壳牌煤气化工艺.ppt

《壳牌煤气化工艺.ppt》由会员分享，可在线阅读，更多相关《壳牌煤气化工艺.ppt（47页珍藏版）》请在淘文阁 - 分享文档赚钱的网站上搜索。

1、 1壳壳 牌牌 煤煤 气气 化化 工工 艺艺 介介 绍绍 2023/3/8 中国五环化学工程公司2壳壳 牌牌 煤煤 气气 化化 工工 艺艺1 1壳牌煤气化技术壳牌煤气化技术 1.1 1.1 壳牌煤气化技术的发展过程壳牌煤气化技术的发展过程 1.2 1.2 壳牌煤气化技术简介壳牌煤气化技术简介 1.3 1.3 壳牌气化与德士古气化的比较壳牌气化与德士古气化的比较 1.4 1.4 壳牌气化技术的应用壳牌气化技术的应用2 2 壳牌煤气化技术考察情况简介壳牌煤气化技术考察情况简介 2.1 DEMKOLEC 2.1 DEMKOLEC 电厂的运行情况电厂的运行情况 2.2 2.2 煤气化关键设备及部件煤气

2、化关键设备及部件 2.3 2.3 现场考察情况现场考察情况3 3 壳牌壳牌煤气化业绩煤气化业绩2023/3/8 中国五环化学工程公司3 1972年年 开始进行煤气化技术研究开始进行煤气化技术研究1976年年 6 t/d的试验厂的试验厂,壳牌煤气化研究中心壳牌煤气化研究中心（阿姆斯特丹）；（阿姆斯特丹）；1978年年 150t/d工工业业试试验验装装置置,德德国国壳壳牌牌公公司司 的汉堡炼油厂；的汉堡炼油厂；1987年年 250t/d工工业业示示范范装装置置,美美国国休休斯斯顿顿壳壳牌牌石油公司的迪尔帕克厂石油公司的迪尔帕克厂(SCGP1)；1993年年 2000t/d商业应用装置商业应用装置;

3、Demkolec联合联合循环发电厂，循环发电厂，发电量发电量25.3万千瓦（荷万千瓦（荷兰兰Buggenum）1 壳牌煤气化技术壳牌煤气化技术1.1 1.1 壳牌煤气化技术的发展过程壳牌煤气化技术的发展过程2023/3/8 中国五环化学工程公司41.2 壳牌煤气化技术简介壳牌煤气化技术简介气化原理气化原理壳牌煤气化技术的特点壳牌煤气化技术的特点壳牌煤气化技术的优势壳牌煤气化技术的优势壳牌煤气化技术的应用壳牌煤气化技术的应用2023/3/8 中国五环化学工程公司5气化原理气化原理完完 全全 燃燃 烧烧 2（CH）5/2 O2 2CO2 H2O部部 分分 燃燃 烧（气化）烧（气化）2（CH）O2

4、2CO H22023/3/8 中国五环化学工程公司6壳牌煤气化技术的特点壳牌煤气化技术的特点干粉进料干粉进料水冷壁式气化炉水冷壁式气化炉四个或多个烧嘴四个或多个烧嘴采用废热锅炉（水冷壁式采用废热锅炉（水冷壁式气体激冷气体激冷熔渣排渣熔渣排渣2023/3/8 中国五环化学工程公司7壳牌煤气化技术的优势壳牌煤气化技术的优势适合几乎所有的煤种适合几乎所有的煤种每吨煤可多生产每吨煤可多生产10的合成气的合成气制氧设备小制氧设备小1525发电效率可提高发电效率可提高24%良好的环保性能（良好的环保性能（CO2排放排放少，少，Claus硫回收，硫回收，无煤灰浆）无煤灰浆）牢固的气化炉（牢固的气化炉（水冷壁

