四种煤气化技术及其应用
国内最全的煤气化技术简介
国内最全的煤气化技术简介（最新整理）本文收集、整理、并汇总了国内当前大多数煤气化工艺（包括水煤浆、干煤粉、碎煤等加压气化工艺；固定床、流化床、气流床气化工艺；激冷流程、废锅流程；水冷壁、耐火砖等冷壁炉和热壁炉型），可作为煤化工、煤气化专业技术人员参考资料，是目前网络上公开交流的较为全面的一篇资料。
1、“神宁炉”粉煤加压气化技术（宁夏神耀科技有限责任公司）以高旋流单喷嘴大通量粉煤加压气化炉为目标载体，以多煤种理化特性数据为基础，构建了气化炉流场、传热分析等模型；基于燃烧器强动量传导机制，揭示了顶置式旋流气化场湍流燃烧的动力学机理；揭示了氧气和煤粉的强化反应规律，独创了高效无相变水冷壁反应室与“沉降-破泡式”激冷室相耦合的气化炉。
“神宁炉”干粉煤气化技术能源转化效率高，有效气成分≥91%，碳转化率≥98.5%。
固体灰渣好处理，灰渣中不含苯、酚、焦油等大分子有机物废物。
气化系统吨煤污水排放量控制在0.4—0.5t，废水处理后可完全回用。
高效、中空、高能点火系统，实现高压、惰性环境下点火成功率98%以上。
采用组合式燃烧器通道结构，控制火焰形成，确保气化炉内壁挂渣均匀。
2、“科林炉”CCG粉煤加压气化技术（德国科林工业技术有限责任公司）技术特点：（1）煤种适应性广：适用于各种烟煤、无烟煤、褐煤及石油焦等，对强度、热稳定性、结渣性、粘结性等没有具体要求。
对高灰分、高灰熔点、高硫含量的“三高”煤等低品质的煤种拥有很好的工业化业绩。
（2）技术指标高：因燃烧器采用多烧嘴顶置下喷的配置方式，原料在气化炉内碰撞混合更加充分，气化炉炉膛及顶部挂渣均匀，可实现较高的气化温度（1400～1700℃），碳转化率高达到99%以上，合成气中不含重烃、焦油等物质，有效合成气成分90～93%，冷煤气效率80～83%。
（3）投资低：根据项目规模不同，可提供日投煤量750吨/天至3000吨/天的不同气化炉炉型设计，主要设备制造已完全实现国产化，整个装置的投资建设成本低，建设周期短。
煤气化技术的基本原理
煤气化技术的基本原理煤气化是一种将煤转化为合成气（Syngas）的技术，合成气是由氢气（H2）、一氧化碳（CO）和少量的甲烷（CH4）、二氧化碳（CO2）组成的气体混合物。
煤气化技术的基本原理是通过高温和压力将煤与氧气（或水蒸气）反应转化为可燃气体。
1.干煤气化：干煤气化是指在缺乏水蒸气的条件下，将煤转化为合成气。
在干煤气化过程中，煤被分解成固体炭和气体产物。
首先，煤被加热至高温，煤中的有机物质开始分解。
然后，产生的气体与煤中残留的炭反应，生成合成气。
2.水煤气化：水煤气化是指在存在水蒸气的条件下，将煤转化为合成气。
在水煤气化过程中，水蒸气与煤反应，生成氢气和一氧化碳。
水煤气化通常在高温和高压下进行，以提高反应效率和产气质量。
3.煤热解：煤热解是将煤在缺乏氧气的条件下加热，使其发生裂解反应，产生可燃气体。
煤热解可以通过煤干馏或焦化过程实现。
在煤热解过程中，煤中的有机物质被分解为固体炭、液体烃和气体产物。
液体烃和气体产物可以进一步加工提炼为石油产品或作为燃料使用。
1.碳气化反应：C+H2O->CO+H2煤中的碳与水蒸气反应，生成一氧化碳和氢气。
这个反应是煤气化过程中生成合成气的主要途径之一2.碳气化反应：C+2H2->CH4煤中的碳与氢气反应，生成甲烷。
这个反应也可以在煤气化过程中生成合成气。
3.热解反应：C->C+C煤中的高分子有机物质在高温下发生裂解反应，生成固体炭。
煤气化技术的应用广泛，可用于生产合成气、液体燃料、化学品和氢气等。
合成气可用于发电、制造合成燃料、合成化学品和进行化学反应。
煤气化技术在能源转型和减少对化石燃料的依赖方面具有重要地位。
