Shell煤气化技术进展及发展趋势.pdf

第1 塑j 蔓第．1 驾期 煤化工 N o ．1 T 0 1 日1N o ．1 1 0 兰里兰j 三生旦．一g 堂蔓 巴堑坐 i 型 些 坚 S h ell 煤气化技术进展及发展趋势 汪寿建 中国五环化学工程公司，武汉4 3 0 0 7 9 摘要S h e l l 煤气化是一种先进成熟的1 艺技术。该技术采用大规模、单系列、加压气化工艺，使气化指标 好，气化效率高，并有利于环保。是第二代煤气化技术的代表工艺之一．具有一定竞争力。 关键词S h e l l 煤气化关键设备先进成熟工艺技术 文章编号1 0 0 5 9 5 9 8 2 0 0 4 卜0 卜0 0 1 8 0 4 中图分类号T Q 5 4 62 文献标识码A T 业上以煤为原料生产合成气的历史已有百余 年了。从煤气化技术发展进程分析，早期的煤气化大 多使用块煤和小粒煤为原料制台成气，我们称为第一 代煤气化T 艺。而随着采煤机械化程度提高，粉煤量 已占相当比例，从而使大量粉煤资源不能有效利用。 近年来，随着“洁净煤气化技术”的开发研究，产 生了第二代煤气化工艺。该技术以粉煤为原料．大规 模、单系列、加压气化并实现了工业化。其气化指标 好，有利于环境保护，成为煤气化技术发展的趋势。 S h e ／l 煤气化技术就是其中的一种。 1 S h e l l 气化用原料煤 表lS h e l i 煤气化工艺用原料煤特性 S h e l l 1Ar B r Cr 名称 试烧煤种新密煤西马煤神华煤 同定碳F C 。／％ 3 9 ．0 8 8 ．56 2 ．67 4 ．27 7 ．2 挥发分y 。／％ 1 0 ．0 4 5 ．61 3 ．89 01 7 ．O 灰分 。／％ 0 ．5 0 2 4 ．0 02 5 ．8 71 6 ．0 05 ．8 7 水分肘。／％ 5 ．7 0 3 4 ．0 08 ．5 370 01 0 ．6 9 可磨系数H 6 1 1 4 5 ．36 3 ．0 粒度／m 管道气 I ．．．．．．．．．．．．．．．．- - _ J [ ≯I 碳承合成lc 运转燃料 图2S h e l l 煤气化使用范围示意图 5 ．1 合成气制氨、甲醇、氢气 S h e l l 煤气化得到9 0 ％以上的 C O H 2 粗煤气，这 种粗煤气中的 C O H 是我们制合成氨、甲醇、氢气的 原料气。粗煤气中的c 0 气可通过蒸汽变换，在催化剂 作用下反应得到 H 。 C O ，其中的c O z 气是生产尿素 的原料。变换气再经过气体净化，如低温甲醇洗、甲烷 化 或液氮洗 、配氮、压缩后进行氨合成，最后得到产 品液氨。合成气制甲醇、氢气的工艺路线与合成气制 合成氨基本相同。合成气制合成氨、甲醇、氢气方框流 程如图3 、4 、5 所示。 圉5S h e l l 煤气化制氢工艺方块流程图 5 ．2 合成气发电 I C 6 C C S h e l l 煤气化生产的合成气及蒸汽可用来发电， 即燃气一蒸汽联合循环发电 I C G C C 。这项技术是煤 气化和蒸汽联合循环的产物，具有高效率、低污染、节 省水、综合利用等优点。其工艺流程是煤经过气化和 净化后，除去煤气中9 9 ％以上的硫化氢和接近1 0 0 ％的 粉尘，将固体燃料转化成燃气轮机燃用的清洁气体燃 料，以驱动燃气轮机发电；从燃气轮机出来的乏气去 余热锅炉副产蒸汽并与S h e l l 煤气化炉回收的高压 蒸汽混合后进蒸汽轮机发电。S h e l l 煤气化技术的发 电效率可达4 5 ％以上，二氧化硫排放控制在l O m g ／m 3 左右。目前I C G C C 技术已进入商业化运行。现在全世 界已建、在建和拟建的I C C , C C 电站近3 0 套，最大的是 美国4 4 万k w 机组。S h e l l 公司已于1 9 9 3 年在荷兰的 丹姆克勒电厂建成投煤量20 0 0 t ／d 的大型煤气化装 置，用于联台循环发电。 由于I C G C C 有洁净煤燃烧发电的特点，我国已把 它列人中国洁净煤技术“九五”计划和2 0 1 0 年发展 纲要中。它的主要优点是 1 热效率高，目前已达 4 3 ％～4 6 ％．预计2 0 1 0 年可达到5 0 ％； 2 环保性能好。 脱硫率达9 8 ％一9 9 ％以上，N o ，排放量等同于天然气，c o 。 排放也减少； 3 燃料适应性强，对高硫煤有独特的适 应性； 4 可用于对燃油联合循环机组及老燃煤电厂 改造，达到提高效率、改善环保的目的。S h e l l 煤气化 合成气一蒸汽联合循环发电如图6 所示。 图3S h e l l 煤气化生产台成氨工艺方块流程圈 圈6S h e l l 煤气化I C 6 C C 发电示意图 国4S h e l l 煤气化生产甲醇工艺方块流程图 6 S h e l l 煤气化关键设备 S h e l l 煤气化关键设备由气化炉、输气管和合成 气冷却器组合而成。表4 、表5 分别给出S h e l l 煤气化 关键设备的主要尺寸和材料。 