介绍壳牌粉煤气化技术应用情况

SHELL粉煤加压气化技术特点和不足
3、氧耗低。采用干煤粉进料，与水煤浆气化相比， 不需在炉内蒸发水分，氧气用量因而可减少，从 而降低了成本。配套空分装置规模相对减小，投 资也可相应降低。
4、气化炉采用水冷壁结构，无耐火砖衬里。水冷壁 设计寿命按25年考虑。正常生产维护量很小，运 行周期长，也无需设置备用炉。商业化运行单台 炉日处理煤量已达2000多吨，目前，正在设计更 大规模的装置。
煤化集团SHELL煤气化装置试运行情况
河南煤化集团煤化集团公司年产50万吨甲醇气化 装置于2004年4月与壳牌公司签订煤气化技术转 让合同 ，同年9月生效。2005年元月奠基，2008 年5月21日，气化装置化工投料一次成功，同年5 月25日，甲醇装置全流程打通，生产出合格甲醇。 7月5日，二氧化碳气体成功并入气化系统，和氮 气一起混合加压输送煤粉，最后二氧化碳含量达 到83%以上，气化系统一直很稳定。这是国内乃 至国际在壳牌煤气化技术上第一个实际应用二氧 化碳气体加压和输送煤粉。
50万吨甲醇项目典基仪式
2005年元月
壳牌煤气化工艺审查研讨
安装中的气化炉和气化柜架
壳牌气化炉吊装
壳牌煤气化装置夜景
壳牌专家分析运行情况
年产50万吨甲醇主装置
年产50万吨甲醇主装置夜景
煤化集团SHELL煤气化装置试运行情况
SHELL粉煤加压气化技术关键设备介绍
气化炉本体内气化成的合成气从气化炉顶部流出， 利用来自干洗和湿洗经过过滤的“冷态”混合合 成气进行急冷，将合成气温度降低到900℃左右， 再经急冷管、气体输送管道、气体返回室GRC到 气化炉合成气冷却器SGC段(废热锅炉)进一步冷 却到340℃。合成气冷却器SGC属于水管型冷却 器，含有一个过热器和两个中压蒸汽发生段(3个 蒸发器管束)。
SHELL粉煤加压气化技术特点和不足
壳牌粉煤气化工艺特点具体表现在：
1、采用干煤粉作气化原料，惰气作为输送载体，操 作安全。对煤种的适应性比较广泛，从较差的褐 煤、次烟煤、烟煤到石油焦均可使用；对煤的灰 熔点适应范围比其它气化工艺更宽，即使是高灰 分、高水分、高熔点、高硫的煤种也能使用。
2、气化温度高，一般在1400～1600℃，碳转化率 高达99%，合成气质量好。煤气中甲烷含量极少， 不含重烃，有效气成份CO+H2达到90%。因有效 气组分高，煤气总量有所减少，因而气化消耗煤 量也可降低，下游投资可减少。
SHELL煤气化技术在国内应用情况简介
2001年湖北双环科技股份有限公司为国内第 一家与壳牌签订SCGP技术许可合同，至今已签订 19个合同、23套SCGP气化工艺。主要用于大型化 肥企业进行氮肥原料及动力结构调整改造，即采 用大型气流床粉煤气化工艺，替代油气化和小型 固定床无烟块煤气化工艺，生产合成氨和甲醇， 并用于国内首套煤制油项目的制氢装置。气化炉 生产合成氨和甲醇都是在中国第一家实现，即， 中国是全世界首家把壳牌炉用于氮肥生产的国家。
碱
激冷气压缩机 火炬 蒸汽喷射器 热风炉 补充水 J1601
洗涤塔
合成气出界区
1700单元
P-1601A/B 水
1700单元 初步水处理系统工艺流程简图
1600/1700 3000/3100 3100
V-1702
8
N2 1600
酸
V-1704
3
1400 酸
V-1701 C-1701
1
T-1702
S-1701
SHELL粉煤加压气化技术特点和不足
7、对环境影响小。气化过程无废气排放。渣池收集 并通过锁斗系统降压送出的渣和干洗除尘中被过 滤除去又经气提及冷却后送出的飞灰含碳低，可 作为水泥等建筑材料，堆放时也无污染物渗出， 对环境不会造成污染。气化污水不含焦油、 酚等， 容易处理，需要时可作到零排放。
8、自动化程度高，操作方便，调节稳定、灵活。
SHELL粉煤加压气化技术关键设备介绍
