壳牌煤气化气化原理技术说明

1、壳牌煤气化气化原理技术说明(翻译版)目录气化原理错误!未定义书签。 TOC o 1-5 h z 、总论2 HYPERLINK l bookmark10 o Current Document 1.1概述2 HYPERLINK l bookmark15 o Current Document 1.2主要反应方程式2 HYPERLINK l bookmark42 o Current Document 1.3环境方面3 HYPERLINK l bookmark60 o Current Document 2壳牌煤气化工艺(SCGP)4 HYPERLINK l bookmark63 o Current Do

2、cument 2.1概述4 HYPERLINK l bookmark93 o Current Document 2.2工艺步骤5 HYPERLINK l bookmark242 o Current Document 3煤的起源和煤的成分对煤气化工艺SCGP的影响13 HYPERLINK l bookmark245 o Current Document 3.1煤的起源13 HYPERLINK l bookmark248 o Current Document 3.2与shell煤气化工艺相关的煤的特性13 HYPERLINK l bookmark278 o Current Document 3.3

3、煤/煤灰特性对操作和设计的影响15一、总论1.1概述气化是一种将碳氢原料转变为CO和H2为主要气体成分的工艺。其它气体成分如ch4、 CO2、H2S、苯酚、烟和微量的氨、HC1、HCN以及在特殊工艺下基于原料和工况产生的甲酸 盐。气化产出的气体既可作为发电用的燃料，又可作为化工原料。对气化工艺的选择，以及气 化介质(O2或空气)，取决于气化进料的类型和产品的要求。壳牌专利/操作两大气化技术壳牌气化工艺(SGP)壳牌气化工艺(SGP)原料范围从天然气到重油。此工艺合成出来的气体广泛用于H2、C12、 甲醇的制造，或作为发电用的燃料。自1956年来，壳牌气化工艺(SGP)技术被广泛应用，现已经有1

4、50套气化炉。壳牌气化工艺(SGP)采用有耐火衬里的单个烧咀和一个特别设计的气管式废热锅炉(合成 气冷却器SGC)。壳牌煤气化工艺(SCGP)壳牌煤气化工艺(SCGP)原料范围从焦油和无烟煤到褐煤。间接煤液化(气化伴随着合成 气接触反应的变换)是发展此工艺的最初原因。现在，此工艺主要应用于发电和化工原料生产。1972年，开始壳牌煤气化工艺(SCGP)的开发。1976年阿姆斯特丹壳牌实验室委托一个工 厂一一GASCO化工厂烧煤6t/d； 19781983年在德国汉堡壳牌总厂，一个烧煤150t/d的工厂 投产；19861991年在美国壳牌Deer Park总厂，一个烧煤250-400st/d的示范

5、厂投产。1994年 以来，此工艺应用在商用上，在荷兰德克里克布根伦IGCC工厂，消耗商用煤2000t/d。壳牌煤气化工艺(SCGP)应用了一个多烧咀的水冷膜式壁气化炉和一个经特别设计的合成 气冷却器(废热锅炉)结构，允许气化炉在更高温度下操作，并且承担在合成气冷却器中承载 固体的负荷，比其他SHELL煤气化工艺(SGP)气化炉/合成气冷却器(SGC)要大。1.2主要反应方程式简而言之，壳牌煤气化工艺(SCGP)中煤(焦)气化可以用总反应来描述：CH+ 1/2 O2 = CO + 1/2 H2在这里：CH是煤的简化分子式。然而，为了真正理解气化工艺，就应该知道更多基本的气化反应方程式。为了简单，

6、在此 反应中，煤将当作是纯碳，并且，通过转换，负热反应将预示热量产生。因为以下气化反应将 有区别：C + 1/2 O2= CO(1)-110MJ/kmo1 CC +H2O = CO + H2(2)+131MJ/kmol CC +2H2 = CH4(3)-75MJ/kmol C这些反应说明实际上三种方法可以将碳氢燃料气化，即：通过部分氧化反应(1),吸热产 蒸汽反应(2)和加氢氧化反应(3)。实际上部分氧化反应必须分成两步：C + O2 = CO2-393MJ/kmol CC +CO2 2CO+173MJ/kmol C分步表明进行气化反应的能量在其内部产生。而且，还表明它的第二个反应应该认为是平