5、结构，水冷壁结构，无需耐火砖无需耐火砖）2023/3/8 中国五环化学工程公司8 壳牌煤气化壳牌煤气化SCGP-1用煤一览表用煤一览表 名名 称称 种种 类类 产产 地地土立石意利诺斯5号 烟煤 美国（意利诺斯）德来同 烟煤 澳洲博来壳斯费2号 烟煤 美国（北阿帕拉齐亚）麦坡 克雷克 烟煤 美国（北阿帕拉齐亚）巴克士金 次烟煤 美国（河）派罗9号 烟煤 美国（意利诺斯）派克 勘提 烟煤 美国（中阿帕拉齐亚）多提基 烟煤 美国（意利诺斯）适合几乎所有的煤种适合几乎所有的煤种 2023/3/8 中国五环化学工程公司9适合几乎所有的煤种适合几乎所有的煤种壳牌煤气化壳牌煤气化SCGP-1用煤一览表用煤

6、一览表 名名 称称 种种 类类 产产 地地抒复科 烟煤 美国（犹地）扭兰赤 烟煤 澳洲埃色拉洋 烟煤 哥伦比亚阿尔沟瓦 褐煤 美国（微尔可斯特任德）斯凯来 烟煤 美国（中阿帕拉齐亚）罗宾森克雷克 烟煤 美国（中阿帕拉齐亚）普卡红塔斯3号 烟煤 美国（中阿帕拉齐亚）RF 烟煤 美国（北阿帕拉齐亚）石油焦 焦 炼油厂2023/3/8 中国五环化学工程公司10煤特性的范围煤特性的范围(SCGP(SCGP1)1)工业分析（工业分析（WT）范范 围围 水份（水份（AR）3.7 34.0 灰份（灰份（MAF）0.5 24.5 挥发份（挥发份（MF）10.6 45.6 固定碳（固定碳（MF）39.1 88.

7、52023/3/8 中国五环化学工程公司11 元素分析（元素分析（WT%MF）范范 围围 碳碳 56.4 88.7 氢氢 3.6 5.3 氮氮 1.1 1.7 硫硫 0.3 5.2 氯氯 0.01 0.41 氧氧 0.1 16.4 热值热值(kJ/kg)22,980 33,2002023/3/8 中国五环化学工程公司12煤中灰份的范围煤中灰份的范围(SCGP(SCGP1)1)灰份中的矿物质（灰份中的矿物质（WT）范范 围围 P2O5 0.1 1.5 SiO2 24.4 56.6 Fe2O3 5.5 27.8 Al2O3 9.5 33.3 TiO2 0.6 2.1 CaO 1.4 24.5 Mg

8、O 0.3 3.7 SO3 0.9 33.1 K2O 0.1 3.9 Na2O 0.1 3.1 2023/3/8 中国五环化学工程公司13煤中灰份的范围煤中灰份的范围(SCGP(SCGP1)1)灰融点灰融点 范范 围围 ID 1090 1400 HW 1110 1500 HW/2 1130 1500 Fluid 1190 15002023/3/8 中国五环化学工程公司14壳牌煤气化炉结构壳牌煤气化炉结构2023/3/8 中国五环化学工程公司15壳牌煤气化工艺壳牌煤气化工艺流程流程2023/3/8 中国五环化学工程公司161.3 1.3 壳牌气化与德士古气化的比较壳牌气化与德士古气化的比较 区别

9、 ShellShell工艺工艺 TexacoTexaco工艺工艺进煤进煤 干法气动干法气动 水煤浆水煤浆气化炉气化炉 水冷膜式壁水冷膜式壁 耐火砖炉壁耐火砖炉壁 4 46 6个喷嘴个喷嘴 单喷嘴炉顶进料单喷嘴炉顶进料合成气冷却合成气冷却 气体激冷与气体激冷与 热辐射与热辐射与 对流冷却器对流冷却器 对流冷却器对流冷却器气体净化气体净化 壳牌萨菲努尔法壳牌萨菲努尔法 他人技术他人技术2023/3/8 中国五环化学工程公司171.3 1.3 壳牌气化与德士古气化的比较壳牌气化与德士古气化的比较合成气典型成分合成气典型成分 VSHELLTEXACOH226.730.0CO63.339.7CO21.5

