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1、第2期(总第95期)煤 化 工No.2(TotalNo.95)2001年5月 CoalChemicalIndustryMay2001SHELL煤气化炉的工艺计算及结果分析张华新 肖光升 朱 疆 德州华鲁恒升化工(集团)有限公司 253024 摘 要 通过对shell煤气化炉内过程的分析,对有关煤种进行了工艺计算,并对计算结果进行了探讨。关键词 shell煤气化炉 工艺计算 分析文章编号:100529598(2001)0220043203 中图分类号:TQ54 文献标识码:BShell煤气化(SCGP)是一种洁净煤气化新工在休斯顿的Shell煤气化装置中,采用了1
2、6种艺,具有操作弹性大、原料适用性强、环保性能好等不同的原料煤及石油焦为原料,成功地运行了特点,是很具竞争力的第三代煤气化。15000h。[1]Shell煤气化的基本思路是:(1)夹带物流;荷兰“Demkolec”商业化煤气化联合发电装置(2)纯氧气化;(3)夹套水冷壁;(4)液态排渣;(5)对(IGCC)1994年进入示范期,1998年1月1日称切向进料喷嘴;(6)干粉进料。结束,进入商业化运行阶段,负荷变动范围50%～流程简述:原料煤输送至磨煤机,磨煤机把原料105%,工艺操作时间约15000h,气化单元处理煤粉碎至合适有效的气化尺寸(质量分数为90%的原料煤2000töd,自199
3、7年7月负荷为80%～颗粒小于100Lm),煤粉碎的同时用惰性气体干燥,85%。Shell煤气化的化学合成装置处于推广阶段。把蒸发后的水蒸气带走,经内部分离器分级后,合格由于我国煤炭资源丰富,油、气资源相对贫乏,的煤粉被收集在沉降池里,气化所需要的氧气由空有几家中型氮肥企业已与壳牌公司接触,准备将气装置提供,空分装置来的氮气经压缩后为输煤系Shell煤气化装置用来生产合成氨。统提供低压氮气和高压氮气。干燥后的合格的煤粉在已公开的有关Shell煤气化资料提供的数据被氮气输送至煤加压及供料系统,如需要,加压后的的基础上,参考有关粉煤气化的理论,我们对山西晋煤粉、氧气和蒸汽可以通过成对喷嘴进入
4、气化炉,气城地区的有关煤种的气化工艺进行了计算,得出了化炉的操作压力为3.0MPa～4.0MPa,反应温度合成气成分及吨氨原料的气化部分消耗,现就计算高达1400℃～1700℃,熔渣自气化炉的下部流的过程及结果进行分析。出,与水接触,形成固体颗粒通过灰锁排出。温度为1500℃的出口气体与冷激气混合后,降至900℃1Shell煤气化炉炉内过程分析进入废锅,经废热锅炉回收热量,合成气温度降至250℃,再经陶瓷过滤器将合成气中的粉尘降至Shell煤气化炉属于气流床加压气化,根据有关3mgöm3～5mgöm3,进入水洗塔,使合成气中的粉文献[2]关于气流床煤气化理论的介绍,一般认为气尘含量进一步
5、降至1mgöm3送后工序。化反应区出口的气体组成取决于气化反应区温度下工艺特点:的水煤气变换反应的平衡组成和CO2的还原反应,碳转化率>99.5%或者说取决于距离反应温度△t(△t=t平衡-t反应)的气体成分中(CO+H2)的体积分数>90%某一温度下的平衡常数,△t被称为平衡温距。[3]气流床反应一般分为三个反应区:喷嘴内焰收稿日期:2001201205的有机组分的裂化反应区、外焰的缺氧反应区、炉内作者简介:张华新,男,1971年出生,1993年7月毕业于山东空间的平衡反应区。由于物料切向进入,增加了反应工业大学化学工程系,助理工程师。现从事有关煤气化方面的技术工作。器内的反应物的混合
6、程度,减少了产物的返混,使·44·煤 化 工 2001年第2期3之更接近平推流反应器。水煤气的变换反应在吨氨耗原料标准气(CO+H2)按2160mötNH31300℃以上时反应十分迅速,为简化计算,假定计算,已知合成气中的H2、CO的含量已由计算得Shell煤气化炉为平推流反应器,这样就可以用平衡出,又因为V0也已由计算得到,不难计算吨氨消耗。温距来近似地计算出反应器的出口组成及有关消耗得到吨氨消耗以后,列出氢平衡方程和氧平衡指标,作为后工序装置能力配套及投资概算的依据。方程,可以解出水蒸气和氧的消耗。从壳牌公司正式公布的有关资料的数据,可以计算现举计算实例如下:
7、(计算基准为100g干基出Shell煤气化炉在1500℃、40.52MPa(G)的条煤)件下水煤气反应的Jp值为0.2936,据计算shell煤已知:气化炉在1500℃、40.52MPa(G)的条件下该反应①阳泉1矿样煤的干基组成及发热值如下(质的logJP值在3.188左右。查表可以得到以上两个量分数):反应的JP、logJP值分别为0.2936、3.188时的平灰含量:19.99、H∶3.12、O∶2.77、N∶1.11、衡温度