7、 衡的。在壳牌煤气化工艺(SCGP)中，有2个以上的主要反应，第一个主要反应是必需的，第二 个主要反应是几乎不相关的，两者主要反应都是平衡的：CO变换反应：CO + H2O CO2 + H2-41MJ/kmol CO蒸汽甲烷转化反应：CH4 + H2O CO +3H2+211MJ/kmol CO要理解在正常操作中壳牌煤气化工艺(SCGP)的控制原理和必要的非正常调整，这些反应 方程式是必需的知识。1.3环境方面从发电方面来看，采用气化，特别是采用煤气化工艺(SCGP)，唯一的原因是它的环保性能； 商业上它不能和煤粉锅炉竞争。如果这个工艺用于化学原料的生产，包括液体烃类的生产，首 先必须证明气化

8、在商业上是值得的；其次选用煤气化工艺(SCGP )将有利于环保。效率当采用煤气化工艺(SCGP)，煤中平均80%的能量将存在于合成气中，大约15%将被传送给 高压蒸汽(40-140巴)，大约5%将失去。因此，煤气化工艺将是最有效率的气化工艺之一。由 于自然的损失(渣、灰等中的热量)，更进一步的改进看起来很难实现。在整体气化联合循环装置中采用煤气化工艺(SCGP)，整个电站大约43%效率现已实现，并 且随着未来气体透平机领域的发展，效率将会更高。效率将会等于或高于现有的煤粉锅炉。气体的挥发（用于发电）SO2由于少量物质COS ）中存在硫，所以标准高效（99%）的清除和再生技术用于生产商品 硫（或

9、硫酸，如果要）是可以的。这与烟道气洗涤技术（效率：95%;产品：石膏或高定额成本化 肥）相似。NOX当采用透平机稀释（来自空分的污氮/蒸汽）合成气燃烧，会产生很少量的NOx，当使用天 然气在透平机中燃烧时含量会更低。煤粉锅炉的挥发高10个点。灰尘由于合成气集中清洗，灰尘经透平机烟道挥发会被忽略。有些灰尘的挥发物将从固体搬运 系统产生。这些又比从煤粉锅炉挥发的烟道气低得多。废水从煤气化工艺（SCGP）来的废水可循环和处理。应用标准技术：澄清（清除固体）蒸发/冷凝（除去所有未处理固体；需再循环）生物处理（氮氧化物及硫的混合物；需最大限度处理）最理想的水处理方案总是依据特殊的环境和许可条件来定。固体

10、废物从工厂来的固体废物，以渣和飞灰的形式存在，占进煤量的6 35%。两种废物都能当作 产品，因为它们能通过过滤测试（气化温度导致煤灰熔融，在里面加入微量元素形成玻璃）作为 修路材料和其它的工业应用。依靠特殊的工程，产生的飞灰可能也有其它的应用，因为它含碳量低颗粒小，所以它有更 高的价值。少量化学废料、未冷凝在渣里或灰里的重金属（未处理固体，如果选择水循环）将在废水处 理厂产生。2壳牌煤气化工艺（SCGP）2.1概述壳牌煤气化工艺（SCGP）的基本概念:熔渣式膜式壁气化炉加压气化悬流气化加氧气化多个相对的烧咀干法输送粉煤熔渣式膜式壁气化炉选择熔渣膜式壁气化炉以便允许在高温（反应器周围砌有难熔的砖

11、，具有合理的难熔寿命， 温度限制到大约1500 r）下正常操作：1）高碳转化效率（99%），停留时间短，2）将所有的煤灰惰性化（通过将它转化为玻璃）。而且，熔融的灰/渣在冷却的气化炉炉壁 上固化；3）提供另外的隔热，从而减少热损失（生产蒸汽），4）在跳车时起缓冲作用（在温度偏移时，粘附在膜式壁上的渣将会固化/熔解）。加压、悬流气化选择悬流气化是因为它将导致气化炉结构紧凑（停留时间10秒）。加压操作将更加减少气 化炉和下游所有的设备（在实际气流基础上的尺寸）的尺寸。基于处理大量的固体的设备，尺寸 将当然是不受影响。用氧气而不用空气作气化媒介对于化工原料应用上，在必需排放氮气这种惰性气体的地方，这

12、是显而易见的。然而，为 了发电应用，它也很有吸引力，虽然它将减少所有生产的高压合成气和气体净化的设备尺寸。 而且，虽然平衡用的氮气不必加热和降温，但是气化效率是稍微高一些。多个相对的烧咀选择多个烧咀将达到：1）相对的“小烧咀”确保了一个良好的煤的混合和吹送，从而确保高的碳转化率（“易 于”放大）；2）气化炉大减量（例如：四个烧咀中两个烧咀操作的设计是切实可行的，从而按单个烧 咀的2倍比率调节）。干法输送粉煤选择一个干法输送系统是因为这将导致最大的气化效率。而且，它使气化工艺本身不依赖 于煤的特性，比如煤的湿度、颗粒大小、Hardgrove指数、结块性能等。这个系统的一个不利之处是相对比较复杂的