然而，煤气化技术也面临一些挑战，如高能耗、环境污染和废弃物处理等问题。
因此，在推广和应用煤气化技术时，需要综合考虑技术、经济和环境等方面的因素。
煤气化技术
煤气化技术煤气化技术是清洁利用煤炭资源的重要途径和手段。
目前，国内自行开发和引进的煤气化技术种类很多，但总体上可以分为以下三大类：一、移动床气化技术以鲁奇为代表的加压块煤气化技术。
鲁奇加压气化技术是由联邦德国鲁奇公司于1930年开发的，属第一代煤气化技术，技术成熟可靠，曾是世界上建厂最多的煤气化技术。
鲁奇气化技术是制取城市煤气和合成气装置中的心脏设备。
它适应的煤种广﹑气化强度较大﹑气化效率高。
鲁奇气化技术的特点为：采用碎煤加压式供料方式，即连接在炉体上部的煤锁将煤块升压，加入气化炉的预热层，然后，下移至反应层，煤在反应层气化，反应热量取自于气化剂与燃烧形成的燃烧层。
产生的粗煤气从出口排出。
炉篦上方的灰渣从底部出口排到下方连接的灰锁中，所以气化炉与煤锁﹑灰锁构成了一体的气化装置。
鲁奇炉的代表炉型即第三代MARK－IV型Ф3800mm加压气化炉, 炉体由内外壳组成，其间形成50mm的环形水冷夹套，用作保护炉的过热和产生蒸汽，结构更为合理的炉型。
鲁奇公司为河南义马、大唐克旗等制做了多台鲁奇式气化炉。
图1 鲁奇加压块煤气化装置二、流化床气化技术以恩德炉、灰熔聚为代表的气化技术。
恩德炉粉煤流化床气化技术是朝鲜恩德“七.七”联合企业在温克勒粉煤流化床气化炉的基础上，经长期的生产实践，逐步改进和完善的一种煤气化工艺。
灰融聚流化床粉煤气化技术根据射流原理，在流化床底部设计了灰团聚分离装置，形成床内局部高温区，使灰渣团聚成球，借助重量的差异达到灰团与半焦的分离，在非结渣情况下，连续有选择地排出低碳量的灰渣。
目前，中科院山西煤化所山西省粉煤气化工程研究中心开发的加压灰熔聚气化工业装置已经成功应用于晋煤集团天溪煤制油分公司1 0万吨/年煤基MTG合成油示范工程项目，该项目配备了6台灰熔聚气化炉（5开1备），气化炉操作压力0.6MPa，日处理晋城无烟煤1600吨，干煤气产量125000Nm3/h（配套30万吨/年合成甲醇）。
煤炭气化技术的创新与应用
煤炭气化技术的创新与应用煤炭气化技术是一种将煤炭转化为可用气体或液体燃料的工艺。
随着能源需求的增加以及环境问题的日益严重，煤炭气化技术的创新与应用变得尤为重要。
本文将探讨煤炭气化技术的创新方向以及其在实际应用中的意义。
1. 煤炭气化技术的创新方向煤炭气化技术的创新主要体现在以下几个方面：1.1 高效气化工艺的研发传统的煤炭气化工艺存在能源利用率低、燃气质量不高等问题。
因此，研发高效气化工艺是煤炭气化技术创新的重要目标之一。
高效气化工艺能够提高煤炭的气化效率，减少能源的浪费，并且产生的燃气质量更高，更适用于工业生产和发电。
1.2 新型催化剂的研究与应用催化剂在煤炭气化过程中起到重要的作用，可以加速反应速率，降低反应温度，提高产物的选择性。
因此，研究和应用新型催化剂是煤炭气化技术创新的另一个重要方向。
新型催化剂可以改变传统气化工艺的条件，提高反应效果，并且降低催化剂的使用成本。
1.3 燃气产生的再利用传统的煤炭气化过程中，产生的燃气往往没有得到充分利用。
燃气中含有丰富的一氧化碳和氢气等可再利用的气体，可以用于合成燃料、化工原料等领域。
因此，研究如何有效地利用燃气是煤炭气化技术创新的重要课题之一。
2. 煤炭气化技术的应用意义煤炭气化技术的创新和应用对能源产业和环境保护都有着重要的影响。
2.1 提高能源利用效率通过创新气化工艺和利用高效催化剂，可以提高煤炭气化的能源利用率。
这意味着相同数量的煤炭可以产生更多的气体或液体燃料，解决了能源供应紧张的问题。