万方数据 2 0 0 4 年2 月 汪寿建S h e l l 煤气化技术进展及发展趋势．2 1 ． 表4 投煤量10 0 0 t ／d 装置关键设备压力窖器外壳尺寸 序号 名称内径／m高度／m m 质量／t 1 6 l 1 3 0 1 8 2 气化炉 输气管／气体返同室 合成气冷却器 2 28 0 0 60 0 0 3 26 5 0 表5 压力窖器壳体殛管道设计用材 序号 名称 所在位置材料材料特性 压力容器外壳主材 气化炉底 与湿气氛接触的壳体 合成气冷却器出口 压力容器壳体 其与气体接触 可能存在露点腐蚀的接管 合成气冷却器 S A 3 8 7 G r l1 C 1 ．2 S A 3 8 7 G r ] 1 C I ．2 N 0 8 2 2 5 S A 3 8 7 G r ] I C l ．2 3 0 4 L 衬4 0 m 厚耐热材料 堆焊1 6 6 2 5 防腐层 S A 3 8 7 G r l l C l ．2 抗氢腐蚀 复合板抗冷凝腐蚀 复合板抗高温硫腐蚀 防不可预见的局部高温 抗冷凝腐蚀 抗氢腐蚀 关键设备外壳直径是根据用户要求和S h e l l 公 司对气化炉反应空间、输气管通道尺寸及反应热回收 传热面计算条件及内件安装、维护需要确定的。气化 炉、输气管、合成气冷却器由压力容器外壳和内件组 装而成。外壳承受静压力。内件首先形成气化空间，气 化反应在此完成；反应完后的炉渣由收集空间，激冷 排除炉外；反应气体经输气管送到合成气冷却器副产 蒸汽，回收热能。 气化炉内件由水冷膜式壁换热面构成，即管子一 翅片一管子结构型式。水冷膜式壁换热面组成圆形通 道即内件。气化炉在首次开车时进行炉壁挂渣保护操 作，从而保护气化炉外筒不超温。防煤气冲刷并回收 部分热量。由于气化炉的特殊设计保证了S h e l l 煤气 化工艺指标的领先地位，从而使该技术具有更强的竞 争力。 我公司配套详细设计的10 0 0 t ／d 投煤量项目为 国内第一套引进S h e l l 公司煤气化专利技术，是湖北 双环科技股份公司2 0 万t ／a 合成氨 投煤量l0 0 0 t ／d 的油改煤工程。目前该项目设计全部完成，所有设备 采购工作完毕。由国外制造厂生产的气化炉、输气管 和合成气冷却器内件已运到国内，由国内制造厂生产 的气化炉、输气管和合成气冷却器外筒也己完成。现 在内件和外筒在国内制造厂准备组装，项目现场的土 建安装工程正在进行中，预计2 0 0 4 年7 月份投产。 S t a t u sa n d D e v e l o p m e n t o fS h e l lC o a lG a s i f i c a t i o nT e c h n o l o g y W a n gS h o u j i a n W u h u a nC h e m i c a lE n g i n e e r i n gC o m p a n y ，W u h a n ，4 3 0 0 7 9 A b s t r a c tS h e l lc o a l g a s i f i c a t i o n i s a na d v a n c e da n dm a t u r e t e c h n o l o g y w h i c hi s l a r g es c a l e ， s i n g l e s e r i e sa n dp r e s s u r i z e d ．I t sc h a r a c t e r i s t i ci s g o o dg a s i f i c a t i o ni n d e x ，h i g he f f i c i e n c ya n de n v i r o n m e n t f r i e n d l y ．I ti s o n eo ft h e2 n dc l a s s i c a lc o a lg a s i f i c a t i o n t e c h n o l o g i e s ． K e yw o r d s s h e l lc o a l g a s i f i c a t i o n ，k e ye q u i p m e n t s ，a d v a n c e da n dm a t u r et e c h n o l o g y “““““““m ““““““““““* “““n “““““““m ．“““““““““““““．0 L 书讯 ●2 0 0 3 ’中国煤炭加工与综台利用技术研讨会议论文集收集、精选了国内最新论文1 0 0 余篇，共分1 2 个专题，包括发展 战略与专家论坛；煤、电、化、冶多联产系统开发研究；煤气化新工艺开发研究；煤炭地下气化技术进展及商业化问题探讨； 煤液化合成油；洁净煤技术；煤炭洗选加工及配煤；焦化T 业技术进展、焦炉气利用、煤焦油加T ；甲醇、二甲醚及其下游产 品开发等。需要者，请直接与编辑部联系。 ∞ 0 9 O 8 2 O6 吖93 ∞2 2 万方数据