13、煤加压和输送设备，同时作为化工原料生产， 大量的氮气（接近8%）会带入合成气中。2.2工艺步骤壳牌煤气化工艺（SCGP）的各个工艺步骤描述如下:磨煤和干燥煤的加压和进料气化和合成气冷却渣的除去和处理飞灰的除去和处理湿洗废水的汽提和澄清考虑到另外的工艺步骤不是“相关的煤气化工艺（SCGP ）核心技术”，将不作详细讨论。磨煤和干燥（CMD）在标准磨煤设备里，磨煤和干燥能被实现，煤在一个传统的典型的磨辊下面磨，同时用加 热的循环气流从系统中带走水蒸汽，粉煤经过一个内部典型的旋转分级器吹送到布袋收尘室。 主要的气体经过惰性气体发生器循环。在惰性气体发生器里，通过燃烧处理的合成气加热气体 后送到磨煤机，

14、多余的气体在压力控制下放空。磨煤和干燥的进料物流有：1）原煤（如需提前粉碎，取决于磨煤机）2）助熔剂（如需要，取决于煤的型号）3）循环飞灰（如需要/吸收）4）燃料气（处理的合成气，燃料气，液化气或汽油）5）空气（作燃烧、密封气，且若需要控制露点）6）氮气（吹扫和惰性化气体）磨煤和干燥的产出物流有：1）干的粉煤（PC）典型是：含湿量12%wt0.09mm10% 的粉煤0.005mm2）磨煤和干燥的烟气（一个惰性气体发生器的混合燃烧气）、注入的空气、含水的蒸汽和 氮气吹扫气。注：在这本手册中，将不作任何深度的讨论。因为，实际磨煤机操作是取决于磨煤 机供货商，而且磨煤机供货商必须提供操作和维修指导。

15、煤的加压和进料多数情况下该系统是“成双的”，每个系统供给两个烧咀。所有理念是基于：从一个具有1小时贮存能力的高压容器以恒定量向烧咀送粉煤，通过一个锁斗系统加满高压给料容器；在低压贮存容器中，最少要有2小时的粉煤贮存能力。这个系统的操作如下：通过2条煤烧咀供应管线将粉煤不断地从V-1205A中送出。为确保一个稳定的煤流 量，容器出口位置处设置流化氮气。根据压力或者流量来控制氮气的充压和泄压。一旦V-1205A中粉煤的料位下降到低于给定料位，将通过打开V-1204A底部阀门， 从V-1204A供这个容器是准备传递煤）中加煤到V-1205A。选择这个料位开关点， 以便V-1205A能够从V-1204

16、A收到另外一批煤。一旦V-1204A是空的，将通过关闭底阀和高压平衡阀来隔离这个容器。通过减压阀 逐步降低V-1204A的压力到与S-1201A相等，最后通过打开低压平衡阀，使V-1204A 压力降到和低压煤贮仓V-1201A压力平衡。一旦V-1204A和V-1201A（g供这个容器是准备输送煤）压力平衡，通过打开V-1201A 的底部阀门，从V-1201A再次加满煤到V-1204A。一旦V-1204A满，通过关闭这个容器的上阀（入口）和低压平衡阀平隔离它。一旦这个隔离完成，通过到底部通气器和到容器顶部的高压氮气供应管线对V-1204A 再充压。一旦压力接近V-1205A的压力时，在高压氮气压

17、力平衡阀都打开后，V-1204A 的压力与V-1205A的压力平衡。V-1201A不断地从磨煤和干燥工段输送粉煤。在以上描述的基础上，各种进料物流如下：1）从磨煤和干燥系统输送的粉煤2）高压和低压氮气产出物流如下：1）一个粉煤“悬浮物”（送2个烧咀）2）氮气排出气（固体含量10mg/Nm3）。这个排放气可部分当作低压氮气。气化与合成气冷却气化炉/合成气冷却器的合成气侧是烧咀系统，气化炉与合成气冷却器（煤气化工艺气化炉 /合成气冷却器构成一个整体联合循环装置）的高压、超高压和低压蒸汽系统，这里将不讨论开 工烧咀（A-1302）与点火烧咀（A-1303）系统。气化炉/合成气冷却器的合成气侧气化炉是

