壳牌煤气化工艺课件

1、 壳牌煤气化工艺中国五环化学工程公司1壳壳 牌牌 煤煤 气气 化化 工工 艺艺 介介 绍绍 2021-10-31壳牌煤气化工艺中国五环化学工程公司2壳壳 牌牌 煤煤 气气 化化 工工 艺艺壳牌煤气化技术壳牌煤气化技术 1.1 1.1 壳牌煤气化技术的发展过程壳牌煤气化技术的发展过程 1.2 1.2 壳牌煤气化技术简介壳牌煤气化技术简介 1.3 1.3 壳牌气化与德士古气化的比较壳牌气化与德士古气化的比较 1.4 1.4 壳牌气化技术的应用壳牌气化技术的应用2 2 壳牌煤气化技术考察情况简介壳牌煤气化技术考察情况简介 2.1 demkolec 2.1 demkolec 电厂的运行情况电厂的运行情

2、况 2.2 2.2 煤气化关键设备及部件煤气化关键设备及部件 2.3 2.3 现场考察情况现场考察情况3 3 壳牌壳牌煤气化业绩煤气化业绩2021-10-31壳牌煤气化工艺中国五环化学工程公司3 1972年年 开始进行煤气化技术研究开始进行煤气化技术研究 1976年年 6 t/d的试验厂的试验厂, 壳牌煤气化研究中心壳牌煤气化研究中心（阿姆斯特丹）；（阿姆斯特丹）； 1978年年 150t/d工业试验装置工业试验装置, 德国壳牌公司德国壳牌公司 的汉堡炼油厂；的汉堡炼油厂； 1987年年 250t/d工业示范装置工业示范装置, 美国休斯顿壳牌美国休斯顿壳牌石油公司的迪尔帕克厂石油公司的迪尔帕克

3、厂(scgp1)； 1993年年 2000t/d商业应用装置商业应用装置; demkolec联合联合循环发电厂，循环发电厂，发电量发电量25.3万千瓦（荷万千瓦（荷兰兰buggenum） 1 壳牌煤气化技术壳牌煤气化技术1.1 1.1 壳牌煤气化技术的发展过程壳牌煤气化技术的发展过程2021-10-31壳牌煤气化工艺中国五环化学工程公司41.2 壳牌煤气化技术简介壳牌煤气化技术简介气化原理气化原理壳牌煤气化技术的特点壳牌煤气化技术的特点壳牌煤气化技术的优势壳牌煤气化技术的优势壳牌煤气化技术的应用壳牌煤气化技术的应用2021-10-31壳牌煤气化工艺中国五环化学工程公司5气化原理气化原理完完 全

4、全 燃燃 烧烧 2（ch） 5/2 o2 2co2 h2o部部 分分 燃燃 烧（气化）烧（气化） 2（ch） o2 2co h22021-10-31壳牌煤气化工艺中国五环化学工程公司6壳牌煤气化技术的特点壳牌煤气化技术的特点 干粉进料干粉进料 水冷壁式气化炉水冷壁式气化炉 四个或多个烧嘴四个或多个烧嘴 采用废热锅炉（水冷壁式采用废热锅炉（水冷壁式 气体激冷气体激冷 熔渣排渣熔渣排渣2021-10-31壳牌煤气化工艺中国五环化学工程公司7壳牌煤气化技术的优势壳牌煤气化技术的优势适合几乎所有的煤种适合几乎所有的煤种每吨煤可多生产每吨煤可多生产10的合成气的合成气制氧设备小制氧设备小1525发电效率

5、可提高发电效率可提高24%良好的环保性能（良好的环保性能（co2排放排放少，少，claus硫回收，硫回收，无煤灰浆）无煤灰浆）牢固的气化炉（牢固的气化炉（水冷壁结构，水冷壁结构，无需耐火砖无需耐火砖）2021-10-31壳牌煤气化工艺中国五环化学工程公司8 壳牌煤气化壳牌煤气化scgp-1用煤一览表用煤一览表 名名 称称 种种 类类 产产 地地 土立石意利诺斯5号 烟煤 美国（意利诺斯） 德来同 烟煤 澳洲 博来壳斯费2号 烟煤 美国（北阿帕拉齐亚） 麦坡 克雷克 烟煤 美国（北阿帕拉齐亚） 巴克士金 次烟煤 美国（河） 派罗9号 烟煤 美国（意利诺斯） 派克 勘提 烟煤 美国（中阿帕拉齐亚）

