殼牌煤氣化技術(shù)PPT課件(PPT 51頁)

1、SHELL粉煤加壓氣化技術(shù)及 1第1頁，共51頁。目 錄一、SHELL粉煤加壓氣化技術(shù)的發(fā)展進(jìn)程二、SHELL粉煤加壓氣化技術(shù)在國內(nèi)應(yīng)用情況簡介三、SHELL粉煤加壓氣化技術(shù)工藝流程介紹四、SHELL粉煤加壓氣化技術(shù)關(guān)鍵設(shè)備介紹五、SHELL粉煤加壓氣化技術(shù)特點和不足六、煤化集團SHELL粉煤加壓氣化裝置試運行情況2第2頁，共51頁。SHELL粉煤加壓氣化技術(shù)的發(fā)展進(jìn)程1、發(fā)展背景 20世紀(jì)70年代初，國際上出現(xiàn)了能源危機。出于對石油天然氣供應(yīng)前景預(yù)測，很多國家紛紛把發(fā)展煤氣化技術(shù)作為替代能源重新提上議事日程，并加快了煤氣化新工藝的研究開發(fā)步伐。作為對煤種適應(yīng)性廣、氣化效率高、污染少的第二代煤

2、氣化工藝之一，荷蘭殼牌（Shell）粉煤加壓氣化技術(shù)SCGP工藝在此后應(yīng)運而生。3第3頁，共51頁。SHELL粉煤加壓氣化技術(shù)的發(fā)展進(jìn)程2、發(fā)展進(jìn)程 殼牌的氣化技術(shù)可以追溯到20世紀(jì)50年代，當(dāng)時第一套氣化裝置是用油作原料，為SGP工藝，現(xiàn)在全世界已擁有150多臺SGP氣化爐。 在油氣化經(jīng)驗基礎(chǔ)上，殼牌從1972年開始發(fā)展煤氣化技術(shù)。1976年，煤氣化工藝SCGP已達(dá)到一定水平，并建立一套處理煤量為6T/D的試驗廠，利用該裝置一共試驗了30多個煤種。4第4頁，共51頁。SHELL粉煤加壓氣化技術(shù)的發(fā)展進(jìn)程 并且， SCGP工藝很快應(yīng)用于工業(yè)生產(chǎn)，相繼在下列三個廠家得到檢驗：KVA，漢堡，德國。

3、(投煤150T/D，1978年)SCGP-1，Houston，美國。 (投煤220-360T/D，1983年)Demkolec，Buggenum，荷蘭。 (投煤約2000T/D，1989年)5第5頁，共51頁。SHELL粉煤加壓氣化技術(shù)的發(fā)展進(jìn)程 尤其在Demkolec電廠，截止到2000年8月，得到了下列一些初步操作經(jīng)驗：14種煤種(部分混合煤)氣化成功。每一設(shè)計狀況的所有效率/公用消耗。設(shè)計負(fù)荷40-100%之間的操作數(shù)據(jù)收集。煤氣化聯(lián)合循環(huán)發(fā)電ICGCC累計運行24000小時。環(huán)保性能優(yōu)于環(huán)保限定性能。6第6頁，共51頁。SHELL煤氣化技術(shù)在國內(nèi)應(yīng)用情況簡介 2001年湖北雙環(huán)科技股份

4、有限公司為國內(nèi)第一家與殼牌簽訂SCGP技術(shù)許可合同，至今已簽訂19個合同、23套SCGP氣化工藝。主要用于大型化肥企業(yè)進(jìn)行氮肥原料及動力結(jié)構(gòu)調(diào)整改造，即采用大型氣流床粉煤氣化工藝，替代油氣化和小型固定床無煙塊煤氣化工藝，生產(chǎn)合成氨和甲醇，并用于國內(nèi)首套煤制油項目的制氫裝置。氣化爐生產(chǎn)合成氨和甲醇都是在中國第一家實現(xiàn)，即，中國是全世界首家把殼牌爐用于氮肥生產(chǎn)的國家。7第7頁，共51頁。SHELL煤氣化技術(shù)在國內(nèi)應(yīng)用情況簡介 與殼牌簽訂的19個合同中。第一批，五家5套：雙環(huán)、柳州和中石化三套；第二批，六家7套：中原、永煤一期等；其余為第三批。前兩批均已于去年之前投產(chǎn)。第三批今年年底有望部分投產(chǎn)。第