2.2 减少环境污染传统的燃煤发电过程中会产生大量的二氧化碳、硫化物、氮氧化物等有害气体和固体废弃物。
而煤炭气化技术可以实现高效清洁燃烧，减少污染物的排放。
此外，煤炭气化技术还可以将煤炭中的二氧化碳捕获并封存，减缓温室气体的排放，有利于环境保护。
2.3 促进经济发展煤炭气化技术的创新和应用可以促进煤炭资源的综合利用，拓展煤炭产业的发展空间。
同时，由于煤炭气化技术可以产生丰富的气体或液体燃料，还可以替代石油和天然气的使用，减少对进口能源的依赖，提高能源安全性。
简述煤的气化原理及其应用
简述煤的气化原理及其应用气化原理煤的气化是什么？煤的气化是将煤转化为气体燃料的过程。
这个过程涉及将煤暴露在高温和压力下，以生成可燃气体，如合成气、甲烷和一氧化碳。
煤的气化原理煤的气化基于化学反应，主要包括以下步骤： - 干馏：煤首先在低温下进行干馏，水和挥发性物质从煤中分离出来。
- 热解：在高温下，煤分子中的碳-碳键和碳-氢键断裂，生成一系列的气体和固体产物。
- 气化：煤在高温下与气体或氧气反应，生成一氧化碳和氢气。
气化反应类型煤的气化反应可以分为两种类型： 1. 干燥气化：在缺乏氧气的情况下进行，主要生成气体燃料。
2. 部分氧化气化：在氧气供应充足的条件下进行，同时生成气体燃料和燃烧产物。
煤气化的优势煤气化作为一种煤的加工技术，具有以下优势： - 煤气化产生的气体燃料可以替代传统石油和天然气，减少对有限石油资源的依赖。
- 煤气化可以生产醇、酮和醚等多种化学品，用于化工生产或作为原材料。
- 煤气化产生的一氧化碳可以用作合成气、合成醇和化肥等化学产品的原料。
- 煤气化可以减少污染物的排放，如二氧化碳和硫化物。
煤气化应用煤气化技术在不同领域有广泛的应用，包括以下几个方面：煤化工煤气化可以产生丰富的化学品，例如合成氨、合成甲醇、合成酮和合成醇等。
这些化学品被广泛应用于化肥、塑料、合成纤维、橡胶、染料等领域，推动了煤化工产业的发展。
煤燃气和城市煤气煤气化技术可以用来生产城市燃气，用于居民和工业领域的供热和燃料。
在过去，城市燃气主要来源于煤炭气化。
随着天然气的普及，煤燃气的应用逐渐减少。
电力和能源煤气化可以用于发电，特别是在没有天然气和石油资源的地区。
合成气可以用于燃烧，发电厂可以利用合成气发电。
此外，合成气还可以用于燃料电池，产生清洁的电能。
替代石油和天然气近年来，由于石油和天然气价格的不稳定和供应的限制，煤气化作为一种煤的转化技术，被认为是一种替代石油和天然气的重要手段。
通过煤气化，可以将煤转化为液体燃料，例如合成油和合成柴油。
各种煤气化技术介绍
CO CO + H2 CO2 + H2
C + H2 CO + H2 CO + H2 CO2 + H2
CH4 CH4 + H2O CH4 + CO2 CH4 + H2O
由上面的反应可以看出：反应物主要是碳、水蒸气、二氧化碳和二次反应产物中的氢气；生成物主要是一氧化碳、氢气、甲烷、二氧化碳、氮气（用空气怍气化剂时）和未分解的水蒸气等。常压下气化主要的生成物是一氧化碳、二氧化碳、氢气和少量的甲烷，而加压气化时的甲烷和二氧化碳的含量较高。 还原层厚度一般控制在300～500mm左右。如果煤层太薄，还原反应进行不完全，煤气质量降低；煤层太厚，对气化过程也有不良影响，尤其是在气化黏结性强的烟煤时，容易造成气流分布不均，局部过热，甚至烧结和穿孔。 习惯上，把氧化层和还原层统称为气化层。气化层厚度与煤气出口温度有直接的关系，气化层薄出口温度高；气化层厚，出口温度低。因此，在实际操作中，以煤气出口温度控制气化层厚度，一般煤气出口温度控制在600℃左右。
国内情况
中国于20世纪30至40年代引进UGI炉，195பைடு நூலகம்年后改烧无烟煤，主要
1
