传统煤化工技术（合成氨） 谢尔粉煤气化技术 第14讲 谢尔粉煤气化技术.doc

煤化工技术专业教学资源库 谢尔粉煤气化技术 工艺特点 谢尔粉煤加压气化工艺（简称Shell煤气化工艺），是荷兰壳牌公司开发的一种先进的煤气化技术，与先进的德士古（Texaco）水煤浆加压气化技术相比，Shell 煤气化具有对煤质要求低，合成气中有效组分（CO2 + H2 90%）含量高，原煤和氧气消耗低，环境污染小和运行费用低等特点，已成为近年来中国外设计单位和生产厂家首选的气化工艺。中国正在设计和建设中的洞庭氮肥厂、柳州化学工业公司等厂家，已将该技术应用于合成氨生产。 Shell煤气化工艺指标 高压K-T炉的操作压力为2.8~ 30MPa。代替空气作为气化剂的纯氧(或富氧)和蒸汽以及干煤粉，在炉内并流并进行气化过程。由于空分车间制得的氧，已经分离掉大量惰性气体氮，故可大大减少煤气体积。使得气化如、废热锅护，以及后系统的气体净化化设备等均可减至最小程度。同时由于除去了大量氮，相对流增大了氧分压，使得气体在设备中停留时间短，并因用氧气化，炉温度高、碳转化率高。与其它气化过程相比，不存在煤气中因含大量氮、而带走大量显热。从而大大提高了该气化过程的总体热效率。 工艺流程 原料煤经破碎后送至磨煤机,研磨成煤粉(90%100m)并干燥之。煤粉藉高压氮气(来自空分)送至气化炉喷嘴。输煤系统采用高压氮,目的是为了防止一旦煤粉因故停止输送,氧气倒入系统引起爆炸的危险,因而要求输煤系统的自动化连锁控制的技术水平高。来自空分的氧气经压缩机压缩并预热后与中压过热蒸汽混合后导入喷嘴,在炉内进行上述各种转化反应。 炉顶高温煤气(约1500℃),被高温气流带出的细粒灰渣具有粘结性,所以出炉煤气需与一部分冷却后的循环气混合,将其激冷至900℃左右再导入废热锅炉,产生高压过热蒸汽。经回收热量后的煤气,进一步进行干式除尘和洗涤,这样处理后含尘量1mg/3的净化煤气方可送往后续工序。 气化炉内的高温熔渣,自动流入炉下的激冷室,经激冷后形成细小玻璃体,可用作建筑材料。由系统排出的黑水,大部分经冷却处理可循环使用,小部分经闪蒸、沉降、气提处理后送污水处理装置作进一步处理。闪蒸气可作建筑材料。 主要设备 谢尔高压气化炉 Shell-Koppers煤化装置的核心设备是气化炉和废热锅炉。 该炉主要由内筒和外筒两个部分组成。内筒上部为燃烧室。下部为熔渣激冷室。因炉温高达1700℃左右,为了避免高温熔渣腐蚀及开停车时因温度和压力突变对耐火材料的应力破坏,故内筒采用水冷壁结构,在向火表面上涂有一层薄的耐火材料涂层。正常操作时依靠挂在水冷壁上的熔渣层保护金属水冷壁。 在气化炉内筒外壁和外筒之间有一层缓冲两筒压差的空隙,因而内筒仅承受微小压差。 Shell气化炉采用独特烧嘴,视气化炉生产能力大小,用4~8个烧嘴并呈中心对称分布。 废热锅炉既要耐高温高压,又要能承受煤气中的粉尘冲刷。废热锅炉设计中应慎重考虑该设备因温差大,如何减少或消除热应力的危害问题。废热锅炉内部的内件,由立式圆筒形水冷壁和若干层盘形管水冷壁组成。盘形管水冷壁各层之间密封分隔,其纵向分为若干段,采用悬挂式支撑方式。水冷壁上的积灰,可藉专设的气动冲击装置,定期振荡清除。 此外,有关气化炉与废热锅炉之间的导气管联接问题,导气管内部的水冷壁结构,气化炉和废热锅炉内部的复杂构件,设备与设备之间热膨胀等,都是 Shell-koppers公司通过长期摸索形成的技术秘密。 Shell-Koppers炉的主要技术特征如下： ①因使用纯氧、炉温高，对原料适应性强，无论是无烟煤、 烟煤、褐媒、石油焦以及其它固体燃料均可用来气化。 ②炉体为一立式圆筒体,其体积比卧式橄榄形的常压K-T炉小得多。 ③单炉生产能力大,目前已工业化的最大装置,气化压力为3MPa,日处理煤量已达2000t。