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1、,壳牌煤气化工艺中国五环化学工程公司,1,壳 牌 煤 气 化 工 艺 介 绍,2021/7/6,壳牌煤气化工艺中国五环化学工程公司,2,壳 牌 煤 气 化 工 艺,壳牌煤气化技术 1.1 壳牌煤气化技术的发展过程 1.2 壳牌煤气化技术简介 1.3 壳牌气化与德士古气化的比较 1.4 壳牌气化技术的应用 2 壳牌煤气化技术考察情况简介 2.1 DEMKOLEC 电厂的运行情况 2.2 煤气化关键设备及部件 2.3 现场考察情况 3 壳牌煤气化业绩,2021/7/6,壳牌煤气化工艺中国五环化学工程公司,3,1972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（
2、阿姆斯特丹）； 1978年 150t/d工业试验装置, 德国壳牌公司 的汉堡炼油厂； 1987年 250t/d工业示范装置, 美国休斯顿壳牌石油公司的迪尔帕克厂(SCGP1)； 1993年 2000t/d商业应用装置; 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1.1 壳牌煤气化技术的发展过程,2021/7/6,壳牌煤气化工艺中国五环化学工程公司,4,1.2 壳牌煤气化技术简介,气化原理 壳牌煤气化技术的特点 壳牌煤气化技术的优势 壳牌煤气化技术的应用,2021/7/6,壳牌煤气化工艺中国五环化学工程公司,5,气化原理,完 全 燃 烧 2（
3、CH） 5/2 O2 2CO2 H2O 部 分 燃 烧（气化） 2（CH） O2 2CO H2,2021/7/6,壳牌煤气化工艺中国五环化学工程公司,6,壳牌煤气化技术的特点,干粉进料 水冷壁式气化炉 四个或多个烧嘴 采用废热锅炉（水冷壁式 气体激冷 熔渣排渣,2021/7/6,壳牌煤气化工艺中国五环化学工程公司,7,壳牌煤气化技术的优势,适合几乎所有的煤种 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）,2021/7/6,壳牌煤气化工艺中国五环化学工程公司,8,壳牌煤气化
4、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 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（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）,适合几乎所有的煤种,2021/7/6,壳牌煤气化工艺中国五环化学工程公司,9,适合几乎所有的煤种,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（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（微尔可斯特任德
5、） 斯凯来 烟煤 美国（中阿帕拉齐亚） 罗宾森克雷克 烟煤 美国（中阿帕拉齐亚） 普卡红塔斯3号 烟煤 美国（中阿帕拉齐亚） RF 烟煤 美国（北阿帕拉齐亚） 石油焦 焦 炼油厂,2021/7/6,壳牌煤气化工艺中国五环化学工程公司,10,煤特性的范围(SCGP1),工业分析（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 88.5,2021/7/6,壳牌煤气化工艺中国五环化学工程公司,11,元素分析（WT% MF） 范 围 碳 56.4 88.7 氢 3.6 5.3 氮 1.1 1.7 硫 0.3
6、 5.2 氯 0.01 0.41 氧 0.1 16.4 热值(kJ/kg) 22,980 33,200,2021/7/6,壳牌煤气化工艺中国五环化学工程公司,12,煤中灰份的范围(SCGP1),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 0.1 3.9 Na2O 0.1 3.1,2021/7/6,壳牌煤气化工艺中国五环化学工程公司,13,煤中灰份的范围(SCGP1),灰融点 范 围
7、ID 1090 1400 HW 1110 1500 HW/2 1130 1500 Fluid 1190 1500,2021/7/6,壳牌煤气化工艺中国五环化学工程公司,14,壳牌煤气化炉结构,2021/7/6,壳牌煤气化工艺中国五环化学工程公司,15,壳牌煤气化工艺流程,2021/7/6,壳牌煤气化工艺中国五环化学工程公司,16,1.3 壳牌气化与德士古气化的比较,区别 Shell工艺 Texaco工艺 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,2021/7/
8、6,壳牌煤气化工艺中国五环化学工程公司,17,1.3 壳牌气化与德士古气化的比较,合成气典型成分,2021/7/6,壳牌煤气化工艺中国五环化学工程公司,18,1.3 壳牌气化与德士古气化的比较,2021/7/6,壳牌煤气化工艺中国五环化学工程公司,19,1.3 壳牌气化与德士古气化的比较,2021/7/6,壳牌煤气化工艺中国五环化学工程公司,20,1.4 壳牌气化技术的应用,2021/7/6,壳牌煤气化工艺中国五环化学工程公司,21,壳牌气化生产合成氨,空气分离,煤粉制备,粉煤气化,耐硫变换,低温甲醇洗,液氮洗,氨合成,NH3,AIR,COAL,O2,N2,CO2 To Urea,Shell