18、由一个内有气化室（E-1320）的压力容器（V-1301）组成，气化室的操作压力在 2540barg。环绕着气化区的气化炉内壁（膜式壁）是采用温度控制，它通过管子中循环水换热产 生中压蒸汽（4065barg）。在气化区有2个出口。在气化炉底部的出口一一渣口，它是用来排渣 的。在气化炉顶部，允许带飞灰的热气进入激冷区，在激冷区，用大约250C的无灰循环气来 激冷热气，以避免熔融的灰和粘性的飞渣颗粒带入粗合成气造成淤塞问题。粗合成气从激冷区经激冷管和输气管（V-1303的E-1301和E-1302），以及气体返混室（保护 压力容器的所有的膜式壁里的水循环以产生中压或高压蒸汽；40140barg）输

19、送到合成气冷却 器（V-1302/E-1302经过 E-1306）。合成气冷却器是由集中整齐排列的膜式壁构成，通过膜式壁，当水或蒸汽在冷却合成气时 被循环加热。不同的部分排列不同，高压和中压过热器管束（E-1306A/B）、高压蒸发器管束 （E-1303）和中压省煤器管束（E-1304）将合成气冷却至250C，这些管束都装备了振打装置，以确 保换热良好。膜式壁和与合成气相对的压力容器面的压力平衡是靠位于“无堵”位置的压力平衡孔来保 证的。吹扫（在开车时用氮气）“冷的”一面，以保证一个绝对的气流流到“热的”一面。激冷区和合成气冷却器的入口安装了 “吹扫系统”来限制固体飞渣的形成，使固体飞渣的量可

20、以接受。到这个系统的进料物流是：1）通过烧咀产出的产品2）激冷气3）反吹氮气产出物流是：1）大约250r的粗合成气（如果系统没装省煤器粗合成气温度为350C）2）熔渣（加一些没有转化的煤）煤烧咀煤烧咀（A-1301A/B/C/D）进料物流是煤悬浮物（煤在氮气中）和一股气流（对大多数煤来说是 氧气和水蒸汽）。氧气被预热（E-1309;主要是避免蒸汽冷凝，如果加入蒸汽到氧气中）并经过一个三重切断阀 和二重排放系统被平均分配到各个烧咀（通常是4个，最多可能到8个）。氧气总量（容纳的）取 决于合成气的产气率。根据氧气来比率控制微过热蒸汽的加入，一般各煤种的这个比率是固定的。通过混合器 X-1321A与

21、氧气混合。详细描述见：第四章正常操作。实际上所有内部产生的规范中，过热 蒸汽被用作原料。这种蒸汽经过过滤器（S-1303A）过滤，以保证没有大于10um的铁锈颗粒进 入不锈钢“氧气清洁”管线。煤悬浮物的加入也是根据氧气来比率控制的。但是，在这种情况下，比率是不固定的，取 决于合成气成分，特别是co2（或ch4）的浓度。煤悬浮物的流速是根据相关的悬浮物的流速、 速度和间接密度来控制的。在正常操作中，流速和速度受到控制，同时允许密度变化。（典型 的悬浮物密度是350400kg/m3）。在减量时，将导致很低的悬浮物速度（大约低于7m/s），速度 维持在一个最低速度，悬浮物密度开始下将。通过一个调节阀

22、来控制流量，通过加不同量的氮 气到煤悬浮物中来控制速度。在开车时，首先是煤进入循环，以保证在一个烧咀开始工作的几 秒钟后，煤/氧比正确。煤烧咀的枪管和前端保持在大约200220C的温度下操作，以避免露点腐蚀和/或高温硫 化腐蚀问题。这些问题由高于气化压力下操作的烧咀循环水系统（V-1307、P-1304A/B、S-1302A/B 和 E-1308）完成。气化炉水/汽系统气化炉膜式壁（E-1320）通过中压锅炉水的强制循环（P-1302A/B/C）来冷却。管子中产生 的蒸汽在汽包中分离并被送到合成气冷却器里的中压过热器（E-1306）。在一个三点控制（汽包液 位、蒸汽产量和锅炉给水量）的基础上，

23、通过省煤器来补水。从外界来的开工中压蒸汽注入汽 包（与系统一起循环）。需预热到大约200C,以避免一旦煤引入时发生露点腐蚀。在这段时间形 成的冷凝液经一个紧急排放系统排出（液位控制）。合成气冷却器水/汽系统合成气冷却器水/汽系统由三部分组成：中压和高压过热器（E-1306A/B）的水/汽系统、高压 蒸发器（E-1303）的水/汽系统和中压省煤器（E-1304）的水/汽系统。高压过热器（E-1306B）预热所有制造的高压蒸汽；控制入口而不是出口温度。中压过热器 (E-1306A )也是一样，但是为了确保这个系统在所有可能的情况下准确的操作，加入2个控制(通 常无动作)。如果生产的中压蒸汽过量，这

