試析殼牌煤氣化技術(shù)及其工程應(yīng)用

盧春柳 韋萬桃

摘 要：煤氣化技術(shù)隨著經(jīng)濟(jì)化建設(shè)的不斷發(fā)展，也取得了長(zhǎng)足的進(jìn)步，作為第二代潔凈煤氣技術(shù)，殼牌煤氣技術(shù)在高壓高溫條件下，進(jìn)行煤氣生產(chǎn)，因其無可替代的應(yīng)用優(yōu)勢(shì)得到了廣泛的應(yīng)用，但應(yīng)用過程中具有較強(qiáng)的復(fù)雜性，問題較多，需要對(duì)其穩(wěn)定安全性加強(qiáng)保障，本文就其技術(shù)特點(diǎn)及應(yīng)用進(jìn)行分析和探討。

關(guān)鍵語：殼牌煤氣化技術(shù);工程;應(yīng)用

引言

目前隨著人們生活水平的提高，環(huán)境保護(hù)意識(shí)也在不斷加強(qiáng)，由于長(zhǎng)期工業(yè)化發(fā)展對(duì)環(huán)境造成極大的破壞，因此對(duì)能源的清潔重視度也越來越高。殼牌煤氣技術(shù)能夠通過能源轉(zhuǎn)化的方式，使有害氣體排放得到有效控制和減少，對(duì)環(huán)境改善起到促進(jìn)作用，并且此技術(shù)適用于不同類型的煤炭，使煤炭轉(zhuǎn)化率得到提升，對(duì)能源節(jié)約和社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展都起到了重要的推動(dòng)作用。

一、殼牌煤氣技術(shù)概述

（一）煤氣化技術(shù)

煤氣化技術(shù)是在適當(dāng)?shù)臏囟群蛪毫ο拢瑢⒔?jīng)過處理的煤炭通過與相應(yīng)的氧化劑進(jìn)行反應(yīng)，轉(zhuǎn)化生成為氣體，通過脫硫脫碳等工藝將轉(zhuǎn)化的水煤氣制成一氧化碳。我國通過從國外進(jìn)行技術(shù)引進(jìn)，使其為國內(nèi)的經(jīng)濟(jì)的發(fā)展發(fā)揮作用，但同時(shí)此技術(shù)操作流程復(fù)雜，所需資源浪費(fèi)極大，同時(shí)氣體質(zhì)量無法得到有效保證，因此還需要進(jìn)一步的改進(jìn)。

（二）殼牌煤氣化技術(shù)

此技術(shù)是在氣化爐中，煤粉和氧氣在高溫和加壓的情況下，通過升溫、液化、燃燒和轉(zhuǎn)化等一系列物理和化學(xué)的反應(yīng)，在極短的時(shí)間內(nèi)完成氣體轉(zhuǎn)化的過程。在溫度較高的氣化爐中，煤粉能在氧氣充足的情況下能夠充分燃燒，碳能在氧氣消耗完后會(huì)產(chǎn)生各種轉(zhuǎn)化反應(yīng)，最后轉(zhuǎn)化為煤氣，其主要成分為H2和CO，并排出氣化爐[1]。

二、煤氣化技術(shù)特點(diǎn)

此技術(shù)主要采用粉煤通過高壓氮?dú)獗惠斔偷綒饣癄t，主要工藝流程為進(jìn)料氣流床、氧吹以及液壓排渣。通過一套空氣分離裝置來提供煤粉傳送所需的氮?dú)夂蜌饣璧难鯕?氣化爐配有水冷壁和燒嘴;在爐子出口先對(duì)氣化爐所需的合成氣進(jìn)行驟冷操作，在合成氣冷卻器中再進(jìn)行進(jìn)一步的冷卻;經(jīng)過過濾水洗將粗合成氣體中的飛灰清除，對(duì)酸性氣體進(jìn)處處理，完成硫的回收[2]。此技術(shù)具有的優(yōu)勢(shì)和特點(diǎn)如下。

