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文档简介

1、2022-5-12 中国五环化学工程(hu xu n chn)公司1壳壳 牌牌 煤煤 气气 化化 工工 艺艺1 1壳牌煤气化技术壳牌煤气化技术2 2 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3 3 1.2 1.2 壳牌煤气化技术简介壳牌煤气化技术简介4 4 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5 5 1.4 1.4 壳牌气化技术的应用壳牌气化技术的应用6 62 2 壳牌煤气化技术考察情况壳牌煤气化技术考察情况(qngkung)(qngkung)简简介介7 7 2.1 DEMKOLEC 2.1 DEMKOLEC 电厂的运行情况电厂的运行情况

2、(qngkung)(qngkung)8 8 2.2 2.2 煤气化关键设备及部件煤气化关键设备及部件9 9 2.3 2.3 现场考察情况现场考察情况(qngkung)(qngkung)1010 3 3 壳牌煤气化业绩壳牌煤气化业绩第1页/共47页第一页,共48页。2022-5-12 中国(zhn u)五环化学工程公司2 1972年 开始进行煤气化技术研究 1976年 6 t/d的试验厂, 壳牌煤气化研究中心(阿姆斯特丹); 1978年 150t/d工业试验装置(zhungzh), 德国壳牌公司 的汉堡炼油厂; 1987年 250t/d工业示范装置(zhungzh), 美国休斯顿壳牌石油公司的迪

3、尔帕克厂(SCGP1); 1993年 2000t/d商业应用装置(zhungzh); Demkolec联合循环发电厂,发电量25.3万千瓦(荷兰Buggenum) 1 壳牌煤气化技术(jsh)1.1 壳牌煤气化技术(jsh)的发展过程第2页/共47页第二页,共48页。2022-5-12 中国五环化学工程(hu xu n chn)公司31.2 壳牌煤气化技术壳牌煤气化技术(jsh)简介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(tdin)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第3页/共47页第三页,共48页。2022-5-12 中国五环

4、化学工程(hu xu n chn)公司4气化气化(q hu)原理原理 完 全 燃 烧 2(CH) 5/2 O2 2CO2 H2O 部 分 燃 烧(气化(q hu)) 2(CH) O2 2CO H2第4页/共47页第四页,共48页。2022-5-12 中国(zhn u)五环化学工程公司5壳牌煤气化技术壳牌煤气化技术(jsh)(jsh)的特点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四个或多个(du )烧嘴烧嘴采用废热锅炉(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第5页/共47页第五页,共48页。2022-5-12 中国(zhn u)五环化学工程公司6壳牌煤

5、气化技术壳牌煤气化技术(jsh)的优势的优势适合几乎所有(suyu)的煤种每吨煤可多生产10的合成气制氧设备小1525发电效率可提高24%良好的环保性能(CO2排放少,Claus硫回收,无煤灰浆)牢固的气化炉(水冷壁结构,无需耐火砖)第6页/共47页第六页,共48页。2022-5-12 中国五环化学工程(hu xu n chn)公司7 壳牌煤气化SCGP-1用煤一览表 名 称 种 类 产 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(o zhu)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(

6、意利诺斯)派克 勘提 烟煤 美国(中阿帕拉齐亚)多提基 烟煤 美国(意利诺斯)适合几乎适合几乎(jh)所有的煤种所有的煤种 第7页/共47页第七页,共48页。2022-5-12 中国五环化学工程(hu xu n chn)公司8适合适合(shh)几乎所有的煤种几乎所有的煤种壳牌煤气化SCGP-1用煤一览表 名 称 种 类 产 地抒复科 烟煤 美国(mi u)(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(mi u)(微尔可斯特任德)斯凯来 烟煤 美国(mi u)(中阿帕拉齐亚)罗宾森克雷克 烟煤 美国(mi u)(中阿帕拉齐亚)普卡红塔斯3号 烟煤 美国(mi u)(中阿