该灰渣层能够覆盖炉壁的内表面，并且由于陶瓷 耐火衬里和水冷壁之间良好的导热性能而固化。 固化的灰渣层能够保护气化炉，防止炉壁受到煤 气化时形成的熔渣侵蚀，而熔渣则沿着炉壁朝下 运动，通过底部的排渣口掉落到渣池中。这种膜 式水冷壁上保持一种强制的冷却水循环，吸收的 热量则用来生成中压蒸汽。由于高温和熔渣气化， 该工艺碳转化率高达>99%。而且，高温气化确保 了在粗合成气中不含重烃。
煤粉
煤粉储仓 V1201A/B
煤粉仓装 料袋滤器
S1201A/B
煤粉锁斗 V1204A/B
煤粉给料仓 V1205A/B
气化炉煤烧嘴
1300单元 气化、急冷及冷却系统流程简图
汽包V-1304 锅炉给水
激
合 中压过热蒸汽
冷成
中压
强制
循环
水泵
蒸汽
P-1301A/B/C 氧气
煤粉
管气
激冷
气 冷却 化 气器
激冷气
水
灰 酸 U1700
滤饼
1100单元 磨煤及干燥系统流程简图
碎煤仓 V1101A/B
煤粉袋式过滤器 S1103A/B
石灰石仓 V1103
称重给煤机 X1101A/B
磨煤机 A1101A/B
粉煤到 V1201A/B
循环风机 K1102A/B
放空
热风炉 F1101A/B
1200单元 煤粉加压及输送系统流程简图
SHELL粉煤加压气化技术的发展进程
尤其在Demkolec电厂，截止到2000年8月，得 到了下列一些初步操作经验： • 14种煤种(部分混合煤)气化成功。 • 每一设计状况的所有效率/公用消耗。 • 设计负荷40-100%之间的操作数据收集。 • 煤气化联合循环发电ICGCC累计运行24000小时。 • 环保性能优于环保限定性能。
SHELL粉煤加压气化技术特点和不足
9、对制甲醇的壳牌煤气化技术，用二氧化碳气体加 压和输送煤粉，效果明显优于用氮气加压输送。 从煤粉系统的工艺参数、气化炉运行状况、合成 气组份等方面可体现。
Shell粉煤加压气化技术有鲜明的优点，也存在一些 不足：
1、气化炉和废热锅炉结构复杂、加工难度较大，投 资也较大。一些主要设备、阀门、仪表依赖进口， 成本也较高。
SHELL煤气化技术在国内应用情况简介
与壳牌签订的19个合同中。第一批，五家5套： 双环、柳州和中石化三套；第二批，六家7套：中 原、永煤一期等；其余为第三批。前两批均已于 去年之前投产。第三批今年年底有望部分投产。
• 第一批引进的Shell气化装置，最早于2006年5月 开车成功，到目前最长运行周期都在100天以上， 最好的120天，负荷100%。
• 第二批引进的Shell气化装置，最早于2008年4月 开车成功，目前最长运行周期60天，负荷100%。
SHELL粉煤加压气化技术工艺流程介绍
急 冷 气
MP饱和汽
煤 磨煤
干燥
滤 饼
强制水 氧气+蒸汽
粉煤 加压
加压 载气
MP饱和汽
输气管
急 冷 管
合 成 气
冷
气
却
化
器
炉
膛
Leabharlann Baidu渣池
MP饱和汽 MP过热汽
干法 除尘
飞灰
湿法 洗涤
酸 泥 水
除渣 系统
渣泥水 渣
初步水 处理
合成气到 后续工序
尾气、废水 到后续工序
图1 壳牌煤气化工艺流程示意图
SHELL粉煤加压气化技术工艺流程介绍
Shell粉煤加压气化技术包含主装置7个单元 和公用工程7个单元。下面简单介绍壳牌煤气化主 装置7个单元流程：
壳牌煤气化主装置
1100单元 1200单元 1300单元 1400单元 1500单元 1600单元 1700单元
SHELL粉煤加压气化技术及 煤化集团气化装置试运行情况
目录
一、SHELL粉煤加压气化技术的发展进程 二、SHELL粉煤加压气化技术在国内应用情况简介 三、SHELL粉煤加压气化技术工艺流程介绍 四、SHELL粉煤加压气化技术关键设备介绍 五、SHELL粉煤加压气化技术特点和不足 六、煤化集团SHELL粉煤加压气化装置试运行情况
磨煤及干燥系统 煤粉加压及输送系统 气化、急冷及合成气冷却系统 渣脱除系统(除渣) 干灰脱除系统(干洗) 湿灰脱除系统(湿洗) 初步水处理系统
壳牌煤气化工艺 主装置工艺流程方框图
燃料 石灰石
N2/CO2 蒸汽
氧气
CO2
U1100 原煤
U1200
U1300
滤饼
U1400
水 渣
N2 U1500