適應(yīng)性廣，對(duì)煤品種有著較強(qiáng)的適應(yīng)性，適用于石油焦、煙煤、褐煤、無煙煤、次煙煤等，也可適用于兩種煤混合的情況，與其他氣化工藝相比，對(duì)煤的灰熔點(diǎn)適應(yīng)性更好，甚至適用于高水分，高灰分以及高含硫量的煤種;生產(chǎn)能力大此技術(shù)單系列生產(chǎn)能力較強(qiáng);轉(zhuǎn)化率高，由于煤顆粒在氣化爐的高溫環(huán)境下，能夠和氧氣充分混合，使轉(zhuǎn)化率能達(dá)到99%以上，另外由于隔離層的使用，減少熱量的流失，從而使冷煤氣效率得到極大的提高;氣體質(zhì)量好，轉(zhuǎn)化后的氣體甲醛含量較少，氣體潔凈，體積分?jǐn)?shù)達(dá)到90%;氧耗低，與其他水煤漿氣化工藝相比，氧耗得到降低，同時(shí)運(yùn)行經(jīng)費(fèi)和配套空分裝置投資也相應(yīng)降低;熱效率高;運(yùn)轉(zhuǎn)周期長(zhǎng)，采用水冷壁結(jié)構(gòu)的氣化爐，具有可靠牢固，運(yùn)行周期長(zhǎng)，正常使用維護(hù)量小的特點(diǎn)，同時(shí)使用壽命較長(zhǎng)煤燒嘴，對(duì)氣化裝置穩(wěn)定運(yùn)行起到重要的保障作用;負(fù)荷調(diào)節(jié)方便，氣化爐所配置的燒水能夠?qū)ιa(chǎn)負(fù)荷進(jìn)行靈活調(diào)節(jié)，同時(shí)調(diào)節(jié)范圍也更寬;環(huán)境效益好，運(yùn)用過程中所產(chǎn)生的飛灰和爐渣，含碳量低，可作為其他建筑材料和水泥添加料，堆放時(shí)無污染物排放，不含酚、焦油等，氣化污水量小，處理容易，可以實(shí)現(xiàn)零排放。

三、應(yīng)用難點(diǎn)和注意事項(xiàng)

（一）應(yīng)用的特殊性

此技術(shù)具有流程復(fù)雜、控制系統(tǒng)復(fù)雜、設(shè)備結(jié)構(gòu)復(fù)雜、布置結(jié)構(gòu)復(fù)雜、疲勞設(shè)備多、引進(jìn)儀表和設(shè)備較多以及項(xiàng)目投資高周期長(zhǎng)的特殊性。其主要流程包括干燥、磨煤、煤氣化、煤粉加壓及進(jìn)料、除灰、除渣、初步水處理、濕洗等七大工序，以及大量的公用系統(tǒng)，其控制系統(tǒng)的輸入輸出點(diǎn)高達(dá)3000多個(gè)采用前饋、串級(jí)、比值調(diào)節(jié)、分程及順序控制、邏輯控制等，因其控制系統(tǒng)設(shè)置的完善性，目前投入應(yīng)用的煤氣化項(xiàng)目在ESD和DCS控制方面未出現(xiàn)問題[3]。

（二）工程應(yīng)用注意事項(xiàng)

目前在應(yīng)用中出現(xiàn)的主要問題有：系統(tǒng)的氣密性不佳;部分管道保溫效果不好;柴油系統(tǒng)壓力不穩(wěn)定;眉粉循環(huán)管線容易磨空;供氣、供電、供水系統(tǒng)故障;換煤頻繁或煤粉流量波動(dòng)，造成氣化爐運(yùn)行不穩(wěn)定;氣化爐內(nèi)壁保護(hù)渣層厚度因內(nèi)渣保護(hù)層不穩(wěn)定而難以判斷;管道堵塞、渣水處理設(shè)備或灰水處理系統(tǒng)故障等。