9、气化合成氨装置工艺方块流程图,或甲烷化,2021/7/6,壳牌煤气化工艺中国五环化学工程公司,22,2 壳牌煤气化技术考察情况2.1 DEMKOLEC 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），其间连续运行最长一次达2070小时；,2021/7/6,壳牌煤气化工艺中国五环化学工程公司,23,2.1 DEMKOLEC 电厂的运行情况,2000年工厂运转情况，5月计划大修后投煤开车运行，连续稳
10、定运行2086小时后由于气化炉底部热裙问题于9月份停车；修好后又重新开车，九月份已累计运行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：,2021/7/6,壳牌煤气化工艺中国五环化学工程公司,24,2.1 DEMKOLEC 电厂的运行情况,(1) 联合循环发电引起的停车 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。97年西门子公司专门派人
11、解决此问题，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。,2021/7/6,壳牌煤气化工艺中国五环化学工程公司,25,由于该厂供电负荷白天、晚间波动较大，正常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。,2021/7/6,壳牌煤气化工艺中国五环化学工程公司,26,(2) 输煤、气化部分
12、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。,2021/7/6,壳牌煤气化工艺中国五环化学工程公司,27,b. 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
13、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。壳牌公司也将在新设计中调整煤斗角度以更圆满消除此隐患。,2021/7/6,壳牌煤气化工艺中国五环化学工程公司,28,c. 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
14、斗。分析原因为必须控制好C/O比以避免渣团形成。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。,2021/7/6,壳牌煤气化工艺中国五环化学工程公司,29,e. 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，未发现有破损、脱落现象。,2021/7/6,壳牌煤气化工艺中国五环化学工程公司,30,(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80
15、00小时以上，有的已达16000小时以上； 烧嘴对负荷的调节非常方便。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。,2021/7/6,壳牌煤气化工艺中国五环化学工程公司,31,(3) 陶瓷过滤器 DEMKOLEC工厂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。,2021/7/6,壳牌煤气化工艺中国五环化学工程公司,32,2.3 现场考察情况,10月14日，参观DEMKOLEC工厂: 工厂布局紧凑合理、洁
16、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：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;,2021/7/6,壳牌煤气化工艺中国五环化学工程公司,33,2.3 现场考察情况,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
17、.39 0.97 （注：空分装置产氧纯度95%） 壳牌煤气化的环保效果 壳牌煤气化技术为洁净煤气化技术，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：,2021/7/6,壳牌煤气化工艺中国五环化学工程公司,34,废气排放情况对比表,2021/7/6,壳牌煤气化工艺中国五环化学工程公司,35,3 壳牌煤气化业绩,2021/7/6,壳牌煤气化工艺中国五环化学工程公司,36,REFERENCE LIST OF THE SHELL COAL AND COKE GASIFICATION PROCESS,2
18、021/7/6,壳牌煤气化工艺中国五环化学工程公司,37,壳牌煤气化技术在中国,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 公司实现战略性的经济技术合作（包括煤气化技术），壳牌公司已决定在洞庭煤气化项目上投资50%合资建设气岛; 中国石化集团公司湖北化肥分公司“油改煤”工程:采用壳牌煤气化技术,已立项。,2021/7/6,壳牌煤气化工艺中国五环化学工程公司,38,2021/7/6,壳牌煤气化工艺中国五环化学工程公司,39,2021/7/6,壳牌煤气化工艺中国五环化学工程公司,40,2021/7/6,壳牌煤气化工艺中国五环化学工程公司,41,2021/7/6,壳牌煤气化工艺中国五环化学工程公司,42,2021/7/6,壳牌煤气化工艺中国五环化学工程公司,43,2021/7/6,壳牌煤气化工艺中国五环化学工程公司,44,2021/7/6,壳牌煤气化工艺中国五环化学工程公司,45,2021/7/6,壳牌煤气化工艺中国五环化学工程公司,46,2021/7/6,壳牌煤气化工艺中国五环化学工程公司,47,