SHELL粉煤加压气化装置运行小结及其与YH粉煤连续成型气化工艺的对比

SHELL粉煤加压气化装置运行小结及其与YH粉煤连续成型气化工艺的对比蒋远华杨晓勤古永红刘晓冯加新姚继烨潘建平(湖北宜化集团有限责任公司宜昌443007) 2008-08-151 SHELL粉煤气化装置运行总结2006年5月17日，我集团所属的湖北双环科技股份有限公司投资7亿多元引进的日投煤900 t的SHELL粉煤气化装置一次开车成功，这是该技术在中国的首次成功应用，我公司也成为是世界上第1家将SHELL煤气化应用于合成氨生产的公司。

该项目的投产，实现了中国造气装置的升级换代。

SHELL煤气化工艺(SHELL COAL GASIFICATION PROCESS)简称SCGP，是由SHELL 公司开发的最新一代的气流床造气技术。

该技术采用膜式水冷壁代替了耐火砖；采用加压气化，设备结构紧凑，气化强度大；采用纯氧气化，气化温度高，碳转化效率高，合成气中有效气(CO+H2)超过90%。

我公司对该技术的引进和应用，在同行业中起到了很好的示范效应。

1.1 SHELL粉煤气化工艺流程简介煤粉和石灰石通过皮带从煤场送来，通过称重给料机按一定比例混合后，进入磨煤机进行混磨，并由热风作为动力带走煤中的水分，再经过袋式过滤器过滤，干燥的煤粉进入煤粉仓中贮存。

从粉仓中出来的煤粉通过锁斗装置，由氮气加压到4.2MPa，并以氮气作为动力送至气化炉前和蒸汽、氧气按一定的比例混合后进入气化炉进行气化，反应温度约为1400～1700℃。

出气化炉的气体在气化炉顶部被循环压缩机送来的冷煤气进行混合激冷到900℃，·然后经过输气管换热器、合成气换热器回收热量后，温度降至300℃，再进入高温高压过滤器除去合成气中99%的飞灰，同时高温高压过滤器间断用高压氮气进行吹扫以保证过滤器的效率。

出高温高压过滤器的气体分为二股，一股进入激冷器压缩机作为激冷气，另一股进入文丘里洗涤器和洗涤塔用高压工艺水除去合成气中的灰并将合成气温度降到150℃左右，出洗涤塔的气体分为三股，一股去激冷压缩机作为激冷气，一股作为火炬及磨煤系统的燃料气，第三股即主物流进入净化系统的变换工序。

在气化炉内产生的熔渣顺气化炉内壁流进气化炉底部的渣池，遇水固化成玻璃状炉渣，然后通过收集器，渣锁斗，定期排放到渣脱水槽，再通过捞渣机送到渣场，作为商品售出。

在高温高压过滤器中收集到的飞灰，经过飞灰气提塔进行气提冷却到100℃后进入飞灰贮罐，作为商品售出。

气化炉膜式壁内和各换热器由泵进行强制水循环，产生的5.4MPa蒸汽一起进入汽包，进行水气分离后进入蒸汽总管。

1.2 SHELL气化装置运行情况总结1.2.1 气化装置运行记录因为SHELL煤气化在原始设计上有一些问题，另外该技术在世界上投入商用的只有1家用于发电的公司，可供借鉴的运行经验少，我们在最初的运行过程中遇到了一系列的问题，让我们花了一定的时间去消化和吸收，而这一个过程实际上也是一个自主创新的过程。

经过我公司工程技术人员的努力，运行过程中出现的问题被逐一解决，同时我们在技术上也实现了一系列的创新，如烧嘴罩的自主研发，核心设备激冷压缩机的在线倒车等；我们一直致力于实现设备的国产化，在装置设计建设初期，我们通过比较论证，部分设备没有采用进口设备，在开车成功后，我们又和科研院所合作，开发了具有中国自主知识产权的煤烧嘴罩等重要设备。