6、 多提基 烟煤 美国（意利诺斯）适合几乎所有的煤种适合几乎所有的煤种 2021-10-31壳牌煤气化工艺中国五环化学工程公司9适合几乎所有的煤种适合几乎所有的煤种 壳牌煤气化壳牌煤气化scgp-1用煤一览表用煤一览表 名名 称称 种种 类类 产产 地地 抒复科 烟煤 美国（犹地） 扭兰赤 烟煤 澳洲 埃色拉洋 烟煤 哥伦比亚 阿尔沟瓦 褐煤 美国（微尔可斯特任德） 斯凯来 烟煤 美国（中阿帕拉齐亚） 罗宾森克雷克 烟煤 美国（中阿帕拉齐亚） 普卡红塔斯3号 烟煤 美国（中阿帕拉齐亚） rf 烟煤 美国（北阿帕拉齐亚） 石油焦 焦 炼油厂2021-10-31壳牌煤气化工艺中国五环化学工程公司10

7、煤特性的范围煤特性的范围(scgp(scgp1)1)工业分析（工业分析（wt） 范范 围围 水份（水份（ar） 3.7 34.0 灰份（灰份（maf） 0.5 24.5 挥发份（挥发份（mf） 10.6 45.6 固定碳（固定碳（mf） 39.1 88.52021-10-31壳牌煤气化工艺中国五环化学工程公司11 元素分析（元素分析（wt% mf） 范范 围围 碳碳 56.4 88.7 氢氢 3.6 5.3 氮氮 1.1 1.7 硫硫 0.3 5.2 氯氯 0.01 0.41 氧氧 0.1 16.4 热值热值(kj/kg) 22,980 33,2002021-10-31壳牌煤气化工艺中国五环化

8、学工程公司12煤中灰份的范围煤中灰份的范围(scgp(scgp1)1) 灰份中的矿物质（灰份中的矿物质（wt） 范范 围围 p2o5 0.1 1.5 sio2 24.4 56.6 fe2o3 5.5 27.8 al2o3 9.5 33.3 tio2 0.6 2.1 cao 1.4 24.5 mgo 0.3 3.7 so3 0.9 33.1 k2o 0.1 3.9 na2o 0.1 3.1 2021-10-31壳牌煤气化工艺中国五环化学工程公司13煤中灰份的范围煤中灰份的范围(scgp(scgp1)1)灰融点灰融点 范范 围围 id 1090 1400 hw 1110 1500 hw/2 113

9、0 1500 fluid 1190 15002021-10-31壳牌煤气化工艺中国五环化学工程公司14壳牌煤气化炉结构壳牌煤气化炉结构2021-10-31壳牌煤气化工艺中国五环化学工程公司15壳牌煤气化工艺壳牌煤气化工艺流程流程2021-10-31壳牌煤气化工艺中国五环化学工程公司161.3 1.3 壳牌气化与德士古气化的比较壳牌气化与德士古气化的比较 区别 shellshell工艺工艺 texacotexaco工艺工艺进煤进煤 干法气动干法气动 水煤浆水煤浆气化炉气化炉 水冷膜式壁水冷膜式壁 耐火砖炉壁耐火砖炉壁 4 46 6个喷嘴个喷嘴 单喷嘴炉顶进料单喷嘴炉顶进料合成气冷却合成气冷却 气

10、体激冷与气体激冷与 热辐射与热辐射与 对流冷却器对流冷却器 对流冷却器对流冷却器气体净化气体净化 壳牌萨菲努尔法壳牌萨菲努尔法 他人技术他人技术2021-10-31壳牌煤气化工艺中国五环化学工程公司171.3 1.3 壳牌气化与德士古气化的比较壳牌气化与德士古气化的比较合成气典型成分合成气典型成分 vshelltexacoh226.730.0co63.339.7co21.510.8ch40.00.1h2s1.31.0n24.10.7ar1.10.9h2o2.016.52021-10-31壳牌煤气化工艺中国五环化学工程公司181.3 1.3 壳牌气化与德士古气化的比较壳牌气化与德士古气化的比较序

11、号序号项项 目目shell工艺工艺texaco工艺工艺 1气化工艺气化工艺气流床气流床液态排渣液态排渣气流床气流床液态排渣液态排渣2适用煤种适用煤种褐煤、烟煤、无褐煤、烟煤、无烟煤、石油焦烟煤、石油焦烟煤、石油烟煤、石油焦、无烟煤焦、无烟煤*3气化压力，气化压力，mpa2.04.04.06.54气化温度，气化温度，14001600130014005气化剂气化剂纯氧纯氧纯氧纯氧6进料方式进料方式干煤粉干煤粉60%水煤浆水煤浆7单炉最大投煤量，单炉最大投煤量，t/d20004000*9002000*2021-10-31壳牌煤气化工艺中国五环化学工程公司191.3 1.3 壳牌气化与德士古气化的比较