用于制氨和甲醇，最多时候有千余家使用数千台炉子，主要原料是无烟
煤和土焦。当时，UGI炉所生产出来的甲醇大约占全国煤基氨厂总产量的
9/10以上。60年代至今，实现工业化的技术有水煤浆气化（Texaco）、
碎煤加压气化（Lurgi）、灰熔聚流化床气化以及干粉加压气化（Shell）。
煤气化技术
晋煤金石技术处
汇报时间：12月20日
Annual Work Summary Report
煤炭气化技术及其在清洁能源领域的应用
煤炭气化技术及其在清洁能源领域的应用近年来，随着对环境保护和可持续发展的关注不断增加，清洁能源成为了全球能源领域的热门话题。
而在清洁能源的发展中，煤炭气化技术正逐渐崭露头角。
本文将探讨煤炭气化技术的原理、应用以及在清洁能源领域的潜力。
一、煤炭气化技术的原理煤炭气化是一种将固体煤转化为可燃气体的化学过程。
其原理是通过在高温和高压的条件下，将煤与氧气或蒸汽反应，使煤中的碳氢化合物转化为气体。
煤炭气化技术可以分为两种主要类型：一种是部分氧化气化，另一种是完全氧化气化。
部分氧化气化是指在氧气供应不足的条件下，将煤转化为一氧化碳和氢气的过程。
这种气化方式产生的气体称为合成气，其主要成分是一氧化碳和氢气。
而完全氧化气化则是在充足的氧气供应下，将煤完全转化为二氧化碳和水蒸汽。
这种气化方式产生的气体主要是二氧化碳和水蒸汽，其中还含有少量的一氧化碳和氢气。
二、煤炭气化技术的应用1. 煤炭气化发电煤炭气化技术在电力行业中有着广泛的应用。
通过煤炭气化产生的合成气，可以作为燃料供给燃气轮机或燃气锅炉，产生高效、清洁的电力。
相比传统的燃煤发电方式，煤炭气化发电可以大幅减少二氧化碳和其他污染物的排放，对环境的影响更小。
2. 煤炭气化制备合成燃料煤炭气化技术还可以用于制备合成燃料，如合成天然气（SNG）和合成液体燃料。
通过煤炭气化产生的合成气，可以经过一系列化学反应，转化为可替代天然气和石油的合成燃料。
这种合成燃料具有高热值、低污染排放的特点，可以有效减少对传统能源的依赖。
3. 煤炭气化制备化学品除了用于能源领域，煤炭气化技术还可以制备多种化学品。
通过煤炭气化产生的合成气，可以用于合成各种有机化学品，如甲醇、乙二醇等。
这些有机化学品在化工、医药等领域有着广泛的应用，通过煤炭气化技术制备这些化学品可以实现资源的高效利用。
三、煤炭气化技术的潜力煤炭气化技术在清洁能源领域具有巨大的潜力。
首先，煤炭气化技术可以将煤这种传统能源转化为清洁能源。
煤炭气化技术及应用前景
煤炭气化技术及应用前景煤炭作为我国主要的能源来源之一，一直以来都扮演着重要的角色。
然而，煤炭的燃烧不仅产生大量的二氧化碳等温室气体，还会释放出有害物质，对环境造成严重污染。
为了解决这个问题，煤炭气化技术应运而生。
煤炭气化技术是将煤炭转化为可燃气体的过程。
通过气化反应，煤炭中的碳、氢等元素与氧气反应生成一系列气体，主要包括一氧化碳、氢气和甲烷等。
这些气体可以用作燃料，也可以用于化工合成等领域。
与传统的燃烧方式相比，煤炭气化技术具有许多优势。
首先，煤炭气化技术可以减少二氧化碳的排放。
煤炭气化产生的气体中含有较高浓度的一氧化碳，可以通过进一步的处理转化为二氧化碳。
而这些二氧化碳可以被收集和储存，从而减少对大气的排放。
这种碳捕集技术可以有效地减缓全球气候变化的速度。
其次，煤炭气化技术可以实现资源的高效利用。
煤炭气化可以将煤炭中的碳、氢等元素转化为气体，而不是直接燃烧。
这样一来，煤炭的能量利用率大大提高，可以充分发挥煤炭的潜在能量。
同时，煤炭气化还可以产生一系列有机化合物，可以用于合成燃料、化工原料等，进一步提高资源的利用效率。
此外，煤炭气化技术还可以解决煤炭开采带来的环境问题。
传统的煤炭开采方式会导致大量的煤矸石堆积，给生态环境带来严重破坏。