10、10.8CH40.00.1H2S1.31.0N24.10.7AR1.10.9H2O2.016.52023/3/8 中国五环化学工程公司181.3 1.3 壳牌气化与德士古气化的比较壳牌气化与德士古气化的比较序号序号项项 目目Shell工艺工艺Texaco工艺工艺 1气化工艺气化工艺气流床气流床液态排渣液态排渣气流床气流床液态排渣液态排渣2适用煤种适用煤种褐煤、烟煤、无褐煤、烟煤、无烟煤、石油焦烟煤、石油焦烟煤、石油烟煤、石油焦、无烟煤焦、无烟煤*3气化压力，气化压力，Mpa2.04.04.06.54气化温度，气化温度，14001600130014005气化剂气化剂纯氧纯氧纯氧纯氧6进料方式进料

11、方式干煤粉干煤粉60%水煤浆水煤浆7单炉最大投煤量，单炉最大投煤量，t/d20004000*9002000*2023/3/8 中国五环化学工程公司191.3 1.3 壳牌气化与德士古气化的比较壳牌气化与德士古气化的比较序号序号项项 目目Shell工艺工艺Texaco工艺工艺 8耗氧量，耗氧量，Nm3/kNm3(CO+H2)3303603804309碳转化率，碳转化率，%999610冷煤气效率，冷煤气效率，%8085707611煤气中煤气中CO+H2，%908012煤气中煤气中CH4，%0.10.113气化炉（气化炉（1350tNH3/d）1台台45004台台280014对环境影响对环境影响低低

12、较低较低2023/3/8 中国五环化学工程公司201.4 1.4 壳牌气化技术的应用壳牌气化技术的应用2023/3/8 中国五环化学工程公司21壳牌气化生产合成氨壳牌气化生产合成氨空气分离空气分离煤粉制备煤粉制备粉煤气化粉煤气化耐硫变换耐硫变换低温甲醇洗低温甲醇洗液氮洗液氮洗氨合成氨合成NH3AIRCOALO2N2CO2 To UreaShell Shell 气化合成氨装置工艺方块流程图气化合成氨装置工艺方块流程图或甲烷化2023/3/8 中国五环化学工程公司222 2 壳牌煤气化技术考察情况壳牌煤气化技术考察情况2.1 DEMKOLEC 2.1 DEMKOLEC 电厂的运行情况电厂的运行情况

13、 1990年年8月开工建设；月开工建设；1993年年12月月气气化化炉炉首首次次试试运运转转，1994年年4月首次用煤气化合成气发电；月首次用煤气化合成气发电；设设计计为为煤煤或或天天然然气气为为原原料料进进行行发发电电，其其中中以以煤煤为为原原料料进进行行发发电电从从94年年开开车车至至99年年底底累累计计运运转转时时间间共共达达23816小小时时（主主要要集集中中在在97-99年年），其其间间连连续续运运行行最最长长一一次达次达2070小时；小时；2023/3/8 中国五环化学工程公司232.1 2.1 DEMKOLEC DEMKOLEC 电厂的运行情况电厂的运行情况 2000年年工工厂厂

14、运运转转情情况况，5月月计计划划大大修修后后投投煤煤开开车车运运行行，连连续续稳稳定定运运行行2086小小时时后后由由于于气气化化炉炉底底部部热热裙裙问问题题于于9月月份份停停车车；修修好好后后又又重重新新开开车车，九九月月份份已已累累计计运运行行192小时，且一直平稳运行至今。小时，且一直平稳运行至今。电电厂厂停停车车事事故故（尤尤其其是是97年年底底前前）主主要要是是由由联联合合循循环环发发电电燃燃气气轮轮机机等等引引起起，由由于于气气化化部部分分原原因因引引起起的的停停车车事事故故较较小小，现简述如下：现简述如下：2023/3/8 中国五环化学工程公司242.1 2.1 DEMKOLEC

