殼牌煤氣化技術(shù)簡介

1、主流煤氣化技術(shù)及市場情況系列展示（之五） 殼牌煤氣化技術(shù) 技術(shù)擁有單位：殼牌全球解決方案國際私有有限公司 殼牌是世界知名的國際能源公司之一。殼牌煤氣化技術(shù)可以處理石油焦、無煙煤、煙煤、褐煤和生物質(zhì)。氣化爐的操作壓力一般在4.0MPa，氣化溫度一般在14001700攝氏度。在此溫度壓力下，碳轉(zhuǎn)化率一般會超過99%，冷煤氣效率一般在8083%。對于廢熱回收流程，合成氣的大部分顯熱可由合成氣冷卻器回收用來生產(chǎn)高壓或中壓蒸汽；如配合采用低水氣比催化劑的變化工藝，在變換單元消耗少量蒸汽即可保證變換深度要求，剩余大量蒸汽可送入全廠蒸汽管網(wǎng)，獲得可觀的經(jīng)濟效益。目前，殼牌全球解

2、決方案國際私有有限公司負責(zé)殼牌氣化技術(shù)的技術(shù)許可，工藝設(shè)計以及技術(shù)支持。2007年殼牌成立了北京煤氣化技術(shù)中心，2012年初，殼牌更是將其全球氣化業(yè)務(wù)總部也從荷蘭移師中國，這充分體現(xiàn)了殼牌對中國現(xiàn)代煤化工蓬勃發(fā)展的重視，同時殼牌也能更好地利用其全球氣化技術(shù)能力，貼近市場，為中國客戶提供更加快捷周到的技術(shù)支持。目前，在北京的殼牌煤氣化技術(shù)團隊可提供從研發(fā)、工程設(shè)計、培訓(xùn)、現(xiàn)場技術(shù)支持以及生產(chǎn)操作和管理的全方位技術(shù)支持和服務(wù)。一、整體配套工藝根據(jù)不同的煤質(zhì)特性以及用戶企業(yè)的不同生產(chǎn)需求和規(guī)劃，殼牌開發(fā)了下面3種不同爐型：  殼牌廢鍋流程是當前工業(yè)應(yīng)用經(jīng)驗最豐富的干粉氣化技術(shù)。它

3、的效率和工藝指標的先進性已經(jīng)得到了驗證和認可，而且在線率也在不斷創(chuàng)造新的世界紀錄，大部分客戶已實現(xiàn)滿負荷、長周期、安全、穩(wěn)定運轉(zhuǎn)。如果業(yè)主比較關(guān)注熱效率,全廠能效和環(huán)保效益的話，采用殼牌廢鍋流程并配合已成功應(yīng)用的低水氣比變換技術(shù)應(yīng)該是最合適穩(wěn)妥的方案。殼牌上行水激冷流程特別適合處理有積垢傾向的煤種；適合大型項目，此外投資低，可靠性高。對于比較關(guān)注在線率和低投資的業(yè)主，采用殼牌上行水激冷流程應(yīng)該是最合適穩(wěn)妥的方案。殼牌下行水激冷流程在煤種的適應(yīng)性方面與市場上其它下行水激冷技術(shù)相似，特別適合處理有積垢傾向的煤種；由于其采用了殼牌廢鍋流程成熟的對置多燒嘴布置，氣化爐內(nèi)流場分布合理，溫度場均勻，使得碳

