0 4.0 4.0气化炉特点水煤浆供料，顶部单喷嘴。
热壁Al2O3-Cr2O3-ZrO2耐火衬里，冷激流程(用于IGCC时有废锅流程)，除喷嘴外全为碳钢干煤粉供料，下部多喷嘴对喷。
承压外壳内有水冷壁，废锅流程，充分回收废热产蒸汽。
材质碳钢、合金钢、不锈钢。
干粉煤供料，顶部单喷嘴。
承压外壳内有水冷壁，激冷流程。
由水冷壁回收少量蒸汽，除喷嘴外材质全为碳钢。
投煤2000t/d 单台气化炉尺寸/mmφ内＝4500标准炉：φ外＝2794和φ外＝3175(投煤800t/d)H＝11500φ内＝4600(投煤2300t/d)H＝31640φ内＝3500H＝17000耐火砖或水冷壁寿命/a1 20 20喷嘴寿命60d 1a～1.5a 10a前端部分1a 60万t/a甲醇气化炉台数4＋1 1(φ内约为5000mm) 2冷激室或废锅尺寸/mm2794 2500 冷激室φ内=3500 除尘冷却方式洗涤干式过滤、洗涤分离＋洗涤出变换温度/℃210 40 220建筑物(不包括变换)装置占地：9100m2高约55m(气化部分)装置占地：9000m2高约85m～90m(气化部分)装置占地：9000m2高约55m(气化部分)。
壳牌煤气化工艺流程简述
壳牌煤气化工艺流程简述首先是煤炭处理环节。
在这个环节中，煤炭通过压碎和干燥处理，使其达到适合气化反应的粒度和湿度要求。
煤炭经过初级破碎后，进入到煤炭的中间仓库，待气化过程需要时，再经过二级破碎、三级破碎等工艺处理，最终得到满足气化反应要求的煤炭颗粒。
接下来是气化反应环节。
在这个环节中，经过煤炭处理后的粒状煤炭进入气化炉中，通过高温和压力下的化学反应，将煤炭转化为一种名为合成气的气体。
合成气主要包括氢气（H2）、一氧化碳（CO）、二氧化碳（CO2）和一些杂质气体（如氮气和甲烷等）。
气化炉内部有适当的温度和气氛控制，以确保煤炭在适宜的条件下进行气化反应，从而获得高质量的合成气体。
第三个环节是气体净化环节。
合成气进入气体净化装置，主要进行一系列化学和物理处理，以去除其中的杂质和有毒物质，提高合成气的质量和纯度。
气体净化装置通常由多个部分组成，如醚洗、硫化物转化、冷凝和吸附等单元。
通过这些处理，可以分离出合成气中的硫化氢、氨、一氧化碳等有害物质，净化后的合成气被用于后续的加氢处理和合成气相变等反应。
最后是变换环节。
合成气进入变换装置后，通过一系列催化反应，将一氧化碳和水蒸气转化为一些有用的烃类化合物。
这些反应通过催化剂的存在，使得一氧化碳和水蒸气分子被活化，发生碳链延长和重整等化学变化，最终产生一定含氢的合成物。
该变换装置主要采用Fisher-Tropsch (FT) 变换技术，能够生产出高标准燃料，如液态燃料或化学原料等。
在整个工艺流程中，有一系列辅助设备和控制系统供给支持。
其中，最重要的设备包括冷凝器、分离器、压缩机和储罐等。
冷凝器主要用于合成气的冷却和水分的回收；分离器用于分离合成气中的有害物质和不同组分；压缩机用于提高气体压力，以便于后续的加工和储存；储罐主要用于临时储存和供给气体。
总的来说，壳牌煤气化工艺流程相对复杂，但通过合理的设计和操作，可以高效地将煤炭转化为高质量的合成气。
这种工艺流程不仅可以提供燃料和化学原料，还能有效促进清洁能源和低碳经济的发展。
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）。
Shell气化炉各岗位工艺流程
Shell气化炉各岗位工艺流程U-1100磨煤及干燥工艺流程煤流程：原煤和石灰石用皮带从电厂送至本工段的V1101碎煤仓和石灰石仓V1102，再通过称重给料机X1101和X1106计量后送至微负压的磨煤机A1101进行碾磨，并被热风炉F1101送过来的189℃的热风所干燥。
在磨机上部的旋转分离器S1102的作用下，温度为105℃、粒度为10—90微米的煤粉和热气一起从磨机顶部出来，被送至粉煤袋式过滤器S1103（大布袋），在此，煤粉被收集下来，分别经旋转给料机X1105和螺旋输送机X1102、X1104送至粉煤贮仓V1201。
热风流程：热气从大布袋S1103上部出来，经循环风机K1102输送至热风炉F1101，用合成气（原始开车时用柴油）将其从105℃加热至189℃，送往磨煤机A1101，然后和煤粉一起进入大布袋，如此循环。
为避免整个热气循环回路中水分的聚集，根据水分分析数据自动从11FV0110处加入污氮降低其露点，如果回路压力上升，部分热气自动从11PV0109A处放空。
如果系统O2含量超标，污氮就会从11FV0105或11FV0106处加入。
U-1200煤加压进料系统工艺流程粉煤从粉煤贮仓V1201通过重力作用进入煤粉锁斗V1204，煤粉锁斗V1204充满后，将其与所有的低压设备隔离，用高压氮气将其压力升至与煤进料罐V1205平衡，再打开煤锁斗与煤进料罐之间平衡管线的连通阀，一旦煤进料罐V1205达到低料位，打开锁斗排料阀12XV0131/0231/0132/0232卸料。
卸料完毕后将锁斗与煤进料罐隔离，将压力分三次卸至接近常压，然后打开锁斗上部的进料阀12XV0133/0233/0123/0223，接受粉仓的煤粉，锁斗充装完毕后，再次充压，等待下一次的卸料信号。