5、一批引進(jìn)的Shell氣化裝置，最早于2006年5月開車成功，到目前最長運行周期都在100天以上，最好的120天，負(fù)荷100%。第二批引進(jìn)的Shell氣化裝置，最早于2008年4月開車成功，目前最長運行周期60天，負(fù)荷100%。8第8頁，共51頁。SHELL粉煤加壓氣化技術(shù)工藝流程介紹9第9頁，共51頁。SHELL粉煤加壓氣化技術(shù)工藝流程介紹 Shell粉煤加壓氣化技術(shù)包含主裝置7個單元和公用工程7個單元。下面簡單介紹殼牌煤氣化主裝置7個單元流程：10第10頁，共51頁。殼牌煤氣化主裝置1100單元磨煤及干燥系統(tǒng)1200單元煤粉加壓及輸送系統(tǒng)1300單元氣化、急冷及合成氣冷卻系統(tǒng)1400單元渣脫

6、除系統(tǒng)(除渣)1500單元干灰脫除系統(tǒng)(干洗)1600單元濕灰脫除系統(tǒng)(濕洗)1700單元初步水處理系統(tǒng)11第11頁，共51頁。殼牌煤氣化工藝主裝置工藝流程方框圖U1100U1300U1400U1500U1600U1700U1200合成氣原煤氧氣蒸汽N2/CO2石灰石濾餅燃料渣激冷氣灰堿酸N2CO2水濾餅水12第12頁，共51頁。1100單元 磨煤及干燥系統(tǒng)流程簡圖煤粉袋式過濾器S1103A/B磨煤機A1101A/B熱風(fēng)爐F1101A/B循環(huán)風(fēng)機K1102A/B石灰石倉V1103碎煤倉V1101A/B稱重給煤機X1101A/B粉煤到V1201A/B放空13第13頁，共51頁。1200單元 煤粉

7、加壓及輸送系統(tǒng)流程簡圖氣化爐煤燒嘴A1301A/B/C/D煤粉鎖斗V1204A/B煤粉給料倉V1205A/B煤粉儲倉V1201A/B煤粉煤粉倉裝料袋濾器S1201A/B14第14頁，共51頁。 氣化爐V-1301激冷管合成氣冷卻器V-1302 V1303氧氣蒸汽煤粉渣鍋爐給水合成氣輸氣管汽包V-1304中壓過熱蒸汽激冷氣敲擊器中壓強制循環(huán)水泵P-1301A/B/C1300單元 氣化、急冷及冷卻系統(tǒng)流程簡圖15第15頁，共51頁。 1400單元渣脫除系統(tǒng)流程簡圖渣鎖斗V-1403撈渣機X-1402渣收集器V-1402渣渣池P-1401A/B1700單元P-1402A/B輸渣皮帶X-1403渣場破

8、渣機X-1401V-1402渣池冷卻器E-1401旋液分離器S-1403高壓補充水充滿液水水到1700單元16第16頁，共51頁。1500單元干灰脫除系統(tǒng)流程簡圖飛灰鎖斗V-1502飛灰氣體冷卻罐V-1504A/B飛灰過濾器S/V-15011600單元激冷氣壓縮機合成氣飛灰中間儲倉V-1505灰?guī)炫呕覀}泵V-150817第17頁，共51頁。1600單元濕灰脫除系統(tǒng)工藝流程簡圖合成氣出界區(qū)1700單元熱風(fēng)爐火炬P-1601A/B水堿激冷氣壓縮機合成氣蒸汽噴射器J1601文丘里洗滌器J1602洗滌塔補充水18第18頁，共51頁。1700單元初步水處理系統(tǒng)工藝流程簡圖V-1703S-1701V-17

