Shell煤气化工艺的评述与改进意见.pdfVIP

Shell煤气化工艺的评述和改进意见 惫袈紊 中国石化集团宁波工程公司(原兰州院) Shell煤气化过程【1墙l是目前世界上较为先进的第二代煤气化工艺之一．按学术 上的分类，Shell煤气化属气流床气化。煤粉、氧气及少量水蒸气在加压条件下并 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，气化产物为以H2和CO为主的合成气，C02的含量 很少。 1、Shell煤气化技术的发展历程 白20世纪50年代起，壳牌公司就参与了气化技术的开发。当时，该公司开 发了以油为原料的壳牌气化技术(SGP)，至今已有150多套SGP设施得到技术 转让。在积累油气化经验后，1972年开始在该公司的阿姆斯特丹研究院(KSLA) 进行煤气化技术研究。1976年，煤气化工艺(SCGP)已达到一定水平并建立一 座处理煤量为6t／d的试验厂，利用该装置一共试验了30多个不同的煤种。 1978年，在汉堡附近的哈尔堡炼油厂建设一座处理煤量为150t／d的工厂，公 司利用这座装置进行了一系列成功的试验，至1983年该装置停止运转为止，累计 运行了6100h，其中包括超过1000h的连续运转，顺利完成了工艺开发和过程优 化的任务。 在汉堡中试装置成功运行的基础上，1987年，壳牌公司在美国休斯顿附近的 DeerPark石化中心建设了一座规模较大的工厂，这座命名为SCGPl的示范厂进 经验。SCGPl试验了约18种原料，包括褐煤乃至石油焦。这些试验结果充分证 实壳牌煤气化技术在可靠性、原料灵活性，负荷可调性和环保方面都达到了极高 水准，该示范装置运行成功。 1988年，荷兰国家电力局决定由其下属的Demkolec公司在荷兰南部的 (IGCCo Shell公司为装置提供专利技术及基础工程设计，其煤气化装置设计能 年初开始为期3年的示范期，在此期间，该装置成功地完成了14个煤种的试验， -116· 并对商业化电站规模的可靠性操作、环保、负荷调节及经济方面进行了全面的评 估。该装置的实践表明，碳的转化率可达99％以上，装置负荷可在40％-100％之 间调整。到2001年，气化装置运转率在95％以上，从此Shell公司开始向市场推 出壳牌煤气化工艺。Shell技术进展见表1。 表1 Shell技术进展 由此可见，Shell煤气化技术的进程从中试开始，到可以商业化止，前后长达 30年。这说明大型煤气化技术的开发是艰巨的，为我国正在兴起的煤气化技术的 开发提供了很好的启示。 2、Shell煤气化工艺及特点简介 2．1Shell煤气化工艺流程 典型的Shell煤气化工艺流程见图1。 激冷气压缩机 ．117． 图1Shell煤气化工艺流程简图 来自煤场的煤和石灰石通过称重给料机按一定比例混和后进入磨煤机混磨 (按质量计，其中90％粒度lOOpm)，并由热风作为动力带走煤中的水分，再经 过代式过滤器过滤，干燥的煤粉进入煤粉仓中贮存。 来自空分的氧气经氧压机加压并预热后与中压过热蒸汽混合后导入喷嘴。 出煤粉仓的煤粉通过锁斗装置，由氮气加压至4．2MPa并以氮气作为动力送 至喷嘴，与蒸汽，氧气一起进入气化炉内燃烧，反应温度约为1500*(2—1600。C， 压力3．5MPa。 ． 出气化炉的气体先在气化炉顶部被激冷压缩机送来的冷煤气激冷至900*(2，然 后经输气管换热器，合成气冷却器回收热量后温度降至350。C，再进入高温高压陶 瓷过滤器除去合成气中99％的飞灰。出高温高压过滤器的气体分为2股，一股进 入激冷气压缩机压缩后作为激冷气，另一股进入文丘里洗涤器和洗涤塔，经高压 工艺水除去其中剩余的灰并将温度降至150。C后去气体净化装置。处理后的煤气含 尘量小于1mg，m3，然后送后续工序。 在气化炉内产生的熔渣沿气化炉壁流入气化炉底部的渣池，遇水固化成玻璃 状炉渣，然后通过收集器、渣锁斗，定时排放至渣脱水槽，再通过捞渣机捞出送 至渣场，作为商品出售。