7、帕拉齐亚)RF 烟煤 美国(mi u)(北阿帕拉齐亚)石油焦 焦 炼油厂第8页/共47页第八页,共48页。2022-5-12 中国五环化学工程(hu xu n chn)公司9煤特性煤特性(txng)(txng)的范围的范围(SCGP(SCGP1)1) 工业(gngy)分析(WT) 范 围 水份(AR) 3.7 34.0 灰份(MAF) 0.5 24.5 挥发份(MF) 10.6 45.6 固定碳(MF) 39.1 88.5第9页/共47页第九页,共48页。2022-5-12 中国五环化学工程(hu xu n chn)公司10 元素(yun s)分析(WT% MF) 范 围 碳 56.4 88.

8、7 氢 3.6 5.3 氮 1.1 1.7 硫 0.3 5.2 氯 0.01 0.41 氧 0.1 16.4 热值(kJ/kg) 22,980 33,200第10页/共47页第十页,共48页。2022-5-12 中国五环化学工程(hu xu n chn)公司11煤中灰份的范围煤中灰份的范围(fnwi)(SCGP(fnwi)(SCGP1)1)灰份中的矿物质(WT) 范 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

9、0.1 3.9 Na2O 0.1 3.1 第11页/共47页第十一页,共48页。2022-5-12 中国(zhn u)五环化学工程公司12煤中灰份的范围煤中灰份的范围(fnwi)(SCGP(fnwi)(SCGP1)1)灰融点 范 围 ID 1090 1400 HW 1110 1500 HW/2 1130 1500 Fluid 1190 1500第12页/共47页第十二页,共48页。2022-5-12 中国五环化学工程(hu xu n chn)公司13壳牌煤气化炉结构壳牌煤气化炉结构(jigu)(jigu)第13页/共47页第十三页,共48页。2022-5-12 中国(zhn u)五环化学工程公

10、司14壳牌煤气化工艺流程壳牌煤气化工艺流程(n y li chn)(n y li chn)第14页/共47页第十四页,共48页。2022-5-12 中国五环化学工程(hu xu n chn)公司151.3 1.3 壳牌气化壳牌气化(q hu)(q hu)与德士古与德士古气化气化(q hu)(q hu)的比较的比较 区别 Shell工艺(gngy) Texaco工艺(gngy)进煤 干法气动 水煤浆气化炉 水冷膜式壁 耐火砖炉壁 46个喷嘴 单喷嘴炉顶进料合成气冷却 气体激冷与 热辐射与 对流冷却器 对流冷却器气体净化 壳牌萨菲努尔法 他人技术第15页/共47页第十五页,共48页。2022-5-

11、12 中国五环化学工程(hu xu n chn)公司161.3 1.3 壳牌气化壳牌气化(q hu)(q hu)与德士古与德士古气化气化(q hu)(q hu)的比较的比较 合成气典型合成气典型(dinxng)成分成分 VSHELLTEXACOH226.730.0CO63.339.7CO21.510.8CH40.00.1H2S1.31.0N24.10.7AR1.10.9H2O2.016.5第16页/共47页第十六页,共48页。2022-5-12 中国五环化学工程(hu xu n chn)公司171.3 1.3 壳牌气化壳牌气化(q hu)(q hu)与德士与德士古气化古气化(q hu)(q h

12、u)的比较的比较序号序号项项 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*第17页/共47页第十七页,共48页。2022-5-12 中国(zhn u)五环化

13、学工程公司181.3 1.3 壳牌气化壳牌气化(q hu)(q hu)与德士古与德士古气化气化(q hu)(q hu)的比较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第18页/共47页第十八页,共48页。2022-5-12 中国(zhn u)

14、五环化学工程公司191.4 1.4 壳牌气化技术壳牌气化技术(jsh)(jsh)的应用的应用第19页/共47页第十九页,共48页。2022-5-12 中国五环化学工程(hu xu n chn)公司20壳牌气化壳牌气化(q hu)(q hu)生产合成氨生产合成氨空气(kngq)分离煤粉制备粉煤气化耐硫变换低温甲醇洗液氮洗氨合成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第20页/共47页第二十页,共48页。2022-5-12 中国五环化学工程(hu xu n chn)公司212 2 壳牌煤气化技术考察壳