9、01蒸汽C-170168V-1702V-170411600/17003000/31003140016003100N223100鍋爐459S-1702T-1702酸酸濾餅19第19頁，共51頁。SHELL粉煤加壓氣化技術(shù)關(guān)鍵設(shè)備介紹 殼牌煤氣化工藝裝置SCGP氣化部分的關(guān)鍵設(shè)備是氣化爐，包括氣化爐(氣化爐、氣體急冷、急冷管和渣池)；氣體輸送管道；合成氣冷卻器(氣體返回室、膜式水冷壁和過熱器/蒸發(fā)器管束)。氣化爐本體是一臺膜式水冷壁反應(yīng)器，安裝在一個壓力容器內(nèi)部。膜式水冷壁反應(yīng)器內(nèi)表面安裝有一種導(dǎo)熱的陶瓷耐火襯里材料。在氣化爐運行期間，在陶瓷耐火襯里材料表面形成一定厚度的灰渣層。20第20頁，共5

10、1頁。SHELL粉煤加壓氣化技術(shù)關(guān)鍵設(shè)備介紹 該灰渣層能夠覆蓋爐壁的內(nèi)表面，并且由于陶瓷耐火襯里和水冷壁之間良好的導(dǎo)熱性能而固化。固化的灰渣層能夠保護(hù)氣化爐，防止?fàn)t壁受到煤氣化時形成的熔渣侵蝕，而熔渣則沿著爐壁朝下運動，通過底部的排渣口掉落到渣池中。這種膜式水冷壁上保持一種強制的冷卻水循環(huán)，吸收的熱量則用來生成中壓蒸汽。由于高溫和熔渣氣化，該工藝碳轉(zhuǎn)化率高達(dá)99%。而且，高溫氣化確保了在粗合成氣中不含重?zé)N。21第21頁，共51頁。SHELL粉煤加壓氣化技術(shù)關(guān)鍵設(shè)備介紹 氣化爐本體內(nèi)氣化成的合成氣從氣化爐頂部流出，利用來自干洗和濕洗經(jīng)過過濾的“冷態(tài)”混合合成氣進(jìn)行急冷，將合成氣溫度降低到900左

11、右， 再經(jīng)急冷管、氣體輸送管道、氣體返回室GRC到氣化爐合成氣冷卻器SGC段(廢熱鍋爐)進(jìn)一步冷卻到340。合成氣冷卻器SGC屬于水管型冷卻器，含有一個過熱器和兩個中壓蒸汽發(fā)生段(3個蒸發(fā)器管束)。 22第22頁，共51頁。SHELL粉煤加壓氣化技術(shù)特點和不足 殼牌煤氣化技術(shù)采用干粉煤加壓氣化，是當(dāng)今最潔凈利用煤炭資源的國際先進(jìn)技術(shù)之一。干煤粉多燒嘴進(jìn)料，高溫高壓氣化，廢熱鍋爐冷卻，具有調(diào)幅能力強、碳轉(zhuǎn)化率高、氧耗低、冷煤氣效率和熱效率高、煤氣品質(zhì)好、有效氣體CO+H2含量高、燒嘴壽命長，氣化爐內(nèi)無耐火磚襯里和轉(zhuǎn)動部件，維護(hù)量少，連續(xù)運轉(zhuǎn)周期長，無需備用爐、單爐生產(chǎn)能力大、 煤種適應(yīng)性廣、環(huán)保

