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。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性,平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益,请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间:9:00-18:30)。
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。