15、 DEMKOLEC 电厂的运行情况电厂的运行情况(1)(1)联合循环发电引起的停车联合循环发电引起的停车燃燃气气轮轮机机设设计计思思路路为为同同时时适适应应煤煤气气化化合合成成气气、天天然然气气、天天然然气气稀稀释释气气或或天天然然气气合合成成气气之之混混合合气气四四种种原原料料进进行行发发电电，燃燃气气轮轮机机制制造造商商德德国国西西门门子子公公司司也也对对此此作作出出了了承承诺诺。但但开开车车后后生生产产证证实实燃燃气气轮轮机机烧烧嘴嘴不不能能同同时时适适应应上上述述四四种种气气体体。97年年西西门门子子公公司司专专门门派派人人解解决决此此问问题题，通通过过重重新新设设计计烧烧嘴嘴，情情况

16、有明显改善，工厂总运转率不断提高。况有明显改善，工厂总运转率不断提高。2023/3/8 中国五环化学工程公司25由由于于该该厂厂供供电电负负荷荷白白天天、晚晚间间波波动动较较大大，正正常常生生产产时时小小时时负负荷荷波波动动率率即即在在5%左左右右,再再加加上上发发电电厂厂各各装装置置间间的的整整体体设设计计，主主要要是是空空分分装装置置空空气气压压缩缩机机利利用用燃燃气气轮轮机机来来驱驱动动（其其中中18%空空气气量量供供空空分分），空空气气装装置置除除供供气气化化装装置置用用O2、N2外外，还还需需向向燃燃气气轮轮机机燃燃料料合合成成气气中中供供合合格格的的稀稀释释用用N2气气（加加N2主

17、主要要是是增增加加燃燃气气质质量量流流量量、同同时时控控制制燃燃气气温温度度1050），使使得得整整个个装装置置操操作作互互动动性性、关关联联性性太太强强，加加上上负负荷荷波波动动，因因而而操作非常困难。操作非常困难。2023/3/8 中国五环化学工程公司26(2)输煤、气化部分引起的停车及解决措施输煤、气化部分引起的停车及解决措施 a.气化炉热裙问题气化炉热裙问题气气化化炉炉问问题题出出现现在在气气化化炉炉下下部部的的热热裙裙部部分分。由由于于此此处处操操作作温温度度，650，原原设设计计气气化化炉炉内内壁壁采采用用耐耐火火砖砖隔隔热热衬衬里里结结构构。实实际际运运行行中中，由由于于此此段段

18、洗洗涤涤水水液液位位难难控控制制，三三次次出出现现水水位位上上升升，引引起起耐耐火火砖砖脱脱落落。此此原原因因直直接接导导致致了了工工厂厂98年年四四季季度度、99年一季度及年一季度及2000年年9月的停车。月的停车。壳壳牌牌公公司司在在意意大大利利、印印度度两两家家电电厂厂及及中中石石化化洞洞庭庭氮氮肥肥厂厂气气化化炉炉设设计计中中，已已将将此此部部分分改改为为水水冷冷壁壁结结构，从根本上解决了此问题。构，从根本上解决了此问题。DEMKELOC工厂也计划按此方案进行改进工厂也计划按此方案进行改进。2023/3/8 中国五环化学工程公司27b.输煤系统问题输煤系统问题低低压压煤煤斗斗易易出出现

19、现结结块块堵堵塞塞问问题题（特特别别是是在在冬冬季季）。由由于于原原料料斗斗中中底底部部锥锥形形角角度度设设计计不不合合理理，加加上上工工厂厂操操作作中中吹吹N2量量及及温温度度控控制制不不合合理理，运运行行中中出出现现过过结结块块堵堵塞塞引引起起了了工工厂厂停停车车。经经分分析析及及停车检查证实，结块属结冰煤团块；停车检查证实，结块属结冰煤团块；工工厂厂通通过过控控制制煤煤含含水水量量和和合合适适的的吹吹N2量量及及提提高高吹吹N2气气体体温温度度使使得得该该问问题题得得到到较较好好的的解解决决。壳壳牌牌公公司司也也将将在在新新设设计计中中调调整整煤煤斗斗角角度度以以更更圆圆满满消除此隐患。