4、轉(zhuǎn)化率高，負荷調(diào)節(jié)靈活。同時采用經(jīng)過工業(yè)驗證的豎管式水冷壁設(shè)計，氣化爐規(guī)模易于放大，能滿足大型項目的需求。1、工藝簡介殼牌廢鍋流程工藝流程如下： 通過帶式輸送機從煤場取原煤，在磨煤與干煤系統(tǒng)中經(jīng)過研磨和干燥后，然后通過“粉煤加壓與給料”（鎖斗）系統(tǒng)，在一定壓力下，送入氣化爐的煤燒嘴。粉煤在氣化爐中與蒸汽稀釋后的氧氣氣流發(fā)生反應(yīng)，產(chǎn)生合成氣與（飛灰）渣。從氣化爐頂部出來的合成氣被經(jīng)過濕洗的合成氣激冷到800900，然后在合成氣冷卻器（廢鍋）中進一步冷卻。大部分渣在氣化爐底部以熔渣的形式從氣化爐出來，在渣（水）池中被激冷分散成小玻璃狀渣塊（大小平均約25mm）。合成氣所夾帶的飛灰在干法脫

5、灰單元中由一個高溫高壓過濾器去除并通過灰鎖斗系統(tǒng)排出，經(jīng)過氣提和冷卻后，飛灰送到存儲和處理設(shè)施去?；旧喜缓w灰的合成氣最后進入濕洗單元，灰塵含量降至<1毫克/標準立方米，同時濕洗也將合成氣中鹵化物含量降至<<1ppmv。合成氣離開濕洗單元時達到水汽飽和，到氣化界區(qū)時溫度大約在160175。在渣池中收集的渣通過鎖斗系統(tǒng)排放，通過撈渣鏈與水分離，再經(jīng)過傳送帶輸送至界區(qū)外。通過帶有外部冷卻器的渣池水循環(huán)回路，移走渣池中吸收的熱量。為防止除渣與濕洗系統(tǒng)中的微量元素累積，兩個系統(tǒng)均配有污水排放。排放水先經(jīng)過汽提脫除硫化氫及其它酸性氣體，并降低水中的氨到環(huán)境可以接受的水平，然后澄清，此

6、過程稱為“初級水處理”。澄清池中的固體物經(jīng)真空帶式過濾器分離，做成濕餅進行回收，送至原料煤場，并在“干燥”后加到磨煤機的進料中。通常廢水汽提塔尾氣被送至界區(qū)外的硫回收單元，放空氣被送至火炬系統(tǒng)。2、技術(shù)特點殼牌氣化爐與其他的干粉水冷壁氣化爐相比有兩個獨特的特點：對置多燒嘴設(shè)計和豎管水冷壁設(shè)計。對置多燒嘴設(shè)計:流場熱負荷均勻，峰值熱負荷低，保護水冷壁；掛渣均勻，熱疲勞低，熱損少；燒嘴磨損小，水冷壁壽命長；煤氧混合均勻，停留時間長，碳轉(zhuǎn)化率高；單爐氣化能力大，易于放大(4000噸/天單爐)；負荷調(diào)節(jié)能力強（單燒嘴條件范圍是40%120%）。豎管式水冷壁的設(shè)計：直管水冷壁，成熟技術(shù)，故障低，到現(xiàn)在沒

7、出現(xiàn)重大故障；流程短換熱能力大，允許的換熱流程長，爐子的尺寸易于放大；氣化爐水冷壁的使用壽命保證25年；可在環(huán)形空間對水冷壁維修，無須拆出內(nèi)件維修，周期短。3、技術(shù)優(yōu)勢高效率、低氧耗、低煤耗、低水耗，符合發(fā)改委設(shè)定的效率及消耗門檻隨著國家對煤化工項目更高的能效和環(huán)保要求，擬在建項目應(yīng)綜合考慮運行和環(huán)保成本。對于不同的煤化工產(chǎn)業(yè)鏈研究表明，殼牌廢鍋流程都能接近發(fā)改委“十二五”煤炭深加工項目的指標的先進值。 項目能耗 煤耗, 噸標煤新鮮水耗 , 噸 基本要求先進值基本要求先進值基本要求先進值煤制天然氣>56%>60%<2.3/千方SNG<2.0 /千方SNG<

