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SCGP(壳牌)煤气化工艺.doc

SCGP(壳牌)煤气化工艺 1、SCGP(壳牌)煤气化技术简介 1.1工艺原理。 SCGP壳牌煤气化过程是在高温、加压条件下进行的,煤粉、氧气及少量蒸汽在加压条件下并流进入气化炉内,在极为短暂的时间内完成升温、挥发分脱除、裂解、燃烧及转化等一系列物理和化学过程。由于气化炉内温度很高,在有氧存在的条件下,碳、挥发分及部分反应产物(H2和CO等)以发生燃烧反应为主,在氧气消耗殆尽之后发生碳的各种转化反应,即过程进入到气化反应阶段,最终形成以CO和H2为主要成分的煤气离开气化炉。典型的SCGP煤气成分见表1。 1.2工艺流程。 目前,壳牌煤气化装置采用废锅流程,废锅流程的壳牌煤气化工艺简略流程见图1。 原料煤经破碎由运输设施送至磨煤机,在磨煤机内将原料煤磨成煤粉(90%<100μm)并干燥,煤粉经常压煤粉仓、加压煤粉仓及给料仓,由高压氮气或二氧化碳气将煤粉送至气化炉煤烧嘴。来自空分的高压氧气经预热后与中压过热蒸汽混合后导入煤烧嘴。煤粉、氧气及蒸汽在气化炉高温加压条件下发生碳的氧化及各种转化反应。气化炉顶部约1500℃的高温煤气经除尘冷却后的冷煤气激冷至900℃左右进入合成气冷却器。经合成气冷却器回收热量后的煤气进入干式除尘及湿法洗涤系统,处理后的煤气中含尘量小于1mg/m3送后续工序。 湿洗系统排出的废水大部分经冷却后循环使用,小部分废水经闪蒸、沉降及汽提处理后送污水处理装置进一步处理。闪蒸汽及汽提气可作为燃料或送火炬燃烧后放空。 在气化炉内气化产生的高温熔渣,自流进入气化炉下部的渣池进行激冷,高温熔渣经激冷后形成数毫米大小的玻璃体,可作为建筑材料或用于路基。 1.3技术特点。 1.3.1煤种适应性广。 SCGP工艺对煤种适应性强,从褐煤、次烟煤、烟煤到无烟煤、石油焦均可使用,也可将2种煤掺混使用。对煤的灰熔点适应范围比其他气化工艺更宽,即使是较高灰分、水分、硫含量的煤种也能使用。 1.3.2单系列生产能力大。 煤气化装置单台气化炉投煤量达到2000t/d以上,生产能力更高的的煤气化装置也正在建设中。 1.3.3碳转化率高。 由于气化温度高,一般在1400~1600℃,碳转化率可高达99%以上。 1.3.4产品气体质量好。 产品气体洁净,煤气中甲烷含量极少,不含重烃,CO+H2体积分数达到90%以上。 1.3.5气化氧耗低。 与水煤浆气化工艺相比,氧耗低15%~25%,可降低配套空分装置投资和运行费用。 1.3.6热效率高。 煤气化的冷煤气效率可以达到80%~83%,其余15%副产高压或中压蒸汽,总热效率高达98%。 1.3.7运转周期长。 气化炉采用水冷壁结构,牢固可靠,无耐火砖衬里。正常使用维护量小,运行周期长,无需设置备用炉。煤烧嘴设计寿命为8000h。烧嘴的使用寿命长,是气化装置能够长周期稳定运行的重要保证。 1.3.8负荷调节方便。 每台气化炉设有4~6个烧嘴,不仅有利于粉煤的气化,同时生产负荷的调节更为灵活,范围也更宽。负荷调节范围为40%~100%,每分钟可调节5%。 1.3.9环境效益好。 系统排出的炉渣和飞灰含碳低,可作为水泥添加剂或其他建筑材料,堆放时也无污染物渗出。气化污水量小且不含焦油、酚等,容易处理,需要时可实现零排放。 2、SCGP壳牌煤气化工艺存在的主要问题。 壳牌煤气化技术是目前世界上较为先进的煤气化技术之一,但同时也存在很多影响大面积推广的问题,主要有如下几个方面。 2.1流程复杂。包括磨煤及干燥、煤粉加压及进料、煤气化、除渣、除灰、湿洗、初步水处理七大工序和公用系统,工序流程非常复杂。 2.2控制系统复杂。煤气化装置的控制系统比较复杂,I/O点多达3000多个,采用串级、前馈、分程、比值调节及顺序控制(15个)和逻辑控制(50多个),通过分散型控制系统(DCS)、紧急停车系统(ESD)、可编程逻辑控制(PLC)实现生产过程的集中监控和管理,无论从规模还是复杂程度方面在国内化工行业单套装置中均为少见。 2.3设备结构复杂。煤气化关键设备气化炉、输气管和合成气冷却器在煤气化框架上呈“门字形”连成一体,3台设备共有200多个管口,设备结构和受力情况复杂,对材料要求高,内件组装对外壳接管标高及方位要求极为严格,设计、制造、组装、运输和吊装难度大。 2.4疲劳设备多。煤气化装置共有13台疲劳设备,要采用有限元应力分析法进行疲劳计算与设计,对设备制造也提出了更高的要求。 2.5引进设备和仪表较多。煤气化关键设备中需要进口的主要有气化炉、输气管、合成气冷却器的内件,飞灰过滤器的内件,以及点火烧嘴、开工烧嘴、煤烧嘴、煤流量控制阀、煤三通阀、煤粉流量测量仪表、煤粉阀、煤灰渣阀、硬密封仪表球阀、锅炉给水循环泵(大流量)、恒力吊、激冷气压缩机等,进口设备一次性投入大,运行成本也高。 2.6布置结构复杂。煤气化框架高超过

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