20、消除此隐患。2023/3/8 中国五环化学工程公司28c.洗涤塔的问题洗涤塔的问题1999年年三三季季度度工工厂厂因因洗洗涤涤塔塔内内腐腐蚀蚀引引起起停停车车，原原因因是是操操作作疏疏忽忽。正正常常生生产产应应控控制制入入洗洗涤涤塔塔洗洗涤涤循循环环水水PH值值在在6.0左左右右，操操作作疏疏忽忽使使洗洗涤涤水水PH值实际为值实际为2-5从而引起腐蚀。从而引起腐蚀。d.气化炉水浴段问题气化炉水浴段问题工工厂厂在在频频繁繁更更换换原原料料煤煤品品种种时时还还曾曾引引起起过过水水浴浴段段产产生生大大块块渣渣，从从而而堵堵塞塞入入槽槽锁锁斗斗。分分析析原原因因为为必必须须控控制制好好C/O比比以以避

21、避免免渣渣团团形形成成。工工厂厂操操作作员员认认为为，若若长长期期稳稳定定用用一一种种原原料料生生产产不不会会出出现此问题。现此问题。2023/3/8 中国五环化学工程公司29e.其它其它 据据布布莱莱姆姆先先生生介介绍绍，工工厂厂近近两两年年从从无无因因阀阀门门原原因引起的停车事故。因引起的停车事故。2.2 2.2 煤气化关键设备及部件煤气化关键设备及部件 (1)气化炉、输气管及废锅气化炉、输气管及废锅 工工厂厂开开车车运运转转以以来来的的情情况况表表明明，气气化化炉炉、输输气气管管及及主主废废锅锅的的水水冷冷壁壁结结构构设设计计十十分分成成功功。由由渣渣形形成成的的水水冷冷壁壁致致密密、牢

22、牢固固，未未发发现现有有破破损损、脱脱落现象。落现象。2023/3/8 中国五环化学工程公司30(2)烧嘴烧嘴DEMKOLEC电电厂厂气气化化炉炉配配有有两两对对对对称称分分布布的的四四个个烧烧嘴嘴，生生产产已已证证实实烧烧嘴嘴设设计计非非常常合合理理、生生产产寿寿命命均均在在8000小小时时以以上上，有有的的已达已达16000小时以上；小时以上；烧烧嘴嘴对对负负荷荷的的调调节节非非常常方方便便。烧烧嘴嘴结结构构近近似似倒倒扣扣（内内凹凹）碗碗状状，因因而而不不会会引引起起烧烧嘴嘴边缘挂渣堵塞。边缘挂渣堵塞。2023/3/8 中国五环化学工程公司31(3)陶瓷过滤器陶瓷过滤器DEMKOLEC工

23、工厂厂采采用用旋旋风风分分离离加加陶陶瓷瓷过过滤器滤器,脱除合成气中的飞灰脱除合成气中的飞灰1mg/Nm3;出出现现过过一一次次陶陶瓷瓷过过滤滤器器过过滤滤柱柱断断裂裂现现象象，对其结构进行了改进对其结构进行了改进,至今累计运行两年至今累计运行两年;据据介介绍绍，若若不不是是计计划划大大修修更更换换，其其运运行行周周期肯定可超过两年期肯定可超过两年;陶瓷过滤器再生采用陶瓷过滤器再生采用N2反吹。反吹。2023/3/8 中国五环化学工程公司322.3 2.3 现场考察情况现场考察情况10月月14日，参观日，参观DEMKOLEC工厂工厂:工厂布局紧凑合理、洁净、噪音低、运行平稳工厂布局紧凑合理、洁

24、净、噪音低、运行平稳;5班班3倒制，每班工作人员（含控制室）倒制，每班工作人员（含控制室）9人人;现现场场排排渣渣情情况况：工工厂厂排排渣渣为为间间断断排排渣渣，每每半半小小时时一次一次,一次排渣时间一次排渣时间5分钟分钟;现现场场分分别别从从堆堆场场和和生生产产线线排排渣渣皮皮带带上上取取得得两两份份渣渣样进行分析样进行分析:结果是二者含结果是二者含C量均低于量均低于0.5%;控控制制室室观观察察在在线线操操作作，同同时时记记录录以以下下数数据据：气气化化炉操作温度炉操作温度1556、操作压力、操作压力23.6bar;2023/3/8 中国五环化学工程公司332.3 2.3 现场考察情况现场