而煤炭气化可以将煤炭中的有机物转化为气体，减少煤矸石的产生。
同时，煤炭气化还可以对煤炭进行深度加工，将煤炭中的灰分、硫等有害物质去除，减少对环境的污染。
然而，煤炭气化技术也面临一些挑战。
首先，煤炭气化过程中产生的气体中可能含有一些有害物质，如硫化物、氮氧化物等。
这些物质需要经过进一步的处理才能达到环境排放标准。
其次，煤炭气化技术的设备和工艺相对复杂，需要大量的投资和技术支持。
此外，煤炭气化过程中需要消耗大量的水和能源，对水资源和能源供应也提出了一定的挑战。
尽管面临一些挑战，煤炭气化技术仍然具有广阔的应用前景。
随着环境保护意识的提高和对可再生能源的需求增加，煤炭气化技术将逐渐成为一种重要的能源转换方式。
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四种煤气化技术及其应用李琼玖,钟贻烈,廖宗富,漆长席,周述志,赵月兴(成都益盛环境工程科技公司,四川成都610012)摘要:介绍了4种煤气化工艺技术,包括壳牌工艺、德士古水煤浆气化工艺、恩德工艺、灰熔聚流化床气化工艺,对其技术特点、工艺流程、主要设备及应用实例进行了详细阐述,并对4种工艺进行了对比。
关键词:煤气化;壳牌工艺;德士古;恩德工艺;灰熔聚工艺;煤气炉中图分类号:TQ546文献标识码:A文章编号:1003-3467(2008)03-0004-04Four Coal Gasification Technologi es and Their Applicati onL I Q iong-ji u,ZHONG Y i-lie,LIAO Zong-fu,QI Chang-xi,ZHOU Shu-zhi,ZHAO Yue-xing(Chengdu Y i s heng Envir on m ent Eng i n eering Techo logy C o.Ltd,Chengdu610012,China) Abst ract:Four coal gasificati o n technologies,inc l u d i n g Shell techno logy,Texaco coa l-w ater sl u rry gasif-i cati o n,Enticknap pr ocess,ash agg l o m erati o n fl u i d ized bed gasification technology are intr oduced,and the technical features,technolog ical process,m ai n equipm ent and app lication exa m p le o f the four techno l o g i e s are descri b ed in detai.lK ey w ords:coal gasification;She ll techno logy;Texaco;Enticknap process;ash agglo m erati o n tech-nology;gas stove1壳牌粉煤气化制取甲醇合成气1.1壳牌工艺技术的特点壳牌煤气化过程(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。
按进料方式,壳牌煤气化属气流床气化,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,在有氧存在的条件下,碳、挥发分及部分反应产物(H2、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,过程进入到气化反应阶段,最终形成以CO、H2为主要成分的煤气离开气化炉。