24、些饱和蒸汽的一部分将送入过热器，以确保不超压(防 止汽包上的放空阀跳)。如果生产的中压蒸汽过少，注入高压蒸汽到中压蒸汽汽包，以确保过 热器出口温度不超温。高压蒸发器系统(E-1303、P-1301A/B和V-1305)和气化炉的中压蒸发器系统相似。省煤器(E-1304)系统特殊是因为：它是一个中压系统(材料选择/经济)；如果一个高压系统用在合成气冷却器里，合成气中可以利用的热量比将被预热的锅炉 给水吸收的热量多。操作温度最低必须高于200C，以避免露点腐蚀。这已导致循环系统(P-1310A/B)给气化炉的中压系统提供锅炉给水，并且经一个鼓式锅炉 (E-1310)释放剩余的热量到低压锅炉给水生产

25、低压饱和蒸汽。到气化炉/合成气冷却器水汽系统的进料物流是：高压锅炉给水中压锅炉给水低压锅炉给水锅炉给水化学药品(氨水、磷酸盐)产出物流是：高压过热蒸汽中压过热蒸汽低压饱和蒸汽高压、中压和低压汽包排放对没有应用煤气化工艺整体气化联合循环的系统，高压蒸汽一般不生产，因此，降低了设 备费用。在这种情况下，不需要低压蒸汽锅炉，因为省煤器的能力将总比水预热潜能低。因为这些应用，有时也不安装省煤器。在这种情况下，生成气冷却器出口温度不会降到 350 C以下。这会影响下游系统。渣的除去和处理煤中大多数的矿物质以熔渣的形式离开气化区，因为高的气化温度保证了熔渣自由地沿着 膜式壁经渣口流入气化炉底部装满水的地方

26、。当熔渣一接触水池的水，它便固化成稠密的玻璃 状的粒状物，经锁斗系统(再次洗涤)将渣从系统中除去。通常，渣脱水后输送到界外用于公路 建设。包含非常细的渣和未转化的煤颗粒的洗涤水被送到SSS(酸性灰浆汽提塔)澄清/增稠/过 滤系统。澄清水(部分)循环，来自细渣的滤饼和从灰浆汽提来的固体循环到磨煤和干燥系统。操作总结如下：渣被不断地收集在渣池(V-1401)中，经破渣机(X-1401 ；如果在工况异常时，将形成 渣块而不形成渣粒，只有采用破碎)，渣被排到渣收集器(V-1402)。为了除去由于固化和冷却熔渣导致的热量，在渣池和渣收集器的之间用循环水泵(P-1401A/B)来维持连续的循环水，通过渣池

27、水冷却器(E-1401A/B)冷却降温。从渣收 集器抽水，以建立一个向下的渣浆流，经渣池上方的喷淋环向渣池注水，以帮助处理 和湿润未转化的煤。为了限制在渣池循环装置中形成非纯净物和结块，部分循环经水力游流器 （S-1403A/B ）底部出口排到酸性灰浆汽提塔。排放比率是基于渣池循环水的密度（固体 浓度指示）。在部分排渣系统循环中，渣收集器（V-1402）和渣锁斗连通，渣收集到锁斗里。为保证 一个适当的流量，渣辅助冲洗泵将水从锁斗打入渣收集器。通过加入新鲜补水到锁斗 底部来“洗渣”（部分地）。如果锁斗满，关闭锁斗入口阀，隔离锁斗，辅助冲洗泵打循环，补水到辅助冲洗回路。一旦锁斗被隔离，分两步对锁斗

28、进行降压（到火炬系统和排放系统），打开两个底部阀， 将渣水混合物导入脱水槽（T-1401）。如果锁斗空，关闭它的底部阀，再次往锁斗加满循环水（大约95%）；用高压氮气充压， 当锁斗与渣收集器压力平衡后，再次接通它们。接着辅助冲洗泵和补水供给还原到“正 常”位置，以便允许循环重新开始。捞渣机（X-1402 ；优先收集较大的渣粒，将渣的水分“干燥”到大约含水10%）和渣运 输带（X-1403）一样，作为冲洗逻辑的一部分开启，并确保产生的渣在近似50%的锁斗 循环总时间里排空。细渣灰浆排出泵（P-1403A/B）为了提供连续不断的水流到澄清槽（S-1701）而连续地工 作。如果脱水槽的液位将要低于它

