壳牌煤气化技术及其在工厂安全稳定中应用

高 宇（同煤广发化学工业有限公司，山西大同 037001）

壳牌煤气化技术及其在工厂安全稳定中应用

高 宇
（同煤广发化学工业有限公司，山西大同 037001）

煤气化技术经过近些年的发展取得了长足进步，已形成了以GE水煤浆气化工艺、西门子GSP干煤粉气化工艺、壳牌干煤粉气化工艺为代表的第二代洁净煤气技术。其中，壳牌煤气化技术具有适用煤种广、气体质量好、转化效率高等一系列优点，而被广泛关注。简单介绍了壳牌煤气化技术的概念，并结合具体工程应用，从煤气化技术的特点和应用难点等几个方面进行了阐述。

壳牌煤气化技术；技术特点；技术难点

当今社会经济的发展，对环境保护的要求越来越高，因而，清洁能源的应用也越来越广泛。煤气化技术可以将煤炭从一种污染较大的能源转化为一种洁净的气体资源，不仅绿色环保，而且可以提高煤炭的能量转化率。壳牌煤气化技术近些年从国外兴起，传入我国后发展迅速，在一些领域和行业已经有了成功应用的案例。

1　壳牌煤气化技术

1.1煤气化技术

煤气化技术是指把经过一定处理的煤送入反应器中，在适当的压力和温度下，通过相应的氧化剂（氧气或空气和蒸气）以一定的流动方式（流化床、携带床或移动床）转化成气体，得到粗制水煤汽，然后通过脱碳脱硫等工艺转化为精制的一氧化碳。煤气化技术最早出现于19世纪中期的德国，20世纪90年代我国引用后，发展迅速。

1.2壳牌煤气化技术

壳牌煤气化的整个过程是在加压和高温的环境中进行的，氧气、煤粉和一定比例的蒸汽经过加压后并流进入气化炉，在极短的时间内完成升温、裂解、挥发分脱硫、燃烧和转化等一系列化学和物理反应的过程。由于有氧气存在于温度极高的气化炉内，所以碳能充分燃烧，在氧气燃烧殆尽之后，会发生碳的各种转化反应，此阶段为气体反应阶段，最终转化为以CO和H2为主要成分的煤气然后离开气化炉。目前，壳牌煤气化装置无论是工业化装置还是示范装置都采用废锅流程，而激冷流程的壳牌煤气化工艺即将推向市场。

2　壳牌煤气化技术特点

2.1煤种适用广

壳牌煤气化技术对煤种适应性强，无论是次烟煤、褐煤，还是烟煤、无烟煤都可使用，将两种或者两种以上煤掺混也可使用。壳牌煤气化技术对煤的灰熔点适应范围更广，含较高灰分、水分的煤都可使用。

2.2碳转化率高

由于壳牌煤气化技术温度通常在1 500～1 600℃，所以碳转化率可达99%以上。

2.3热效率高

壳牌煤气化技术总热效率可达98%，其中，煤气化的冷媒气效率通常为83%左右，其余15%为中压蒸汽或副产高压。

2.4单系列生产能力强

目前已投入使用的壳牌煤化工技术的单台气化炉投煤量都在2 000t/d以上，单台投煤量在3 000t/d以上的气化炉也正在建设中。

2.5运转周期长

气化炉采用水冷壁结构，没有火砖衬里，整体牢固可靠。正常使用情况下，运转周期长，维护量小，不需要备用炉。煤烧嘴使用寿命长，设计寿命超过8 000h，这是壳牌煤气化装置能长期安全运行的重要保障。通常，每台气化炉有5个左右煤烧嘴，这样不仅可以使粉煤气化的更彻底，而且便于生产负荷的调节。