25、考察情况出出陶陶瓷瓷过过滤滤器器后后合合成成气气在在线线数数据据:流流量量51.44kg/s,气体组成（气体组成（V%）如下）如下:H2 CO CO2 N2 O2 COS H2S H2O 25.6 62.1 2.24 8.02 0.814 0.0455 0.39 0.97（注：空分装置产氧纯度（注：空分装置产氧纯度95%）壳牌煤气化的环保效果壳牌煤气化的环保效果壳壳牌牌煤煤气气化化技技术术为为洁洁净净煤煤气气化化技技术术，其其中中工工厂厂废废水水为为零零排排放放（工工厂厂废废水水循循环环利利用用过过程程中中设设置置一一小小时缓冲池，约时缓冲池，约2020m2，排放为零），排放为零）;工厂废渣及

26、灰外送用作建筑材料工厂废渣及灰外送用作建筑材料;废气排放情况对比如下：废气排放情况对比如下：2023/3/8 中国五环化学工程公司34废气排放情况对比表废气排放情况对比表SO2,g/MWhNOX,g/MWh CO2,g/MWhEurope Standard4101200790DemkolecFeedstock:Coal6060120410DemkolecFeedstock:NG0335Permission2306452023/3/8 中国五环化学工程公司353 3 壳牌煤气化业绩壳牌煤气化业绩2023/3/8 中国五环化学工程公司36REFERENCE LIST OF THE SHELL CO

27、AL AND COKE GASIFICATION PROCESSOperating companyLocationFeedstockProductTotal capacityH2+CO Nm3/dNo.ofgasifiersStart-upDeutsche 壳牌壳牌Pilot PlantHamburg,GermanyCoal150 t/dFuel gas300,0001 1978壳牌壳牌 Oil CompanyDemo plantHouston,USACoal/Coke250 t/dFuel gas500,00011983SEP,DemkolecIGCCBuggenum,Netherlands

28、Coal2000 t/dEL.Power253MWe4,000,00011994ATI ConsortiumSulcis,IGCCPortoscuso,Sardinia,ItalyCoal5000 t/dEL.Power450MWe7,000,00022003Indian Oil Co.Ltd.ParadipOrissa,IndiaCoke2900 t/dEL.PowerAnd H26,600,00032003Sinopec/壳牌壳牌DongtingYueyang,ChinaCoal2000 t/dSyngas forFertilizer4,000,000120032023/3/8 中国五环化

29、学工程公司37壳牌煤气化技术在中国壳牌煤气化技术在中国1997年,CWCEC将壳牌壳牌煤气化技术在中国首煤气化技术在中国首推推,湖北双环合成氨改造项目的引进技术、设湖北双环合成氨改造项目的引进技术、设备的合同已于备的合同已于20012001年年2 2月签订，；设计工作月签订，；设计工作已全面展开已全面展开2000年9月,中国石化集团公司与壳牌中国石化集团公司与壳牌 公司实公司实现战略性的经济技术合作（包括煤气化技术）现战略性的经济技术合作（包括煤气化技术），壳牌公司已决定在洞庭煤气化项目上投资，壳牌公司已决定在洞庭煤气化项目上投资50%50%合资建设气岛合资建设气岛;中国石化集团公司湖北化肥分公司中国石化集团公司湖北化肥分公司“油改煤油改煤”工程工程:采用采用壳牌壳牌煤气化技术煤气化技术,已立项。已立项。2023/3/8 中国五环化学工程公司382023/3/8 中国五环化学工程公司392023/3/8 中国五环化学工程公司402023/3/8 中国五环化学工程公司412023/3/8 中国五环化学工程公司422023/3/8 中国五环化学工程公司432023/3/8 中国五环化学工程公司442023/3/8 中国五环化学工程公司452023/3/8 中国五环化学工程公司462023/3/8 中国五环化学工程公司47