29、能接受另一批水的液位时，通过从循环水缓冲罐 （T-3302）来的循环水（经P-3304A/B）来保持脱水槽的液位不变。经渣和排出的“细渣”失去的水是通过高压和低压循环水和少量的密封冲洗水）来补 充的。渣系统的进料物流是：1）渣（包括“细渣”）；2）高压补水（循环水）；3）低压补水（循环水）；4）高压和低压密封冲洗水（工艺水；蒸汽冷凝水品质）；5）高压氮气；产出物流是：1）湿渣；2）“细渣”灰浆（送到灰浆澄清系统）；3）渣池排放（送到灰浆汽提系统）；4）到火炬的排放气；5）到大气的排放气。灰的除去和处理灰的除去和处理系统，出合成气冷却器的粗合成气里的灰连续地在一个高温高压陶瓷过滤 器（S-150

30、1）中除去。部分无灰合成气用作激冷气，剩余的产出的合成气被送到湿洗系统除去卤 化物（主要），并使气体达到下游工艺的要求。高温高压过滤器通过热超高压氮气反吹。飞灰收 集到过滤器底部（灰收集器，-1501）里，从灰收集器经一个锁斗系统（在里面发生气提和冷却） 排出。这个系统操作如下：在循环的一个重要部分，灰收集器(V-1501)和灰锁斗(V-1502)连通，灰收集到锁斗里。一旦发现灰锁斗料位高，通过关闭锁斗入口阀和平衡阀隔离锁斗，接着分三步泄压排 到火炬。排到火炬的气体经过滤(S-1502)并加入燃料气，以确保有害的成分被完全燃 烧。在锁斗降压后，打开锁斗底阀，飞灰排到飞灰气提冷却器(V-1504

31、)。灰的排放开始 是通过管式通气器(X-1505)来辅助的。如果锁斗空，关闭锁斗底阀，用高压氮气充压，压力与灰收集器平衡后，再次连通锁 斗与灰收集器，允许循环重新开始。一旦飞灰气提冷却器和灰锁斗隔离，经过许多充压/降压循环，完成飞灰的气提和冷 却。充压是用热氮气(80C)，泄压是经过滤器(S-1503)排到火炬，并加入燃料气确保合 成气中微量元素完全燃烧。一旦飞灰被充分冷却(V150C)且排放气的CO浓度低于最大允许浓度，当灰气提冷却 器完全泄压后，打开它的底阀将灰排到飞灰贮仓(V-1505)。通过吹送包系统(V-1508A/B和灰加速器X-1501/X-1502)半连续地把飞灰从中间贮仓 排

32、到飞灰筒仓(V-1507),或经过飞灰循环送到磨煤与干燥系统，排放比率是基于产灰 量(V-1505的重量)。定期排空飞灰筒仓。这个系统的进料物流是：粗合成气；热超高压氮气；热高压氮气；低压氮气；燃料气(或脱硫合成气)。产出物流是：无灰合成气；飞灰(干燥或潮湿，经搅拌机一一在图中未描述)；火炬气；放空气。湿洗湿洗系统，从干法除尘系统来的无灰合成气经过水洗和冷却，除去卤化物主要是氯化物) 和灰中的微量元素。冷却的程度取决于想得到的合成气的水分含量，但是至少要低于平衡温度 5C以下，以确保系统的运行可靠。洗涤是在两个填充床(安装在圆筒里；C-1601)里实现的。水经过P-1601A/B在顶部循环。

33、在这个循环中，安装了一个空气冷却器，通过冷却循环水到期望的程度，来实现期望的出口温 度(蒸汽水分含量)。底部循环是通过P-1602A/B来循环的。两个循环在一个固定的流速下操作。 排放水从底部循环引入(在一个固定的流速可简化/稳定下游汽提塔的操作)；在液位控制基础上， 加入新鲜水到上部循环。苛性碱可注入两个循环(通常主要/只注入底部循环)中以维持它们的PH值大约为7.58。 注入速度直接要与合成气产量相结合，通过PH控制器来微调。在这个系统中没有描述开车设备(J-1601等)。整个气化系统的压力是在这个系统的末尾来控制的，给用户提供了一个稳定的压力。这暗 示气化炉的压力将随产量的变化而稍微地变