12、壳牌气化与德士古气化的比较序号序号项项 目目shell工艺工艺texaco工艺工艺 8耗氧量，耗氧量，nm3/knm3(co+h2)3303603804309碳转化率，碳转化率，%999610冷煤气效率，冷煤气效率，%8085707611煤气中煤气中co+h2 ，%908012煤气中煤气中ch4 ，%0.10.113气化炉（气化炉（1350tnh3/d）1台台45004台台280014对环境影响对环境影响低低较低较低2021-10-31壳牌煤气化工艺中国五环化学工程公司201.4 1.4 壳牌气化技术的应用壳牌气化技术的应用2021-10-31壳牌煤气化工艺中国五环化学工程公司21壳牌气化生产

13、合成氨壳牌气化生产合成氨空气分离空气分离煤粉制备煤粉制备粉煤气化粉煤气化耐硫变换耐硫变换低温甲醇洗低温甲醇洗液氮洗液氮洗氨合成氨合成nh3aircoalo2n2co2 to ureashell shell 气化合成氨装置工艺方块流程图气化合成氨装置工艺方块流程图或甲烷化2021-10-31壳牌煤气化工艺中国五环化学工程公司222 2 壳牌煤气化技术考察情况壳牌煤气化技术考察情况2.1 demkolec 2.1 demkolec 电厂的运行情况电厂的运行情况 1990年年8月开工建设；月开工建设；1993年年12月气化炉首次试运转，月气化炉首次试运转，1994年年4月首次用煤气化合成气发电；月首

14、次用煤气化合成气发电；设计为煤或天然气为原料进行发电，其设计为煤或天然气为原料进行发电，其中以煤为原料进行发电从中以煤为原料进行发电从94年开车至年开车至99年底累计运转时间共达年底累计运转时间共达23816小时（主要小时（主要集中在集中在97-99年），其间连续运行最长一年），其间连续运行最长一次达次达2070小时；小时；2021-10-31壳牌煤气化工艺中国五环化学工程公司232.1 2.1 demkolec demkolec 电厂的运行情况电厂的运行情况 2000年工厂运转情况，年工厂运转情况，5月计划大修后投月计划大修后投煤开车运行，连续稳定运行煤开车运行，连续稳定运行2086小时后小

15、时后由于气化炉底部热裙问题于由于气化炉底部热裙问题于9月份停车；月份停车；修好后又重新开车，九月份已累计运行修好后又重新开车，九月份已累计运行192小时，且一直平稳运行至今。小时，且一直平稳运行至今。电厂停车事故（尤其是电厂停车事故（尤其是97年底前）主要年底前）主要是由联合循环发电燃气轮机等引起，由是由联合循环发电燃气轮机等引起，由于气化部分原因引起的停车事故较小，于气化部分原因引起的停车事故较小，现简述如下：现简述如下：2021-10-31壳牌煤气化工艺中国五环化学工程公司242.1 2.1 demkolec demkolec 电厂的运行情况电厂的运行情况 (1) (1) 联合循环发电引起

16、的停车联合循环发电引起的停车燃气轮机设计思路为同时适应煤气化合成燃气轮机设计思路为同时适应煤气化合成气、天然气、天然气稀释气或天然气合成气、天然气、天然气稀释气或天然气合成气之混合气四种原料进行发电，燃气轮机气之混合气四种原料进行发电，燃气轮机制造商德国西门子公司也对此作出了承诺。制造商德国西门子公司也对此作出了承诺。但开车后生产证实燃气轮机烧嘴不能同时但开车后生产证实燃气轮机烧嘴不能同时适应上述四种气体。适应上述四种气体。97年西门子公司专门年西门子公司专门派人解决此问题，通过重新设计烧嘴，情派人解决此问题，通过重新设计烧嘴，情况有明显改善，工厂总运转率不断提高。况有明显改善，工厂总运转率不

17、断提高。2021-10-31壳牌煤气化工艺中国五环化学工程公司25由于该厂供电负荷白天、晚间波动较大，由于该厂供电负荷白天、晚间波动较大，正常生产时小时负荷波动率即在正常生产时小时负荷波动率即在5%左右左右,再加上发电厂各装置间的整体设计，主要再加上发电厂各装置间的整体设计，主要是空分装置空气压缩机利用燃气轮机来驱是空分装置空气压缩机利用燃气轮机来驱动（其中动（其中18%空气量供空分），空气装置空气量供空分），空气装置除供气化装置用除供气化装置用o2、n2外，还需向燃气外，还需向燃气轮机燃料合成气中供合格的稀释用轮机燃料合成气中供合格的稀释用n2气气（加（加n2主要是增加燃气质量流量、同时控主