12、性能好等特點。已運用于聯(lián)合發(fā)電、生產(chǎn)合成氨、甲醇等行業(yè)。23第23頁，共51頁。SHELL粉煤加壓氣化技術(shù)特點和不足 殼牌粉煤氣化工藝特點具體表現(xiàn)在：1、采用干煤粉作氣化原料，惰氣作為輸送載體，操作安全。對煤種的適應(yīng)性比較廣泛，從較差的褐煤、次煙煤、煙煤到石油焦均可使用；對煤的灰熔點適應(yīng)范圍比其它氣化工藝更寬，即使是高灰分、高水分、高熔點、高硫的煤種也能使用。2、氣化溫度高，一般在14001600，碳轉(zhuǎn)化率高達(dá)99%，合成氣質(zhì)量好。煤氣中甲烷含量極少，不含重?zé)N，有效氣成份CO+H2達(dá)到90%。因有效氣組分高，煤氣總量有所減少，因而氣化消耗煤量也可降低，下游投資可減少。24第24頁，共51頁。S

13、HELL粉煤加壓氣化技術(shù)特點和不足3、氧耗低。采用干煤粉進(jìn)料，與水煤漿氣化相比，不需在爐內(nèi)蒸發(fā)水分，氧氣用量因而可減少，從而降低了成本。配套空分裝置規(guī)模相對減小，投資也可相應(yīng)降低。4、氣化爐采用水冷壁結(jié)構(gòu)，無耐火磚襯里。水冷壁設(shè)計壽命按25年考慮。正常生產(chǎn)維護(hù)量很小，運行周期長，也無需設(shè)置備用爐。商業(yè)化運行單臺爐日處理煤量已達(dá)2000多噸，目前，正在設(shè)計更大規(guī)模的裝置。25第25頁，共51頁。SHELL粉煤加壓氣化技術(shù)特點和不足5、每臺氣化爐設(shè)有4個兩對對置燒嘴，生產(chǎn)負(fù)荷調(diào)節(jié)比Texaco單個燒嘴更為靈活，范圍也更寬。Shell燒嘴保證壽命為8000小時，目前運行已超過16000小時。燒嘴的使

14、用壽命長，也是氣化裝置能長期運行的一個重要保證。 6、熱效率高。Shell煤氣化的冷煤氣效率達(dá)到7883%，其余約15%副產(chǎn)高壓或中壓蒸汽，總的原料煤的熱效率達(dá)98%，處于很高水平。26第26頁，共51頁。SHELL粉煤加壓氣化技術(shù)特點和不足7、對環(huán)境影響小。氣化過程無廢氣排放。渣池收集并通過鎖斗系統(tǒng)降壓送出的渣和干洗除塵中被過濾除去又經(jīng)氣提及冷卻后送出的飛灰含碳低，可作為水泥等建筑材料，堆放時也無污染物滲出，對環(huán)境不會造成污染。氣化污水不含焦油、 酚等，容易處理，需要時可作到零排放。8、自動化程度高，操作方便，調(diào)節(jié)穩(wěn)定、靈活。 27第27頁，共51頁。SHELL粉煤加壓氣化技術(shù)特點和不足9、

15、對制甲醇的殼牌煤氣化技術(shù)，用二氧化碳?xì)怏w加壓和輸送煤粉，效果明顯優(yōu)于用氮氣加壓輸送。從煤粉系統(tǒng)的工藝參數(shù)、氣化爐運行狀況、合成氣組份等方面可體現(xiàn)。Shell粉煤加壓氣化技術(shù)有鮮明的優(yōu)點，也存在一些不足：1、氣化爐和廢熱鍋爐結(jié)構(gòu)復(fù)雜、加工難度較大，投資也較大。一些主要設(shè)備、閥門、儀表依賴進(jìn)口，成本也較高。28第28頁，共51頁。SHELL粉煤加壓氣化技術(shù)特點和不足2、SGC段過熱器設(shè)計有待進(jìn)一步優(yōu)化。SGC存在一定結(jié)垢現(xiàn)象。3、一些管材選材有些困難。如濕洗出口相關(guān)管線。4、國內(nèi)工程經(jīng)驗和操作經(jīng)驗有待進(jìn)一步提升。試車和初期開車?yán)щy較大。氣化爐操作溫度控制較難，溫度無法直接測量，憑有關(guān)參數(shù)和經(jīng)驗來控