34、化。这个系统的进料物流是：1）无灰合成气；2）高压补水；3）高压密封水（蒸汽冷凝品质）；4）苛性碱（通常是15%NaOH）。产出物流是：1）“条件”下合成气；2）排放水（到灰浆汽提）。对进口合成气温度高的系统，在填充床洗涤塔前，通过文丘里洗涤器（水是通过填料床洗 涤塔提供的）预先洗涤，以降低洗涤塔的入口温度。对合成气中卤化物含量约束较低的系统，“两个床的洗涤塔”可以被“一个床的洗涤塔” 所代替。废水汽提、澄清和灰浆过滤酸性灰浆汽提塔（SSS;C-1701）包括两个汽提床，它处理来自渣池、湿洗和其他所有排放蒸 汽（收集在一个关闭的导淋系统里）的排放物流，因为它们含有未处理的有毒气体。这些物流收

35、集到SSS进料罐（V-1701 ；它不仅提供混合，而且在工况异常时可维持使用30分钟）。来自湿 洗的排放物流随着耐磨管（X-1701A/B）上的压力降低而降低，在气相时加入排放物到进料罐， 允许排气。来自渣池的排放蒸汽和导淋收集器的排放物在液相时加入。来自渣池的物流也被酸 化（PH近似为6.5），以避免当相对冷的物流和进料罐里“热”的东西混合时形成CaCO3沉淀。 因为同样的原因，所以在汽提塔自身的上游安装了一个加酸步骤。为稳定汽提塔的操作，又要降低沉淀的形成，通常用一个固定的进料速度来操作汽提塔（泵 P-1701A/B）。SSS进料罐通过控制汽提塔到它的循环来维持一个最低的液位。汽提蒸汽的加

36、入 是采用与加入进料罐的新鲜物料的偏置比率来控制的。汽提的灰浆是用料位控制从汽提塔排出的，冷却后它被送到澄清系统。在汽提塔的上部，安装了一个回流系统，所有来自汽提塔尾气的冷凝液通过P-1706A/B 回流。这些冷凝液收集到回流罐（V-1703）中。通过空气冷却器E-1702冷却，确保冷凝液温度 在100110C。这个温度是必需的，以避免固体铵盐的形成。汽提塔排放气应送到一个脱硫系 统。澄清槽澄清冷却来自SSS的灰浆和来自渣脱水槽T-1401细渣浆。澄清水（100mg/Nm3固 体）经P-1705A/B送到循环水贮槽（T-3302）,循环到SSS进料罐，在这个系统中作管线冲洗用。 剩余的物料被送

37、到废水处理厂。增稠的灰浆（大约10%wt固体）被送到增稠器（T-1702）。增稠器将增加两个混合物流的固体浓度到大约25%。煤泥被过滤（S-1702）。滤饼被输送 （X-1702A/B）到供煤系统循环，经磨煤和干燥系统送到气化炉。滤液和增稠器的溢流物被循环 （泵P-1712）到澄清器。过滤器的操作可以分批进行（取决于滤饼的产量和煤的搬运。滤饼应贮 存在干燥的地方且应与煤混合输送到磨煤和干燥系统的露天贮仓，以防过多的污染问题）。一 个带式或鼓式过滤器最适于泥浆的过滤。这个系统的进料物流是：1）渣池排放水；2）湿洗排放水；3）来自相邻系统的多个排放水（火炬排放、汽包排放）;4）来自渣系统脱水槽的灰

38、浆；5）低压蒸汽；6）帮助澄清和过滤的聚合物；7）酸（通常用盐酸）；8）低压氮气（作吹扫和开车用）；9）低压工艺水（作清洗用）；产出的物流如下：1）污水（需进一步处理）2）气提塔尾气（去直接脱硫）3）滤饼（循环到磨煤和干燥CMD）4）火炬气3煤的起源和煤的成分对煤气化工艺SCGP的影响3.1煤的起源煤是由树、草、和其它形式的植物残骸抑制分解而形成。煤最初是煤泥，煤泥经过细菌和 化学的作用，在植物残骸上形成煤。经加压、加热和其它现象，煤泥变成煤。在这个过程中， 由于结构有不同程度的变化，所以煤不是一种很均衡的物质。没有两种煤是完全一样的。以形成煤的植物残骸（形成煤的物质）的结构不同，煤被分成若干