以下对我公司SHELL煤气化装置运行1年多以来造成系统停车的原因进行统计和分析，以供业内同行参考和借鉴。

SHELL煤气化装置从2006年5月17日开车至2007年8月31日共运行472d，期间共停车28次。

装置的主要停车原因及次数统计如表1所示：1.2.2 停车原因分析及处理办法烧嘴罩漏会造成工况恶化引起渣系统堵，所以这两条归并为一个因素。

烧嘴罩漏的主要原因有：(1)原始设计原因；(2)二氧化碳控制较高导致炉温偏高：(3)煤烧嘴波动大，炉内反应不稳定。

根据上面原因，宜化集团接管双环后进行了一系列的改造措施：(1)烧嘴罩设计改造。

(2)调整二氧化碳的控制指标，降低炉内反应温度。

(3)控制进磨煤机的原煤质量，振动筛除渣，精心操作保证烧嘴稳定运行。

采用以上措施后，2007年以来的8个月没有出现过烧嘴罩漏导致停车事故。

4月份破渣机故障，模拟运行期间渣系统仍然下渣正常。

压缩机故障共导致系统6次停车。

特别是2007年以来的四次停车中有两次是压缩机的原因引起的。

压缩机运行周期已成为影响气化炉连续稳定运行的主要因素。

现在事业部和片区针对压缩机制定了严格的责任制度，操作工每小时巡检一次，每班排污4次，严格控制密封气压差及油温，密切关注放空气压力，确保压缩机的稳定运行。

外部原因停车5次，其中氧气掉压占了3次。

虽然2007年没有出现外部原因停车，但是氧机、氮机还是出现过几次问题，有几次减负荷。

由于氧气和气化炉压差联锁，氧气突然掉压很可能在来不及减负荷时就直接停车。

这就要求空分工段密切注意氧机、氮机的运行情况，在有可能出现问题时要提前联系煤气化工段减量处理，防止停车。

外部泄露分突然漏大和逐步漏大两种。

要加强巡回检查，让漏点比较小时就及时发现及时处理，避免发展成不必要的停车。

突然漏大要根据实际情况妥善做好工艺处理，保证人员和设备的安全。

合成气冷却器超温，只在开车初期出现过此问题，停车后合成气冷却器清出大量积灰。

这主要是由于开车初期工艺指标控制不好导致的。

现在工艺指标逐步调整优化，此现象基本得到控制。

调和水流量低导致系统连锁停车的情况出现过1次。

后来通过加强巡检，保证P-1304水泵的稳定运行，控制好调和水的温度和压力，此类情况没有再发生。

HTHP飞灰过滤器漏导致了系统4次停车，此问题造成的后果比较严重。

2007年1月9日停车更换了2组共96根陶瓷过滤元件，其他10组也可能有不同程度的堵塞。

2007年5月份以来的三次停车都与HTHP过滤器漏有关系。

2007年7月15日全厂停车大修时，我们对HTHP过滤器576根陶瓷过滤管全部进行了更换，现在HTHP过滤器运行状况良好。

1.3 小结SHELL粉煤气化装置经过1年的运行，工艺控制逐步优化，生产制度逐步完善，现在生产状况也1天比1天稳定。

28次停车中2007年一共只有7次，并且停车检修的时间也有了大幅的缩短。

2007年平均每次运行时间都超过了1个月，并且连续运行时间也不断增长，相信随着我们对该气化工艺研究的不断深入、运行经验的不断积累，该装置的运行效益也会不断提高。

2 SHELL粉煤加压气化工艺与YH粉煤连续成型气化工艺的对比YH粉煤连续成型气化工艺是我集团在原有的固定床间歇气化装置上经过一系列改进和创新所开发的一种新型气化技术，该方法通过粉碎、制液、沤化、制湿型煤、型煤烘干及造气等生产流程实现煤的连续成型气化，在生产过程中采用自动加焦、自动下渣和排灰，并用DCS系统对生产各工序进行控制，使整个造气过程实现不停炉和自动化操作，劳动生产率大幅度提高，所需要的操作人员数量大幅降低，现场环境得到根本改善，大幅减少了对环境的污染。