18、要是增加燃气质量流量、同时控制燃气温度制燃气温度1050），使得整个装置操），使得整个装置操作互动性、关联性太强，加上负荷波动，作互动性、关联性太强，加上负荷波动，因而操作非常困难。因而操作非常困难。2021-10-31壳牌煤气化工艺中国五环化学工程公司26(2) 输煤、气化部分引起的停车及解决措施输煤、气化部分引起的停车及解决措施 a. 气化炉热裙问题气化炉热裙问题气化炉问题出现在气化炉下部的热裙部分。由气化炉问题出现在气化炉下部的热裙部分。由于此处操作温度，于此处操作温度，650，原设计气化炉内壁，原设计气化炉内壁采用耐火砖隔热衬里结构。实际运行中，由于采用耐火砖隔热衬里结构。实际运行中，

19、由于此段洗涤水液位难控制，三次出现水位上升，此段洗涤水液位难控制，三次出现水位上升，引起耐火砖脱落。此原因直接导致了工厂引起耐火砖脱落。此原因直接导致了工厂98年年四季度、四季度、99年一季度及年一季度及2000年年9月的停车。月的停车。壳牌公司在意大利、印度两家电厂及中石化洞壳牌公司在意大利、印度两家电厂及中石化洞庭氮肥厂气化炉设计中，已将此部分改为水冷庭氮肥厂气化炉设计中，已将此部分改为水冷壁结构，从根本上解决了此问题。壁结构，从根本上解决了此问题。demkeloc工厂也计划按此方案进行改进工厂也计划按此方案进行改进。2021-10-31壳牌煤气化工艺中国五环化学工程公司27b. 输煤系统

20、问题输煤系统问题低压煤斗易出现结块堵塞问题（特别是在冬低压煤斗易出现结块堵塞问题（特别是在冬季）。由于原料斗中底部锥形角度设计不合理，季）。由于原料斗中底部锥形角度设计不合理，加上工厂操作中吹加上工厂操作中吹n2量及温度控制不合理，运量及温度控制不合理，运行中出现过结块堵塞引起了工厂停车。经分析行中出现过结块堵塞引起了工厂停车。经分析及停车检查证实，结块属结冰煤团块；及停车检查证实，结块属结冰煤团块；工厂通过控制煤含水量和合适的吹工厂通过控制煤含水量和合适的吹n2量及提高量及提高吹吹n2气体温度使得该问题得到较好的解决。壳气体温度使得该问题得到较好的解决。壳牌公司也将在新设计中调整煤斗角度以更

21、圆满牌公司也将在新设计中调整煤斗角度以更圆满消除此隐患。消除此隐患。2021-10-31壳牌煤气化工艺中国五环化学工程公司28c. 洗涤塔的问题洗涤塔的问题1999年三季度工厂因洗涤塔内腐蚀引起停车，年三季度工厂因洗涤塔内腐蚀引起停车，原因是操作疏忽。正常生产应控制入洗涤塔洗原因是操作疏忽。正常生产应控制入洗涤塔洗涤循环水涤循环水ph值在值在6.0左右，操作疏忽使洗涤水左右，操作疏忽使洗涤水ph值实际为值实际为2-5从而引起腐蚀。从而引起腐蚀。d. 气化炉水浴段问题气化炉水浴段问题工厂在频繁更换原料煤品种时还曾引起过水浴工厂在频繁更换原料煤品种时还曾引起过水浴段产生大块渣，从而堵塞入槽锁斗。分

22、析原因段产生大块渣，从而堵塞入槽锁斗。分析原因为必须控制好为必须控制好c/o比以避免渣团形成。工厂操比以避免渣团形成。工厂操作员认为，若长期稳定用一种原料生产不会出作员认为，若长期稳定用一种原料生产不会出现此问题。现此问题。2021-10-31壳牌煤气化工艺中国五环化学工程公司29e. 其它其它 据布莱姆先生介绍，工厂近两年从无因阀门原据布莱姆先生介绍，工厂近两年从无因阀门原因引起的停车事故。因引起的停车事故。2.2 2.2 煤气化关键设备及部件煤气化关键设备及部件 (1) 气化炉、输气管及废锅气化炉、输气管及废锅 工厂开车运转以来的情况表明，气化炉、输工厂开车运转以来的情况表明，气化炉、输气