8、;3.0/噸標煤<2.5/噸標煤殼牌廢鍋流程58%2.02.4煤制烯烴 >40%>44%<5.3/噸烯烴<5.0/噸烯烴<4.0/噸標煤<3.0/噸標煤殼牌廢鍋流程 44%4.03.3*計算基于某典型煤種 煤種適應(yīng)性寬，豐富的理論和實踐經(jīng)驗殼牌氣化裝置已成功處理國內(nèi)上百種煤作為生產(chǎn)原料，涵蓋無煙煤到褐煤不同煤種（灰分636%,水分3.835%，灰熔點從1140到大于1500）以及石油焦。由于殼牌掌握煤質(zhì)對氣化影響基礎(chǔ)理論和經(jīng)過實際驗證的數(shù)學(xué)模型，無需試燒即可對煤質(zhì)進行氣化適應(yīng)性的評價。目前，殼牌已經(jīng)對國內(nèi)用戶進行多輪培訓(xùn)使其掌握運行訣竅，并提

9、供殼牌專有煤質(zhì)氣化特性分析模型給用戶用于日常生產(chǎn)。廢水少，渣灰可利用，環(huán)境友好廢鍋流程廢水排放量約為0.10噸/千標準立方米有效氣，只相當于國內(nèi)干粉水激冷技術(shù)的1/8。而且飛灰和渣可作為建筑材料進行銷售和使用。保優(yōu)勢將成為客戶帶來巨大的社會和環(huán)保效益。成熟的大規(guī)模工業(yè)應(yīng)用多家殼牌技術(shù)用戶已實現(xiàn)了連續(xù)運行百日常態(tài)化和全年累計運行三百日常態(tài)化，運行的可靠性和技術(shù)的成熟度已得到了業(yè)內(nèi)的逐漸認可。豐富的運行經(jīng)驗，以及不斷的改進和優(yōu)化，保證了殼牌是風(fēng)險最小，技術(shù)最成熟的干粉氣化技術(shù)。完善的設(shè)備維護和管理體系，豐富的煤化工裝置的運行管理經(jīng)驗可幫助用戶建立科學(xué)的管理體系（先進風(fēng)險及可靠性管理系統(tǒng)以及對設(shè)備維

10、護），對于客戶縮短學(xué)習(xí)摸索的時間，設(shè)備可靠性的提高，并盡快實現(xiàn)高負荷長周期運行都將打下牢固的基礎(chǔ)。二、技術(shù)特點參數(shù)表氣化技術(shù)類型氣流床氣化氣化技術(shù)名稱殼牌煤氣化技術(shù) Shell Coal Gasification Process （SCGP）氣化爐組合方式對小型化工項目，單爐可以滿足8000小時的設(shè)計時間。對于大型項目中，多臺氣化爐通過優(yōu)化，以及負荷調(diào)整實現(xiàn)滿負荷運行。進料方式下部進料（相對頂部進料），干煤粉與氧氣和蒸汽的混合物通過四個對置燒嘴進入氣化爐反應(yīng)段，反應(yīng)物出燒嘴后實現(xiàn)更充分混合。根據(jù)不同產(chǎn)品要求，載氣可采用氮氣或二氧化碳。噴嘴類型和特點殼牌煤氣化燒嘴由兩個同心圓通道組成：內(nèi)通道輸送

11、粉煤，外通道輸送氧化劑（氧氣，或者氧氣/蒸氣混合物）。燒嘴設(shè)計壽命為8000小時，最長累計使用壽命可達20000小時。流動方式殼牌獨有的對置多燒嘴布置，保證合理的反應(yīng)流場，使煤氧混合更均勻，相對停留時間更長，碳轉(zhuǎn)化率更高。耐火襯里豎管水冷壁，使用壽命保證25年合成氣冷卻方式采用循環(huán)合成氣激冷，之后通過合成氣冷卻器回收熱量氣化介質(zhì)氧氣，極少量蒸汽（取決于煤質(zhì)）技術(shù)運行的階段20多年的國內(nèi)外大規(guī)模工業(yè)應(yīng)用運行周期連續(xù)百日運行常態(tài)化，全年累計三百天常態(tài)化。目前，單次最長連續(xù)運行280+天，年累計運行最長341天。煤的粒度范圍一般要求590微米分布在90%以內(nèi)，褐煤粒度有所放寬。煤的工業(yè)分析廣泛的煤種