16、制，有一定的難度和風(fēng)險。同時，雖然第一批引進(jìn)的廠家最長周期都達(dá)到了100天以上，但連續(xù)長周期的不多。影響長周期的主要原因，造成裝置停車的因素并不是殼牌煤氣化技術(shù)本身，而是配套設(shè)備、裝置和其它公用工程造成的。29第29頁，共51頁。煤化集團SHELL煤氣化裝置試運行情況 河南煤化集團煤化集團公司年產(chǎn)50萬噸甲醇?xì)饣b置于2004年4月與殼牌公司簽訂煤氣化技術(shù)轉(zhuǎn)讓合同 ，同年9月生效。2005年元月奠基，2008年5月21日，氣化裝置化工投料一次成功，同年5月25日，甲醇裝置全流程打通，生產(chǎn)出合格甲醇。7月5日，二氧化碳?xì)怏w成功并入氣化系統(tǒng)，和氮氣一起混合加壓輸送煤粉，最后二氧化碳含量達(dá)到83%以

17、上，氣化系統(tǒng)一直很穩(wěn)定。這是國內(nèi)乃至國際在殼牌煤氣化技術(shù)上第一個實際應(yīng)用二氧化碳?xì)怏w加壓和輸送煤粉。30第30頁，共51頁。50萬噸甲醇項目典基儀式2005年元月31第31頁，共51頁。殼牌煤氣化工藝審查研討32第32頁，共51頁。安裝中的氣化爐和氣化柜架33第33頁，共51頁。殼牌氣化爐吊裝34第34頁，共51頁。殼牌煤氣化裝置夜景35第35頁，共51頁。殼牌專家分析運行情況36第36頁，共51頁。年產(chǎn)50萬噸甲醇主裝置37第37頁，共51頁。年產(chǎn)50萬噸甲醇主裝置夜景38第38頁，共51頁。煤化集團SHELL煤氣化裝置試運行情況 1、試生產(chǎn)概況 從年產(chǎn)50萬噸甲醇投產(chǎn)以來，因原料煤不足，煤

18、氣化裝置生產(chǎn)負(fù)荷一般維持在50-80%；運行煤質(zhì)偏離設(shè)計煤質(zhì)較多，設(shè)計煤種灰分25%，允許操作灰分8-35%，但實際煤種灰分基本都在35%以上，最高42.5%，也能維持運行，但產(chǎn)率低；雖然煤灰含量高，對合成氣產(chǎn)量有所影響，但有效氣體含量基本穩(wěn)定，設(shè)計有效氣成份（CO+H2）濕基71.8%，折算成干基約88%，用氮氣加壓和輸送煤粉時， CO+H2有效氣成份穩(wěn)定在80%左右，二氧化碳加壓和輸送時，有效氣成份（CO+H2）穩(wěn)定在80%以上；灰中的碳含量檢測不到，渣中的碳含量一般在1%左右，最高3.0%，有時甚至也檢測不到。39第39頁，共51頁。煤化集團SHELL煤氣化裝置試運行情況 截止到最后一次

19、停車時間-2008年11月23日 ，氣化裝置已累計運行63天，生產(chǎn)甲醇近3萬噸，甲醇尾氣回收到天然氣化工裝置合成氨系統(tǒng)，因此多生產(chǎn)合成氨1萬多噸。 從五月投產(chǎn)到11月最后停車期間，因氣化原料煤問題影響氣化裝置停車達(dá)68天，最后一次又因為原料煤不足，在B級連續(xù)運行17天之后于2008年11月23日零點氣化裝置計劃停車。除去原料煤影響因素，氣化裝置開工率為56%。 40第40頁，共51頁。煤化集團SHELL煤氣化裝置試運行情況 從去年最后一次停車之后，因受全球金融危機影響，基于甲醇市場和原料煤問題，煤化集團氣化裝置至今處于停車狀態(tài)。 在近半年試車階段中，中原氣化裝置累計運行兩個月。除原料煤因素外，

