shell煤气化技术及其在国内的应用

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1、Shell煤气化技术及其在国内的应用装置使用永城无烟粉煤为原料，其灰熔点和灰分含量均较高，根据其原料特点，采用Shell干煤粉气化技术，即气流床加压气化、液态排渣。该技术的特点是煤种适应性广、碳转化率高达99%以上、产品甲烷含量极低、煤气中有效成分达90%左右、氧耗低，整套装置运转周期长，控制系统安全可靠。1　相关工艺流程简述原料煤和石灰石按一定比例混合进入磨煤机，在惰性条件下（O2体积分数小于10%）由循环风机提供循环气将干燥的合格煤粉（粒度小于100μm，占总煤量的90%）送入袋式过滤器，经粉煤贮

2、仓、进入煤锁斗；氧气与中压过热蒸汽混合后进入气化炉烧嘴，合格的粉煤以高压N2或CO2为输送介质进入气化炉烧嘴，与O2和蒸汽一起在气化炉内燃烧，温度在1500～1600℃，并发生C的转化反应。反应后的气体为以H2和CO为主的合成气，合成气经输气管、合成气冷却器回收热量后进入HTHP飞灰过滤器，除去合成气中的飞灰。过滤后的合成气一部分进入洗涤塔进一步除尘、降温，另一部分作为激冷气与湿洗涤后的一股气混合作为激冷气返回到Shell炉。洗涤后含尘量小于1mg/m3的合成气经变换、低温甲醇洗净化后进入合成塔制取粗

3、甲醇，通过精馏得到精甲醇。2　Shell气化炉及煤气化技术的主要特点2.1　Shell气化炉Shell气化炉是先进的煤气化设备，按原料煤的处理量不同，有2700t/d，2000t/d和1000t/d共3种规格，单炉产气量大。气化炉由内件和外壳组成，外壳只承受高压，不承受高温。气化炉内件由燃烧室、下部渣收集室、顶部激冷室组成；气化炉烧嘴采用4～8个烧嘴对称布置，下喷式。采用废热锅炉回收高温合成气显热，气化炉、输气管和合成气冷却器内件为水冷膜式壁，合成气冷却器内部有多组水管式换热器。气化炉内件要承受高温高

4、压和粉尘的冲刷，为避免换热器上的粉尘积累和结垢，安装有气动振打除灰器。我公司气化炉原料煤处理量2000t/d，操作压力4.0MPa，操作温度1500～1600℃，产气量177000m3/h。利用CO2作为粉煤输送介质，合格的粉煤和石灰石由5.2MPa的CO2输送到4个煤烧嘴；300℃，5.0MPa的过热蒸汽与99.6%的O2混合，一起喷入Shell炉内，粉煤与O2燃烧释放热量，为转化反应提供热量，发生氧化还原反应制得粗合成气，粗合成气在激冷段与激冷气混合降温到900℃，然后经输气管、合成气冷却器降温至

5、350℃，进入HTHP除尘（飞灰小于5mg/m3），再经湿洗降温、除尘，温度降至160～180℃，含尘小于1mg/m3，气体组成为CO56.3%，CO27.9%，H2O18%，H215.5%，H2S0.1%。气化炉内件为水冷膜式壁，水冷管<7mm；气化炉内无耐火砖衬里，内壁仅涂有14mm的SIC导热陶瓷耐火材料；4个喷嘴对称布置；合成气冷却器内布置水管式换热器5组。2.2　Shell煤气化技术的主要特点采用干煤粉进料，加压N2/CO2输送，连续性好，气化炉操作稳定，煤种适应性广，从烟煤、褐煤到石焦油均

6、可气化，对煤的活性没有要求，对煤的灰分含量及灰熔点适应范围比其他气化工艺更宽，对于高灰分、高水分、含硫量高的煤种同样适应。气化温度约1400～1600℃，碳转化率高达99%以上，产品气体洁净，不含重烃，甲烷含量极低，煤气中有效气体（CO+H2）达到85%左右。氧耗低，与水煤浆气化相比，氧耗低15%～25%，因而配套的空分装置投资可减少。单炉生产能力大，目前已投入运行的单台炉气化压力3.0MPa，日处理煤量已达2000t。热效率高，冷煤气效率77%～83%（德士古冷煤气效率约75%）。其余15%热能被回

7、收为中压或高压蒸汽，总的热效率98%左右。气化炉烧嘴及控制系统安全可靠。Shell公司气化烧嘴设计寿命为8000h，3气化操作采用先进的控制系统，设有必要的安全联锁，使气化操作在最佳状态下运行。Shell粉煤气化技术的缺点主要有：（1）气化炉、合成气冷却器和干法除尘系统很复杂。炉体下部煤粉烧嘴及点火烧嘴要穿进直立的水冷壁，使气化炉结构复杂，顶部激冷管的设置与合成气冷却器也很复杂，制造难度大；加之水冷壁和压力外壳之间留有600～800mm的环形检修空间，因而承压外壳直径较大，壁厚也较厚，造价较高，日处理

8、2000t煤的气化炉外径约4.6m，重约652t，合成气冷却器重约420t，陶瓷过滤器外壳的直径达6.8m，重约280t。由此可见，这些设备庞大，运输较困难。（2）煤粉输送给料系统的设计很复杂，开工和运行较困难。（3）由于设备复杂和庞大，使气化装置投资相对较大。3　Shell煤气化技术在国内的应用情况Shell煤气化技术是比较先进的造气技术，气化炉产出的合成气经废热锅炉回收热量，产生中压蒸汽带动蒸汽透平发电，制得的合成气用来作为燃气透平发电，要求气化炉出