碱
合成气 U1600
SHELL粉煤加压气化技术的发展进程
2、发展进程 壳牌的气化技术可以追溯到20世纪50年代，
当时第一套气化装置是用油作原料，为SGP工艺， 现在全世界已拥有150多台SGP气化炉。
在油气化经验基础上，壳牌从1972年开始发 展煤气化技术。1976年，煤气化工艺SCGP已达 到一定水平，并建立一套处理煤量为6T/D的试验 厂，利用该装置一共试验了30多个煤种。
SHELL粉煤加压气化技术特点和不足
壳牌煤气化技术采用干粉煤加压气化，是当今最 洁净利用煤炭资源的国际先进技术之一。干煤粉 多烧嘴进料，高温高压气化，废热锅炉冷却，具 有调幅能力强、碳转化率高、氧耗低、冷煤气效 率和热效率高、煤气品质好、有效气体CO+H2含量 高、烧嘴寿命长，气化炉内无耐火砖衬里和转动 部件，维护量少，连续运转周期长，无需备用炉、 单炉生产能力大、 煤种适应性广、环保性能好等 特点。已运用于联合发电、生产合成氨、甲醇等 行业。
水到1700单元
输渣皮带 X-1403
渣场
1500单元 干灰脱除系统流程简图
飞灰过滤器 S/V-1501
合成气
激冷气压缩机 1600单元
飞灰锁斗 V-1502
飞灰气体冷却罐 V-1504A/B
飞灰中间储仓 V-1505 排灰仓泵 V-1508
灰库
1600单元 湿灰脱除系统工艺流程简图
合成气
文丘里 洗涤器 J1602
SHELL粉煤加压气化技术特点和不足
2、SGC段过热器设计有待进一步优化。SGC存在 一定结垢现象。
3、一些管材选材有些困难。如湿洗出口相关管线。
4、国内工程经验和操作经验有待进一步提升。试车 和初期开车困难较大。气化炉操作温度控制较难， 温度无法直接测量，凭有关参数和经验来控制， 有一定的难度和风险。同时，虽然第一批引进的 厂家最长周期都达到了100天以上，但连续长周 期的不多。影响长周期的主要原因，造成装置停 车的因素并不是壳牌煤气化技术本身，而是配套 设备、装置和其它公用工程造成的。
SHELL粉煤加压气化技术的发展进程
并且， SCGP工艺很快应用于工业生产，相 继在下列三个厂家得到检验： • KVA，汉堡，德国。(投煤150T/D，1978年) • SCGP-1，Houston，美国。
(投煤220-360T/D，1983年) • Demkolec，Buggenum，荷兰。
(投煤约2000T/D，1989年)
3100 锅炉
V-1703
6
S-1702
9
滤饼
5 2
4
蒸汽
SHELL粉煤加压气化技术关键设备介绍
壳牌煤气化工艺装置SCGP气化部分的关键设备 是气化炉，包括气化炉(气化炉、气体急冷、急冷 管和渣池)；气体输送管道；合成气冷却器(气体 返回室、膜式水冷壁和过热器/蒸发器管束)。气化 炉本体是一台膜式水冷壁反应器，安装在一个压 力容器内部。膜式水冷壁反应器内表面安装有一 种导热的陶瓷耐火衬里材料。在气化炉运行期间， 在陶瓷耐火衬里材料表面形成一定厚度的灰渣层。
敲击器
炉 V-1302
V-1301
合成气
渣
1400单元 渣脱除系统流程简图
渣 破渣机 X-1401 渣收集器 V-1402
渣锁斗 V-1403 充满液水 高压补充水
渣池冷却器 渣池 E-1401
P-1401A/B
旋液分离器 S-1403
1700单元
P-1402A/B
V-1402
捞渣机 X-1402
SHELL粉煤加压气化技术特点和不足
5、每台气化炉设有4个两对对置烧嘴，生产负荷调 节比Texaco单个烧嘴更为灵活，范围也更宽。 Shell烧嘴保证寿命为8000小时，目前运行已超过 16000小时。烧嘴的使用寿命长，也是气化装置 能长期运行的一个重要保证。
6、热效率高。Shell煤气化的冷煤气效率达到78～ 83%，其余约15%副产高压或中压蒸汽，总的原 料煤的热效率达98%，处于很高水平。
SHELL粉煤加压气化技术的发展进程
1、发展背景
20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。