2.1 两种气化工艺的对比以下我们从碳转化率、热能回收、电耗、煤耗等几个方面，对SHELL粉煤气化技术和YH粉煤连续成型气化技术进行对比。

(1)碳转化率SHELL粉煤气化工艺流程大体上可以分为粉煤制备、粉煤输送、气化、气体净化4部分，以干粉煤为原料，纯氧作为气化剂，液态排渣，渣含碳0.3%，碳转化率约99%。

YH粉煤连续成型气化工艺流程大体可分为型煤制备、型煤烘干、气化、气体净化、烟气废热回收(三气锅炉)、渣处理6部分，其以粉煤为原料，经成型后，空气作为气化剂，固态排渣，渣含碳15%左右，渣中残碳经筛分后返回锅炉作为燃料，渣和灰均销售给水泥厂制水泥。

造气碳转化率为90%，综合碳利用率达到100%。

(2)热能回收SHELL气化工艺高温煤气通过水冷壁，合成气冷却器回收热能，吨氨回收蒸汽1.4t。

对煤气的洗涤温度为330℃，经过洗涤后煤气150℃左右去后工段，能量回收率83%。

150℃煤气去变换炉副产1t蒸汽/tNH3。

YH粉煤连续成型气化工艺高温煤气通过蒸汽过热器、显热回收，和气化炉夹套回收热能，烟气热能通过三气废热锅炉回收。

吨氨回收蒸汽2.45t(气化炉夹套0.7t，显热回收0.25t，三气锅炉1.5t)。

煤气经水洗涤，由130℃降到40℃去后工段。

(3)电耗SHELL气化用纯氧作气化剂，需要庞大的空分系统，造气吨氨耗电达到650kwh。

YH粉煤连续成型气化工艺用空气作气化剂，不需要空分。

造气吨氨耗电不到100kwh。

(4)煤耗SHELL粉煤气化工艺设计吨氨耗煤1.3t，实际运行1.5～1.6t，渣可直接作为水泥厂的材料。

YH粉煤连续成型气化工艺吨氨耗实物煤1.5t。

固态排渣中含有15%的残碳，目前采用渣筛分的方法对残碳综合利用，筛出的煤返回到燃煤锅炉作为燃料。

燃煤锅炉的渣，含碳为0.03%，所有的渣和灰都一起卖给水泥厂作为原材料，得到了充分利用。

(5)环保SHELL粉煤气化工艺，需要将煤粉碎到0.1mm，所以球磨车间粉尘较高。

气化炉出来的气体夹带有大量粉尘，干灰的生成量较大，这部分干灰不好处理，且易堵塞飞灰分离系统。

煤气需经高压水洗冷却，废水需闭路循环使用。

开停车时，煤气火炬放空，未经脱硫、污染大气。

YH粉煤连续成型气化工艺只需要将煤粉碎到3 mm，然后成型。

在粉碎和烘干过程有一定粉尘，但粉尘量较小。

生成的煤气经水洗冷却，造气系统出口气体温度较低。

造气循环水闭路循环，只有少量外排，排放的废水经过细菌生化处理，达到排放标准。

造气的烟气中含有一定的二氧化硫，经过脱硫处理，二氧化硫和氧化氮达标排放。

(6)投资对年产100kt合成氨项目的造气部分，采用SHELL粉煤气化工艺需投资2.5亿元人民币以上；YH粉煤连续成型气化工艺投资只需1500万元。

(7)建设周期SHELL粉煤气化工艺关键技术(喷嘴、阀门)需要进口，建设周期一般3年；YH粉煤连续成型气化工艺设备均为国内制造，设备简单，只需要半年即可建成。

2.2 小结通过以上对比可以看出，我公司开发的YH粉煤连续成型气化工艺虽然在碳转化率上比SHELL粉煤气化技术略低，但在电耗、煤耗、设备投资等几个方面均可以与其相媲美，甚至更具优势。

因此通过进一步推进技术革新，YH粉煤连续成型气化技术仍然是现阶段较为符合我国国情的气化技术。