12、適應(yīng)性，已成功處理國內(nèi)100余種原料，涵蓋從無煙煤到褐煤，以及石油焦。殼牌擁有豐富的理論和實際經(jīng)驗，無需對煤種試燒即可為用戶提供方案。操作條件操作壓力：2.04.3MPag操作溫度：14001700根據(jù)灰分的粘溫特性考慮，至少需要100以上的操作窗口粗煤氣的組成（典型，干基）典型組分：CO68%,H222%,CO29%,CH4<100ppm（組分會隨不同煤質(zhì)而變化）工藝指標（典型值）氧耗315390Nm3/KNm3(CO+H2)蒸汽消耗一般不消耗（如含碳量高，反應(yīng)活性差加入少量蒸汽）；采用低水氣比變換技術(shù)，可副產(chǎn)大量高壓或中壓過熱/飽和蒸汽。煤耗610650kg/KNm3(CO+H2)（

13、收到基，隨煤組成而變化）碳轉(zhuǎn)化率一般大于99%適合工業(yè)領(lǐng)域化工生產(chǎn)用合成氣（甲醇，合成氨，煤基油品/烯烴，制氫等），IGCC三、市場應(yīng)用情況殼牌煤氣化技術(shù)作為在中國應(yīng)用的第一種干粉加壓氣流床煤氣化技術(shù)，不但給中國傳統(tǒng)的煤氣化帶來了先進的技術(shù)和全新的理念，同時也大大地促進了國內(nèi)干粉氣流床技術(shù)的發(fā)展。自2001年與湖北雙環(huán)簽訂第一個技術(shù)許可合同以來，殼牌至今已在中國簽訂了20個合同，包含27臺氣化爐，分別應(yīng)用于合成氨、甲醇、制氫、烯烴以及費托油品等的生產(chǎn)。到2013年6月底，已有17個項目的21臺氣化爐投入生產(chǎn)運行。目前，許多殼牌現(xiàn)有用戶已經(jīng)在考慮繼續(xù)采用殼牌爐擴大生產(chǎn)規(guī)?；蛴糜谛聫S建設(shè)。2013

14、年殼牌與國內(nèi)某企業(yè)簽訂的4臺3200噸/天處理能力的廢鍋流程氣化裝置，將是迄今為止投入實際生產(chǎn)的最大的殼牌煤氣化裝置。此外，殼牌又與現(xiàn)有客戶河南開祥化工簽訂的二期煤制化學(xué)品項目，采用與一期相同規(guī)模的廢鍋流程氣化裝置。 除了第三方的技術(shù)許可之外，殼牌還與中石化成立了岳陽中石化殼牌煤氣化有限公司。殼牌是在中國唯一一家自己投資運行煤氣化裝置的國際氣化技術(shù)專利商。在海外，殼牌近幾年先后簽訂了韓國的IGCC項目，澳大利亞的化肥項目，越南兩套化肥項目，其中一套已在2012年順利開車投入商業(yè)運行。殼牌還通過每年召開全球用戶年會來推動技術(shù)交流和分享，到2013年已經(jīng)舉辦了7屆會議。會議在各個用戶現(xiàn)場