通過對(duì)此技術(shù)的分析和了解，對(duì)目前氣化裝置運(yùn)行中產(chǎn)生的問題，可采取以下解決措施。

對(duì)煤粉的輸送穩(wěn)定性和良好的流動(dòng)性予以保證，防止充氣錐或搭橋出現(xiàn)堵塞而造成氣化爐失去控制，需要注意的問題有：對(duì)干煤粉水分進(jìn)行控制;在沖淡的容器中，煤粉儲(chǔ)存的時(shí)間不易過長(zhǎng);煤系統(tǒng)中保證溫度不小于80℃;對(duì)磨后的煤粉顆粒大小進(jìn)行控制;對(duì)纖維篩加強(qiáng)控制，防止雜物混入煤粉;對(duì)均衡加壓進(jìn)行控制，防止因煤粉壓實(shí)而使排料出現(xiàn)不暢;對(duì)操作壓力進(jìn)行控制，防止煤粉壓實(shí)的情況出現(xiàn);監(jiān)督安裝煤粉質(zhì)量流量計(jì)以及初始校驗(yàn)工作。

充氣設(shè)備的完好性予以保證，需要注意：對(duì)椎部壓差進(jìn)行控制，避免出現(xiàn)壓差過高的情況;對(duì)進(jìn)充分錐的N2含量進(jìn)行控制，或用多孔板結(jié)構(gòu)改變?cè)械臒Y(jié)金屬結(jié)構(gòu)。

對(duì)開車燒嘴和點(diǎn)火燒嘴的完好性予以保證，需要注意：安裝開工燒嘴和點(diǎn)火燒嘴時(shí)，應(yīng)避免造成因機(jī)械性損傷，或損壞氣化爐水冷壁;對(duì)開工燒嘴和點(diǎn)火燒嘴通道需保持清潔，避免出現(xiàn)通道阻塞或燒嘴頭損壞的情況;氣體緩沖罐應(yīng)注意設(shè)置，在第一個(gè)煤燒嘴運(yùn)行后，避免出現(xiàn)開工燒嘴停車的情況;加強(qiáng)對(duì)裝置控制系統(tǒng)與生產(chǎn)廠家控制系統(tǒng)的一致性的檢查[4]。

針對(duì)煤粉循環(huán)管線上的異徑管磨穿的問題，可采用特殊結(jié)構(gòu)的異徑管進(jìn)行替代。

針對(duì)鍋爐給水及循環(huán)系統(tǒng)，應(yīng)注意：對(duì)循環(huán)泵入口過濾器的有效過濾面積、壓差、濾網(wǎng)孔徑進(jìn)行有效保證，同時(shí)避免出現(xiàn)損壞的情況;對(duì)給水水質(zhì)進(jìn)行有效保證，避免鍋爐給水循環(huán)泵和水冷壁管因水結(jié)垢而造成損壞;對(duì)循環(huán)泵供電可靠性予以保證，突然停電會(huì)造成水冷壁因氣化爐底部水冷壁熱量無法及時(shí)移出而損壞;在管道安裝設(shè)備制造，單體試車期間，要保持系統(tǒng)的潔凈度，防止因孔板嘴堵塞而損壞水冷壁。

結(jié)束語

煤炭作為重要能源，對(duì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展中有著非常重要的地位，而煤氣化工程通常會(huì)排放大量的有毒氣體，使環(huán)境污染日益嚴(yán)重，殼牌煤氣化技術(shù)在解決環(huán)境污染問題上有著較好的應(yīng)用優(yōu)勢(shì)，氣體排放質(zhì)量較好，同時(shí)適用于不同煤炭類型，可靠性較高，效率轉(zhuǎn)化理想，具備良好的環(huán)保性能，因此在能源節(jié)約，環(huán)境保護(hù)的新發(fā)展趨勢(shì)形式下，其有著廣泛的應(yīng)用前景。

參考文獻(xiàn)

[1]馬景春，賴佰柱.殼牌煤氣化技術(shù)及其工程應(yīng)用[J].黑龍江科技信息，2008（27）：5-5.

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[3]張宗飛，唐鳳金，王光友，et al.環(huán)境友好的煤氣化技術(shù)——?dú)づ泼簹饣痆J].化肥設(shè)計(jì)，2015，53（6）：1-4.

[4]陳二孩，李國勝.低壓投煤技術(shù)在殼牌煤氣化裝置中的應(yīng)用[J].化肥設(shè)計(jì)，2011，49（4）：33-35.