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。
º气化温度约1400~1700e,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+H2)高达90%以上。
»氧耗低,与水煤浆气化相比,氧气消耗低,因而与之配套的空分装置投资可减少。
¼单炉生产能力大,目前已投入运转的单炉气化压力为3MPa,日处理煤量已达2000t。
½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。
¾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。
¿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。
À壳牌公司专利气化烧嘴可根据需要选择,气化压力2.5~4.0M Pa,设计保证寿命为8000h,荷兰De m ko lec电厂使用的烧嘴在近4年收稿日期:2007-10-13作者简介:李琼玖(1930-),男,教授级高级工程师、研究员,长期从事化工设计、建设、生产工程技术工作,主编5合成氨与碳一化学6、5醇醚燃料与化工产品链工程技术6专著,发表论文百余篇,电话:(028)86782889。
的运行中尚未更换过,累计运行时间超过7500h,这是气化装置长周期运行的又一重要保证。
Á气化操作采用先进的控制系统,其中包括壳牌公司专有的工艺计算机技术,设有必要的安全联锁及控制系统,使气化操作于最佳状态下进行。
1.2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,简略流程图见图1。
图1壳牌气化装置简略流程壳牌煤气化工艺(SC GP)是以干煤粉为原料,纯氧作为气化剂,液态排渣,属加压气流床气化工艺。
原煤先行破碎、研磨成煤粉并经干燥处理,再用氮气将送入贮罐内的煤粉与氧气和蒸汽一起送进气化炉的燃烧室。
上述过程中所使用的氧气和氮气均由同一套空气分离装置所产生。
喷入气化炉的煤粉、氧气和蒸汽是在高于气化压力0.5M Pa下通过对列式烧嘴进入炉膛,在气化炉内1400~1700e、3.5~ 4.0MPa的条件下发生化学反应。
高的气化温度确保煤中所含的灰分熔渣沿气化炉膜壁自由流下至气化炉底部,变成一种玻璃状不可沥滤的炉渣而排出。
这个温度亦防止有毒热解副产物的形成,并可以获得高的碳转化率(\99%),还确保了粗合成气基本上没有比甲烷重的有机组分。
气化炉顶的合成气(~1500e)用返回的粗合成气激冷至850~900e,然后进入合成气冷却器(即废热锅炉)作进一步冷却,气化炉内膜式水冷壁及废锅可同时产生高、中压蒸汽。
从气化炉出来的合成气中所携带的少量灰分颗粒在组合式陶瓷过滤器中分离除去,干灰进入灰锁斗,然后送往储仓,可作为水泥的配料。
干法除尘后合成气中含尘约为10@10-6,经水洗后含尘量为1@10-6。
离开气化工序的合成气中含有80%~83%的原煤能量,被称为冷煤气效率。
由气化炉和合成气冷却器产生的蒸汽含有另外的14%~16%的原煤能量。
煤炭中所含的硫、卤素及氮化合物在气化过程中生成气态的硫化物、卤素、分子态氮、痕量氰化氢。
氰化氢及硫氧化碳(COS)被催化转化为氨及硫化氢,卤素和氨经水洗塔洗涤除去。
水洗后的合成气送入后续工序。
在气化炉内气化产生的高温熔渣,自流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,可作建筑材料或用于路基。
1.3主要设备壳牌煤气化装置的核心设备是气化炉和合成气冷却器。