15、輪流舉行，它是一個與其他殼牌用戶討論操作和改進的技術(shù)信息及經(jīng)驗的開放平臺。四、運行情況實際運行證明，殼牌氣化裝置在開車后是可以取得較高的在線率的。煤氣化裝置運行實現(xiàn)“安、穩(wěn)、長、滿、優(yōu)”離不開下面這些要素：成熟可靠的氣化技術(shù)；良好的設(shè)計、采購和施工（EPC）；高水平的工廠管理（煤質(zhì)管理，設(shè)備維護等）；懂得操作訣竅的操作技術(shù)人員。隨著國內(nèi)各家對殼牌氣化技術(shù)的掌握和煤質(zhì)管理水平的提高，裝置的在線率不斷提高，由于氣化本身原因引起的停車越來越少。殼牌的中國用戶已經(jīng)實現(xiàn)了連續(xù)運行百日常態(tài)化，全年累計運行300天常態(tài)化。2012年多臺殼牌煤氣化裝置累計運行超300天，最長達到341天，并連續(xù)四年超過330

16、天。2013年多家企業(yè)單爐單次連續(xù)運行記錄超過200天，云維集團大維制氨公司創(chuàng)造的單爐單次連續(xù)運行記錄已經(jīng)突破280天，并不斷刷新。天福、中石化安慶和云沾化均實現(xiàn)了石油焦摻混，天福在2012年采用石油焦摻混滿負荷累積運行265天；多家煤燒嘴設(shè)計壽命達到60008000小時左右，多個燒嘴超過10000小時，3個煤燒嘴已經(jīng)累積運行540多天（13000小時）未更換；濾芯最長記錄4年沒有損壞和更換，多家企業(yè)濾芯壽命超過2到3年。根據(jù)殼牌每周對所有客戶的運行裝置運行情況的統(tǒng)計，如排除氣化裝置上下游和非氣化因素造成的停車，平均技術(shù)可靠性已經(jīng)達到并超過設(shè)計指標。2012年年平均可靠性超過92%，在2013

17、年3月達到了創(chuàng)紀錄的97%。國內(nèi)大部分運行客戶已經(jīng)完成性能考核，氧耗、煤耗等指標均低于保證值，殼牌氣化技術(shù)的先進性得到驗證和認可。案例：某年產(chǎn)26萬噸合成氨裝置，采用殼牌廢鍋匹配低水氣比變換流程，年運行時間已連續(xù)4年超過8000小時，副產(chǎn)品每年有六千多萬收益。產(chǎn)品元/噸噸/時百萬人民幣/年(8000小時)飛灰>3003.58.4灰渣1509.010.80蒸汽(外送)2302747.98  總收益68.88五、最新動態(tài)1、進行設(shè)計優(yōu)化基于第一批和第二批殼牌氣化裝置的開車經(jīng)驗，在新項目中，殼牌不但會采用所有最新的設(shè)計改進，而且在項目詳細設(shè)計審查等關(guān)鍵階段就會參與審查，保證

18、在項目初期就能避免問題的發(fā)生。今后的所有新項目都將受益于殼牌這種系統(tǒng)的經(jīng)驗總結(jié)模式，并得到殼牌北京技術(shù)服務(wù)團隊和國外專家的全力技術(shù)支持。2、推進煤質(zhì)和設(shè)備管理有效的煤質(zhì)監(jiān)測和管理是保障氣化爐穩(wěn)定運行的關(guān)鍵措施，殼牌在這方面已經(jīng)協(xié)助客戶對煤質(zhì)管控做了大量工作。從幫助客戶對煤質(zhì)實施“六點監(jiān)控法”（即從煤礦產(chǎn)地到煤料進入氣化爐之間的6個關(guān)鍵節(jié)點上對煤質(zhì)進行監(jiān)控）提高煤質(zhì)的穩(wěn)定性，到基于殼牌建立全面的煤種數(shù)據(jù)庫，對不同煤種混合配比提供專業(yè)建議，都對用戶裝置運行穩(wěn)定性的提高起到了關(guān)鍵作用。此外，殼牌還特別關(guān)注裝置中設(shè)備儀表閥門等的長周期運行，憑借豐富的工廠管理經(jīng)驗，可幫助用戶建立風(fēng)險評估為基礎(chǔ)的維修，基于風(fēng)險的檢查，設(shè)備運行故障周期等管理體系。3、推進設(shè)備國產(chǎn)化殼