20、其它原因?qū)е孪到y(tǒng)停車10次。分別為：氣化緊急停車按鈕誤動作2次；氣化煤粉給料倉料位信號突然消失，低料位聯(lián)鎖跳車1次；停電2次；鍋爐燃料煤煤質(zhì)原因3次；氣化爐急冷氣壓縮機入口管線泄漏短停2次。 41第41頁，共51頁。煤化集團SHELL煤氣化裝置試運行情況 在氣化裝置開車過程中，因急冷氣壓縮機入口管線腐蝕導(dǎo)致入口過濾器堵塞壓差高中斷開車檢修多次。 這方面問題正在改進(jìn)中。從中原十次停車中可看出，真正與氣化工藝有關(guān)的原因占兩次。其它8次均非氣化工藝因素導(dǎo)致。 通過前期試車運行，殼牌煤氣化技術(shù)在中原應(yīng)用好的方面有： 1、煤粉和飛灰系統(tǒng)的燒結(jié)金屬通氣錐未出現(xiàn)破裂，生產(chǎn)中基本不出現(xiàn)堵塞或架橋。 2、氣化爐

21、點火燒嘴頭未出現(xiàn)損壞。 42第42頁，共51頁。煤化集團SHELL煤氣化裝置試運行情況3、氣化爐開工燒嘴頭在投產(chǎn)初期損壞2次，修復(fù)后，未出現(xiàn)損壞。4、使用2代煤燒嘴罩，未出現(xiàn)損壞。5、急冷氣壓縮機K1301運行良好。6、氣化爐強制循環(huán)水泵入口過濾器運行正常。7、飛灰過濾器運行良好。8、氣化爐本體和水汽路未發(fā)現(xiàn)異常。9、二氧化碳并入做煤粉加壓和輸送氣體，狀況優(yōu)于純氮氣加壓和輸送。43第43頁，共51頁。煤化集團SHELL煤氣化裝置試運行情況殼牌煤氣化技術(shù)在中原裝置運行中出現(xiàn)的問題有：1、氣化助熔劑石灰石系統(tǒng)故障。未徹底解決。2、停車期間，氣化循環(huán)氣壓縮機K1301入口管線腐蝕嚴(yán)重，造成入口過濾器

22、壓差高或合成氣管線出現(xiàn)漏氣等問題。3、氣化煤粉螺旋輸送機故障。更換廠家后，運行良好。4、氣化施工或煤粉中雜質(zhì)等因素使煤粉流量調(diào)節(jié)閥部分堵塞，嚴(yán)重時引起單個煤燒嘴跳車。44第44頁，共51頁。煤化集團SHELL煤氣化裝置試運行情況5、氣化煤粉鎖斗高壓過濾器濾棒折斷。6、試開車初期，氣化渣水系統(tǒng)管道出現(xiàn)堵塞現(xiàn)象。7、氣化撈渣機故障頻繁。未徹底解決。8、部分蒸汽伴管/電伴熱設(shè)備和管道保溫效果不太好。9、氣化初步水處理系統(tǒng)加酸管線泄漏。45第45頁，共51頁。煤化集團SHELL煤氣化裝置試運行情況 對殼牌煤氣化技術(shù)的體會，在優(yōu)點方面有以下幾點：1、對煤種的適應(yīng)能力確實比較寬，對煤的灰熔點范圍適應(yīng)也較廣，灰分較高的煤種也能較正常運行，煤化集團曾運行灰分含量最高達(dá)42.5%的煤粉；對煤粉的粗粒度要求可以不是很嚴(yán)格，粗粒度含量高達(dá)50%左右的煤粉，也能較好的反應(yīng)，灰、渣中的碳含量并未因此明顯升高。46第46頁，共51頁。煤化集團SHELL煤氣化裝置試運行情況2、雖然殼牌煤氣化裝置流程復(fù)雜，控制系統(tǒng)也極其復(fù)雜，但開車、停車及運行操作方便。負(fù)荷調(diào)節(jié)靈活，操作范圍廣。3、碳的轉(zhuǎn)化率高，飛灰中不含碳，渣中碳含