23、管及主废锅的水冷壁结构设计十分成功。由气管及主废锅的水冷壁结构设计十分成功。由渣形成的水冷壁致密、牢固，未发现有破损、渣形成的水冷壁致密、牢固，未发现有破损、脱落现象。脱落现象。2021-10-31壳牌煤气化工艺中国五环化学工程公司30(2) 烧嘴烧嘴demkolec电厂气化炉配有两对对称分电厂气化炉配有两对对称分布的四个烧嘴，生产已证实烧嘴设计非布的四个烧嘴，生产已证实烧嘴设计非常合理、生产寿命均在常合理、生产寿命均在8000小时以上，小时以上，有的已达有的已达16000小时以上；小时以上；烧嘴对负荷的调节非常方便。烧嘴结构烧嘴对负荷的调节非常方便。烧嘴结构近似倒扣（内凹）碗状，因而不会引起

24、近似倒扣（内凹）碗状，因而不会引起烧嘴边缘挂渣堵塞。烧嘴边缘挂渣堵塞。2021-10-31壳牌煤气化工艺中国五环化学工程公司31(3) 陶瓷过滤器陶瓷过滤器demkolec工厂采用旋风分离加陶瓷过工厂采用旋风分离加陶瓷过滤器滤器,脱除合成气中的飞灰脱除合成气中的飞灰1mg/nm3;出现过一次陶瓷过滤器过滤柱断裂现象，出现过一次陶瓷过滤器过滤柱断裂现象，对其结构进行了改进对其结构进行了改进,至今累计运行两年至今累计运行两年;据介绍，若不是计划大修更换，其运行周据介绍，若不是计划大修更换，其运行周期肯定可超过两年期肯定可超过两年;陶瓷过滤器再生采用陶瓷过滤器再生采用n2反吹。反吹。2021-10-

25、31壳牌煤气化工艺中国五环化学工程公司322.3 2.3 现场考察情况现场考察情况10月月14日，参观日，参观demkolec工厂工厂: 工厂布局紧凑合理、洁净、噪音低、运行平稳工厂布局紧凑合理、洁净、噪音低、运行平稳; 5班班3倒制，每班工作人员（含控制室）倒制，每班工作人员（含控制室）9人人;现场排渣情况：工厂排渣为间断排渣，每半小现场排渣情况：工厂排渣为间断排渣，每半小时一次时一次,一次排渣时间一次排渣时间5分钟分钟;现场分别从现场分别从堆场堆场和和生产线排渣皮带生产线排渣皮带上取得两份上取得两份渣样进行分析渣样进行分析:结果是二者含结果是二者含c量均低于量均低于0.5%;控制室观察在线

26、操作，同时记录以下数据：气控制室观察在线操作，同时记录以下数据：气化炉操作温度化炉操作温度1556、操作压力、操作压力23.6bar;2021-10-31壳牌煤气化工艺中国五环化学工程公司332.3 2.3 现场考察情况现场考察情况出陶瓷过滤器后合成气在线数据出陶瓷过滤器后合成气在线数据:流量流量51.44kg/s, 气体组成（气体组成（v%）如下）如下: h2 co co2 n2 o2 cos h2s h2o 25.6 62.1 2.24 8.02 0.814 0.0455 0.39 0.97 （注：空分装置产氧纯度（注：空分装置产氧纯度95%）壳牌煤气化的环保效果壳牌煤气化的环保效果 壳牌

27、煤气化技术为洁净煤气化技术，其中工厂废壳牌煤气化技术为洁净煤气化技术，其中工厂废水为零排放（工厂废水循环利用过程中设置一小水为零排放（工厂废水循环利用过程中设置一小时缓冲池，约时缓冲池，约2020m2，排放为零），排放为零）; 工厂废渣及灰外送用作建筑材料工厂废渣及灰外送用作建筑材料; 废气排放情况对比如下：废气排放情况对比如下：2021-10-31壳牌煤气化工艺中国五环化学工程公司34废气排放情况对比表废气排放情况对比表so2,g/mwhnox, g/mwh co2, g/mwheurope standard4101200790demkolecfeedstock:coal6060120410

28、demkolecfeedstock: ng0335permission2306452021-10-31壳牌煤气化工艺中国五环化学工程公司353 3 壳牌煤气化业绩壳牌煤气化业绩2021-10-31壳牌煤气化工艺中国五环化学工程公司36reference list of the shell coal and coke gasification processoperating companylocationfeedstockproducttotal capacityh2+co nm3/dno.ofgasifiersstart-updeutsche 壳牌壳牌pilot planthamburg,germanycoal150 t/dfuel gas300,0001 1978壳牌壳牌 oil companydemo planthouston,usacoal/coke250 t/dfuel gas500,00011983sep,demkolecigccbuggenum,netherlandscoal2000 t/del.power253mwe4,000,00