15、牌煤气化技术考察(koch)(koch)情情况况2.1 DEMKOLEC 2.1 DEMKOLEC 电厂的运行情况电厂的运行情况 1990年8月开工建设; 1993年12月气化炉首次试运转,1994年4月首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,其中以煤为原料进行发电从94年开车至99年底累计运转时间共达23816小时(主要集中在97-99年),其间连续(linx)运行最长一次达2070小时;第21页/共47页第二十一页,共48页。2022-5-12 中国(zhn u)五环化学工程公司222.1 DEMKOLEC 2.1 DEMKOLEC 电厂的运行电厂的运行(ynxng)(y

16、nxng)情况情况 2000年工厂运转情况,5月计划大修后投煤开车运行,连续稳定运行2086小时后由于气化炉底部热裙问题于9月份(yufn)停车;修好后又重新开车,九月份(yufn)已累计运行192小时,且一直平稳运行至今。 电厂停车事故(尤其是97年底前)主要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,现简述如下:第22页/共47页第二十二页,共48页。2022-5-12 中国(zhn u)五环化学工程公司232.1 DEMKOLEC 2.1 DEMKOLEC 电厂的运行电厂的运行(ynxng)(ynxng)情况情况 (1) (1) 联合循环发电引起的停车联合循环发电

17、引起的停车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成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。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。了承诺。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。9797年西年西门子公司专门派人解决此问题门子公司专门派人解决此问题(wnt)(wnt),通过重新设计烧嘴,情况有明显改善,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。工厂总运转

18、率不断提高。第23页/共47页第二十三页,共48页。2022-5-12 中国(zhn u)五环化学工程公司24 由于该厂供电负荷白天、晚间波动较大,正常(zhngchng)生产时小时负荷波动率即在5%左右,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动(其中18%空气量供空分),空气装置除供气化装置用O2、N2外,还需向燃气轮机燃料合成气中供合格的稀释用N2气(加N2主要是增加燃气质量流量、同时控制燃气温度1050),使得整个装置操作互动性、关联性太强,加上负荷波动,因而操作非常困难。第24页/共47页第二十四页,共48页。2022-5-12 中国五环化学工程(hu

19、 xu n chn)公司25(2) 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问题出现在气化炉下部(xi b)的热裙部分。由于此处操作温度,650,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98年四季度、99年一季度及2000年9月的停车。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。第25页/共47页第二十五页,共48页。2022-5-12 中国(zhn u)五环化学工程公司2

20、6b. 输煤系统问题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,加上工厂操作中吹N2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N2量及提高吹N2气体温度使得该问题得到较好的解决。壳牌公司(n s)也将在新设计中调整煤斗角度以更圆满消除此隐患。第26页/共47页第二十六页,共48页。2022-5-12 中国(zhn u)五环化学工程公司27c. 洗涤塔的问题1999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涤循环水PH值在6.0左右,操作疏忽使

21、洗涤水PH值实际为2-5从而引起腐蚀。d. 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段产生大块渣,从而堵塞入槽锁斗。分析原因为必须控制好C/O比以避免(bmin)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现此问题。第27页/共47页第二十七页,共48页。2022-5-12 中国五环化学工程(hu xu n chn)公司28e. 其它 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。2.2 煤气化关键设备及部件 (1) 气化炉、输气管及废锅 工厂开车(ki ch)运转以来的情况表明,气化炉、输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