壳牌煤气化炉主要由内筒和外筒两部分构成。
气化炉内筒上部为燃烧室,下部为激冷室,煤粉及氧气在燃烧室反应,温度为1600e左右。
为了避免高温、熔渣腐蚀及开停车产生应力对耐火材料的破坏而导致气化炉无法长周期运行,壳牌气化炉内筒采用水冷壁结构,仅在向火面有一层薄的耐火材料涂层,正常操作时依靠挂在水冷壁上的熔渣层保护金属水冷壁,气化炉内筒与外筒之间有空隙气层,内筒仅承受微小压差。
与其他气化炉不同,壳牌气化炉采用侧壁烧嘴,并且可根据气化炉能力由4~8个烧嘴中心对称分布。
壳牌煤气化炉包括膜式水冷壁、环形空间和压力外壳等,下部装有破渣机及锁渣罐,膜式水冷壁悬挂在压力壳体中。
¹膜式水冷壁:壳牌在阿姆斯特丹的实验气化炉内都有耐火衬里,但根据实际操作经验,壳牌认为即使最先进的耐火砖,在高温、高热负荷和熔渣不断侵蚀的环境下,也难以保证高强度和长寿命运行。
所以,确定在气化炉的高压壳体中安装用沸水冷却的膜式水冷壁(以下简称/膜式壁0),使工艺过程(即氧化反应)在有膜式壁围成的空腔内进行。
气化压力由外部的高压壳体承受,内件只承受压差,属低压设备。
膜式壁一方面提高了SCGP的效率,不需要外加蒸汽,并可副产中、高压蒸汽;同时也增强了工艺操作强度,但膜式壁增加了工程设计的难度和制造的复杂程度。
º环形空间:环形空间位于压力容器和膜式壁之间。
设计环形空间是为了容纳水/蒸汽的输出/输入管和集管,而且便于检查和维修。
环形空间的尺寸为800mm,膜式壁作为悬挂系统放在气化炉内,很好地解决了热补偿问题。
»压力壳体:壳牌煤气化炉的压力壳体采用标准化设计,可按一般压力容器标准进行设计制造,材料一般用低铬钢。
国内设计、国内制造时,可采用国内生产的15Cr M oR材料。
¼内件:为了确保材料能承受实际的工艺条件,又考虑易于制造和维修、便于安装和焊接,内件材料采用I N 625及D I N 1.7335,高速激冷器及激冷环采用I N 825。
½烧嘴:烧嘴的空气动力学设计和所产生的热量效果是SCGP 多年研究开发后确定的。
工程设计不仅要考虑喷嘴的基本机械设计要求,还要考虑制造上的要求。
烧嘴的可靠性和寿命不低于连续一年以上运转。
气化炉烧嘴安放在气化炉下部,对列式布置,数量一般为4~6个。
¾破渣机:壳牌原设计气化炉底部无破渣机,在生产操作过程中曾发生锁斗阀堵塞。
现增设破渣机,不会再出现大渣堵塞情况。
¿锁渣罐:与德士古煤气化炉一致。
合成气冷却器用于回收高温煤气的显热,既要承受高温高压,又要承受煤气中粉尘的冲涮,操作条件比较恶劣。
由于温差大,如何消除或减少热应力给设备带来的损害也是必须周密考虑的问题。
合成气冷却器的金属外筒为受压容器,承受的温度不高(设计温度约350e )。
内件由圆筒型水冷壁和若干层盘管型水冷壁组成,盘管型水冷壁各层之间密封分隔,为消除水冷壁上的积灰,废锅可根据需要设置若干数量的气动敲击除灰装置,定期或不定期进行振动除灰。
气化炉和合成气冷却器顶部用导气管连接,导气管内部也为水冷壁结构。
1.4 壳牌煤制甲醇设计大型工艺流程设备的组合单元。
60万t/a(120万t/a)生产单元方块流程详见图2。
图2 煤制甲醇60万t/a(120万t/a)生产单元方块流程产品规模:精甲醇60万t/a ;合成氨(利用弛放气)15万t/a ;大颗粒尿素26万t/a 。
原料及动力消耗:烟煤97.5万t/a ;电约3万k W #h;原水500m 3/h 。
煤制甲醇的组合单元技术:¹壳牌粉煤加压纯氧气化炭的利用率为99%,1台炉子生产60万t/a 甲醇合成气,CO +H 2甲醇合成气可满足配氢气生产120万t/a 甲醇,气化压力7M Pa 的合成气在等压下合成甲醇,免去复杂的合成气压缩机,并节省压缩所需动力。