39、等级。与煤的等级密切关 联的是它的反应性能。反应性能可以视作测量煤的转化难易的一种方法。在大多数情况下，但 是也不是总是，低等级的煤（褐煤）比高等级的煤（无烟煤）的反应性能要好。3.2与shell煤气化工艺相关的煤的特性物理特性Hardgrove 可磨指数（HGT）HGI指出磨煤的难易程度，它与煤的物理性能如：硬度、断裂应力、抗张强度紧密联系。 与选择的任意标准相比，它决定煤的相对可磨能力和粉碎煤的难易度。可磨指数越低，煤越难 磨。指数介于45和70之间是最一般的，指数低于40可能严重影响磨煤机的能力。灰密度碎煤的密度是根据特殊的重量、尺寸分布和水分含量不同而不同。大约近似为：无烟煤80093

40、0kg/m3烟 煤670910kg/m3褐煤640860kg/m3通常采用450600kg/m3轻质碎煤。堆积密度通常采用13001500kg/m3的无孔煤。化学组成与热值煤是一种复杂的有机物和无机物的混合物。通常煤的分析分为三个部分：近似分析、最终 分析和矿物质的“分析”。近似分析近似分析详细说明煤的相对水分、挥发分、固定碳和灰在煤里的百分比。煤的全水分由固有水分（基础水分）与游离水分（表面水分）组成。固有水分在煤的缝隙中存 在。游离水分是总水分的一部分，它能被空气干燥而除去。挥发分是煤的一部分，当煤被加热，挥发出气体和蒸汽。挥发分本身不存在于煤中，而是 由于煤加热分解而产生的。固定碳是在除

41、去挥发分、水分和灰分之后的残渣。除碳之外，固定碳含有H、O、N、S 和Cl。灰分是煤里的矿物质的一个术语。它是许多成分的混合物，其中最显著的是SiO2和Al2O3。硫和氯在煤里，有时会产生定义上的问题。硫可能以黄铁矿（Fe2S）、无机硫和硫酸盐的形 式出现。有机硫可能包含2080%的总硫量，在最终分析中应被指出。氯可以用近似分析指出， 它应作为无机物，也就是NaCl。最终分析最终分析是测量煤里的有机物的元素组成，即它指出每种成分的对反应和气体转化是有用 的。挥发分、固定碳和水分混在一起。最终分析可以包括氯（氧通常作平衡来计算）。表示煤的组成的基准煤的分析用四种不同的基来表示：全 称简 称选择收

42、到基AR无水基MF无灰基AFMMF （无矿物质）无水无灰基MAFDAF （干燥且无灰）热值煤的热值是在特殊条件下，单位质量的煤在一定体积氧气炸弹式热量计里产生的热量。当产品恢复到与反应物的初始温度（通常25r）相同时，可以从总能量的变化来计算热 值。热值可以用HHV和LHV来表示。这两种形式之间的区别是：HHV （高热值）假设所有 在燃烧中形成的蒸汽冷凝，能量被利用。LHV （低热值）忽略了这个能量，即：LHV （kJ/mol） = HHV 田2的摩尔数X44.016（水的蒸发热）热值计算也可以在能量消耗的基础上来计算。强烈建议用这种方法来检查实验数据。通常， 热值在3%以内。灰的分析煤灰、渣

43、和飞灰是许多矿物质的混合物。通常，它们主要是二氧化硅（SiO2）和氧化铝 （Al2O3）。其余大多数是Ca、Mg、Fe、K、Na、P和Ti的氧化物。因此灰的分析通常可以用 这些金属氧化物来表示，且假设平衡时将生成so3。在气化炉里，煤灰熔化。部分熔融的矿物质以液态渣的形式被带出去;其它被合成气带走， 再形成飞灰。虽然渣或灰的成分很多，但是，灰也和渣一样，成分与煤灰不同。因为灰的熔度 和渣的粘度在成渣气化中作用非常重要。针对灰的熔度，许多标准的检测得到改进，但仅作为一个指导文件。即使将灰带到一个还 原氛围里。针对灰的粘度，许多相互性已经改善（曾经广泛应用Watt和Fereday）。再次利用这些相 互关系应与最终的“保护”相一致。3.3煤/煤灰特性对操作和设计的影响以上讨论的煤/煤灰的特性在煤气化工艺的设计和操作中起很重要的作用。当采取“中庸 之道”煤设计时，相对比较容易。当一个系统必须被设计或用大差异的煤种（或一种具有超过 已知范围的煤，图3.3.1提供了一个煤/石油焦的测试范围）来操作时，情况将改变。在设计阶段（除煤的最终分析之外，最终分析是计算气化性能用的）通常要考虑/估计以 下特性：煤的反应性能对煤气化工艺来说，煤的反应性能（级别）通常无关紧要，因为对大多数煤来说，无机物 的成分/性能在煤气化工艺中，偏爱高