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1 工艺原理
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。
2 工艺流程
目前，壳牌煤气化装置从示范装置到大型工业化装置均采用废锅流程，激冷流程的壳牌煤气化工艺很快会推向市场。
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。
3 技术特点
壳牌干煤粉气化工艺于1972年开始进行基础研究，1978年投煤量150 t／d的中试装置在德国汉堡建成并投入运行。
1987年投煤量250～400 t／d的工业示范装置在美国休士顿投产。
在取得大量实验数据的基础上，日处理煤量为2000 t的单系列大型煤气化装置于1993年在荷兰Demkolec电厂建成，煤气化装置所产煤气用于联合循环发电，经过3年多示范运行于1998年正式交付用户使用。
生产操作表明，煤气化工艺指标达到设计目标，运行稳定。
壳牌干煤粉气化工艺具有如下特点。
（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2000t／d以上，单台气化炉投煤量达2800 t／d的煤气化装置也正在建设中。
（3）碳转化率高
由于气化温度高，一般在1400～1600摄氏度，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。
（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％。
（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。
（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％。
（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。
4 壳牌煤气化技术应用的特殊性
由于壳牌煤气化技术是目前世界上最先进的煤气化技术之一，又是第1次用于生产合成气，而且是首次在中国使用，可借鉴的经验少，具有非常的复杂性、挑战性和特殊性。
（1）流程复杂
煤气化装置流程复杂，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7大工序和公用系统，仅管道仪表流程图（PID）就有100余张1#图纸。
流程虽然复杂，但实践证明装置的开车、停车及运行操控均比较容易。
（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。
由于控制系统设置及组态工作完美，在已投产的壳牌煤气化项目生产运行中没有出现DCS和ESD 控制的问题。
（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。
（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。
（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，但目前五环公司正进行的项目中已对其中部分设备实现国产化。
（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。
（7）项目建设周期和投资
相对来讲，壳牌煤气化项目的建设周期较其他煤气化工艺长，投资也较高。
5 壳牌煤气化技术的工程应用
荷兰Demkolec 253 MW煤气化联合循环发电厂采用壳牌煤气化工艺技术，于1990年开始建设，于1993年建成并顺利投产，试运行3年后转给当地的公用事业部门继续运行。
实践证明壳牌煤气化工艺技术是先进的、可靠的技术。
壳牌公司与湖北双环科技股份有限公司签订的国内第1套煤气化技术
转让协议在2001年6月生效，6年多来已有15家国内企业陆续与壳牌公司签订了技术转让协议（共19台气化炉），生产的产品包括合成氨、甲醇、氢（油品）、聚丙烯、醋酸、聚甲醛等。
国内第1套采用壳牌煤气化技术的生产装置已于2006年5月顺利投产。
到目前为止，共有5家采用壳牌煤气化技术企业的生产装置陆续投入生产运行。
国内采用壳牌煤气化技术的生产装置概况见表。
6 结论
（1）壳牌煤气化技术是目前国际上最先进的洁净煤气化技术之一，具有原料利用率高、消耗低、对资源节约、对环境友好等显著优点。
(2）壳牌煤气化技术用于生产合成气的工程实践是成功的，各项主要操作指标基本达到设计要求，装置运行比较平稳，开车、停车操作灵活方便。
（3）壳牌煤气化技术在中国的成功应用，相关各方在项目设计、采购、施工、试车、生产运行过程中积累了一定的经验，将为中国其他在建的壳牌煤气化项目起到很好的借鉴作用。
（4）壳牌煤气化技术在中国的成功应用，使我国的煤气化技术应用上了一个新台阶，壳牌煤气化技术具有良好的发展前景。