22、,未发现有破损、脱落现象。第28页/共47页第二十八页,共48页。2022-5-12 中国(zhn u)五环化学工程公司29(2) 烧嘴DEMKOLEC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常合理、生产寿命均在8000小时以上,有的已达16000小时以上;烧嘴对负荷(fh)的调节非常方便。烧嘴结构近似倒扣(内凹)碗状,因而不会引起烧嘴边缘挂渣堵塞。第29页/共47页第二十九页,共48页。2022-5-12 中国(zhn u)五环化学工程公司30(3) 陶瓷过滤器DEMKOLEC工厂(gngchng)采用旋风分离加陶瓷过滤器,脱除合成气中的飞灰1mg/Nm3;出现过一次陶瓷过

23、滤器过滤柱断裂现象,对其结构进行了改进,至今累计运行两年;据介绍,若不是计划大修更换,其运行周期肯定可超过两年;陶瓷过滤器再生采用N2反吹。第30页/共47页第三十页,共48页。2022-5-12 中国五环化学工程(hu xu n chn)公司312.3 2.3 现场现场(xinchng)(xinchng)考察情况考察情况10月14日,参观DEMKOLEC工厂:工厂布局紧凑合理、洁净、噪音低、运行平稳;5班3倒制,每班工作人员(含控制室)9人;现场排渣情况(qngkung):工厂排渣为间断排渣,每半小时一次,一次排渣时间5分钟;现场分别从堆场和生产线排渣皮带上取得两份渣样进行分析:结果是二者含

24、C量均低于0.5%;控制室观察在线操作,同时记录以下数据:气化炉操作温度1556、操作压力23.6bar;第31页/共47页第三十一页,共48页。2022-5-12 中国(zhn u)五环化学工程公司322.3 2.3 现场现场(xinchng)(xinchng)考察情况考察情况出 陶 瓷 过 滤 器 后 合 成 气 在 线 数 据 : 流 量51.44kg/s, 气体组成(V%)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95%)壳牌煤气化的环保效果壳牌煤气化技术为

25、洁净(jijng)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时缓冲池,约2020m2,排放为零);工厂废渣及灰外送用作建筑材料;废气排放情况对比如下:第32页/共47页第三十二页,共48页。2022-5-12 中国五环化学工程(hu xu n chn)公司33废气排放情况废气排放情况(qngkung)对比表对比表SO2,g/MWhNOX, g/MWh CO2, g/MWhEurope Standard4101200790DemkolecFeedstock:Coal6060120410DemkolecFeedstock: NG0335Permission230645第33页

26、/共47页第三十三页,共48页。2022-5-12 中国(zhn u)五环化学工程公司343 3 壳牌煤气化业绩壳牌煤气化业绩(yj)(yj)第34页/共47页第三十四页,共48页。2022-5-12 中国五环化学工程(hu xu n chn)公司35REFERENCE LIST OF THE SHELL COAL AND COKE GASIFICATION PROCESSOperating companyLocationFeedstockProductTotal capacityH2+CO Nm3/dNo.ofgasifiersStart-upDeutsche 壳牌壳牌Pilot Plant

27、Hamburg,GermanyCoal150 t/dFuel gas300,0001 1978壳牌壳牌 Oil CompanyDemo plantHouston,USACoal/Coke250 t/dFuel gas500,00011983SEP,DemkolecIGCCBuggenum,NetherlandsCoal2000 t/dEL.Power253MWe4,000,00011994ATI ConsortiumSulcis,IGCCPortoscuso,Sardinia,ItalyCoal5000 t/dEL.Power450MWe7,000,00022003Indian Oil Co.

28、Ltd.ParadipOrissa,IndiaCoke2900 t/dEL.PowerAnd H26,600,00032003Sinopec/壳牌壳牌DongtingYueyang,ChinaCoal2000 t/dSyngas forFertilizer4,000,00012003第35页/共47页第三十五页,共48页。2022-5-12 中国(zhn u)五环化学工程公司36壳牌煤气化技术壳牌煤气化技术(jsh)(jsh)在中国在中国 1997年, CWCEC将壳牌煤气化技术在中国首推, 湖北双环合成氨改造项目的引进技术、设备的合同已于2001年2月签订,;设计工作已全面展开 2000年9月,中国石化集团公司与壳牌 公司

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