2.6气化氧耗低、气体质量好

经过壳牌煤气化工技术生产的气体非常洁净，甲烷含量极低且不含重烃。与传统的水煤浆气化技术相比，壳牌煤化工技术氧耗低20%左右，大大节省了运行费用。

2.7绿色环保

壳牌煤气化系统排出的飞灰和炉渣含碳量低，可作为建筑材料使用，废渣堆放时无污染物排出。气化污水量小，不含酚和焦油，处理简单。

3　壳牌煤气化技术安全稳定应用难点

壳牌煤气化技术是世界上最先进的煤气化技术之一，因此，现阶段在应用上具有较大的挑战性、复杂性和特殊性。其中难点及注意事项主要表现为以下几个方面。

3.1在配煤方面的注意事项

（1）煤粉在注氮环境中贮存时间不得超过10d。

（2）干煤粉水分控制在1%～2%之间。

（3）控制粉磨后煤粉粒度，确保煤粉粒度小于5μm的煤粉量在8%以下。

（4）保证煤粉有良好的输送稳定性。

3.2防渣、防积灰手段

（1）为避免形成大渣堵塞系统，在煤种更换时需测量灰分的组成，加入石灰石的量需经过黏度-温度实验得以确定。

（2）时刻关注系统渣池水的密度和黏度，为防止高浓度渣浆堵塞系统，应适时加大循环水排放量。

（3）为防止飞灰堵塞，应保证飞灰系统管道和设备的良好伴热。

（4）安装飞灰过滤器陶瓷管，并加固管板和文丘里之间的连接。

3.3预防煤烧嘴的损坏

（1）应适时加大煤烧嘴罩内冷却水流量。

（2）更换煤种时，及时调整设备相关参数。

（3）适当降低氧煤比。

4　壳牌煤气化技术的工程应用

4.1国外应用案例

在国外，壳牌煤化工技术最早应用于荷兰的Demkolec联合发电厂，该厂于1990年开工建设，1993年投入生产，试运行阶段良好，之后转给了当地的事业部门继续使用，运行一直良好。壳牌煤气化技术在国外的多处实践应用中经受住了考验，证明其是一项先进的、可靠的技术。

4.2国内应用现状

在我国，第一家与壳牌公司签订技术转让协议的公司是湖北双环科技股份有限公司。2006年，该公司第一台采用壳牌煤气化技术的设备投入生产，该煤气化装置运行不到两个月，生产负荷达到100%。近几年，我国已先后有几十家公司与壳牌公司签订了技术转让协议，更多的相关工程项目也正在建设之中。

5　结束语

壳牌煤化工技术具有原料利用率高、消耗低、污染小等显著优点，作为世界上最先进的煤气化技术之一，壳牌煤气化技术在国内和国外的实践应用中都可谓表现出色。随着我国在壳牌煤气化技术应用方面经验的积累，相信我们在日后的项目设计、施工、系统运行方面都将更加完善，壳牌煤气化技术在我国的煤气化领域也必将发挥更加重要的作用。

［1］ 付玲，付长亮.壳牌煤气化技术及其在国内的应用实践［J］.河南化工，2007，4（20）.

收稿日期：2016-05-15

作者简介： 高宇（1987—），男，辽宁钙州人，助理工程师，主要从事化工安全工作。

Shell Coal Gasification Technology and its Application in Security and Stability in factory

Gao Yu

The gasification technology through the development of recent years has made considerable progress，has formed a coal-water slurry gasification technology GE，Siemens GSP dry pulverized coal gasification technology，Shell dry pulverized coal gasification technology as the representative of the second generation clean coal technology.Among them，the Shell coal gasification technology has wide application of coal，gas good quality，high efficiency conversion of some of the advantages of the column，and is widely attention.This paper briefly introduces the concept of Shell coal gasification technology，combined with specific engineering applications，it is described from several aspects of coal gasification technology features and applications and other difficulties.

shell coal gasification technology；technical characteristics；technical difficulties

TQ546

B

1003-6490（2016）05-0007-02

2016-04-18

孙炎彬（1983—），男，湖北枣阳人，注册化工工程师，化工工艺硕士，主要从事化工工艺设计工作。