試析殼牌煤氣化技術及其工程應用

盧春柳 韋萬桃

摘 要：煤氣化技術隨著經濟化建設的不斷發展，也取得了長足的進步，作為第二代潔凈煤氣技術，殼牌煤氣技術在高壓高溫條件下，進行煤氣生產，因其無可替代的應用優勢得到了廣泛的應用，但應用過程中具有較強的復雜性，問題較多，需要對其穩定安全性加強保障，本文就其技術特點及應用進行分析和探討。

關鍵語：殼牌煤氣化技術;工程;應用

引言

目前隨著人們生活水平的提高，環境保護意識也在不斷加強，由于長期工業化發展對環境造成極大的破壞，因此對能源的清潔重視度也越來越高。殼牌煤氣技術能夠通過能源轉化的方式，使有害氣體排放得到有效控制和減少，對環境改善起到促進作用，并且此技術適用于不同類型的煤炭，使煤炭轉化率得到提升，對能源節約和社會經濟發展都起到了重要的推動作用。

一、殼牌煤氣技術概述

（一）煤氣化技術

煤氣化技術是在適當的溫度和壓力下，將經過處理的煤炭通過與相應的氧化劑進行反應，轉化生成為氣體，通過脫硫脫碳等工藝將轉化的水煤氣制成一氧化碳。我國通過從國外進行技術引進，使其為國內的經濟的發展發揮作用，但同時此技術操作流程復雜，所需資源浪費極大，同時氣體質量無法得到有效保證，因此還需要進一步的改進。

（二）殼牌煤氣化技術

此技術是在氣化爐中，煤粉和氧氣在高溫和加壓的情況下，通過升溫、液化、燃燒和轉化等一系列物理和化學的反應，在極短的時間內完成氣體轉化的過程。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產生各種轉化反應，最后轉化為煤氣，其主要成分為H2和CO，并排出氣化爐[1]。

二、煤氣化技術特點

此技術主要采用粉煤通過高壓氮氣被輸送到氣化爐，主要工藝流程為進料氣流床、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氣和氣化所需的氧氣;氣化爐配有水冷壁和燒嘴;在爐子出口先對氣化爐所需的合成氣進行驟冷操作，在合成氣冷卻器中再進行進一步的冷卻;經過過濾水洗將粗合成氣體中的飛灰清除，對酸性氣體進處處理，完成硫的回收[2]。此技術具有的優勢和特點如下。

適應性廣，對煤品種有著較強的適應性，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，對煤的灰熔點適應性更好，甚至適用于高水分，高灰分以及高含硫量的煤種;生產能力大此技術單系列生產能力較強;轉化率高，由于煤顆粒在氣化爐的高溫環境下，能夠和氧氣充分混合，使轉化率能達到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;氣體質量好，轉化后的氣體甲醛含量較少，氣體潔凈，體積分數達到90%;氧耗低，與其他水煤漿氣化工藝相比，氧耗得到降低，同時運行經費和配套空分裝置投資也相應降低;熱效率高;運轉周期長，采用水冷壁結構的氣化爐，具有可靠牢固，運行周期長，正常使用維護量小的特點，同時使用壽命較長煤燒嘴，對氣化裝置穩定運行起到重要的保障作用;負荷調節方便，氣化爐所配置的燒水能夠對生產負荷進行靈活調節，同時調節范圍也更寬;環境效益好，運用過程中所產生的飛灰和爐渣，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，可以實現零排放。

三、應用難點和注意事項

（一）應用的特殊性

此技術具有流程復雜、控制系統復雜、設備結構復雜、布置結構復雜、疲勞設備多、引進儀表和設備較多以及項目投資高周期長的特殊性。其主要流程包括干燥、磨煤、煤氣化、煤粉加壓及進料、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，其控制系統的輸入輸出點高達3000多個采用前饋、串級、比值調節、分程及順序控制、邏輯控制等，因其控制系統設置的完善性，目前投入應用的煤氣化項目在ESD和DCS控制方面未出現問題[3]。

（二）工程應用注意事項

目前在應用中出現的主要問題有：系統的氣密性不佳;部分管道保溫效果不好;柴油系統壓力不穩定;眉粉循環管線容易磨空;供氣、供電、供水系統故障;換煤頻繁或煤粉流量波動，造成氣化爐運行不穩定;氣化爐內壁保護渣層厚度因內渣保護層不穩定而難以判斷;管道堵塞、渣水處理設備或灰水處理系統故障等。

通過對此技術的分析和了解，對目前氣化裝置運行中產生的問題，可采取以下解決措施。

對煤粉的輸送穩定性和良好的流動性予以保證，防止充氣錐或搭橋出現堵塞而造成氣化爐失去控制，需要注意的問題有：對干煤粉水分進行控制;在沖淡的容器中，煤粉儲存的時間不易過長;煤系統中保證溫度不小于80℃;對磨后的煤粉顆粒大小進行控制;對纖維篩加強控制，防止雜物混入煤粉;對均衡加壓進行控制，防止因煤粉壓實而使排料出現不暢;對操作壓力進行控制，防止煤粉壓實的情況出現;監督安裝煤粉質量流量計以及初始校驗工作。

充氣設備的完好性予以保證，需要注意：對椎部壓差進行控制，避免出現壓差過高的情況;對進充分錐的N2含量進行控制，或用多孔板結構改變原有的燒結金屬結構。

對開車燒嘴和點火燒嘴的完好性予以保證，需要注意：安裝開工燒嘴和點火燒嘴時，應避免造成因機械性損傷，或損壞氣化爐水冷壁;對開工燒嘴和點火燒嘴通道需保持清潔，避免出現通道阻塞或燒嘴頭損壞的情況;氣體緩沖罐應注意設置，在第一個煤燒嘴運行后，避免出現開工燒嘴停車的情況;加強對裝置控制系統與生產廠家控制系統的一致性的檢查[4]。

針對煤粉循環管線上的異徑管磨穿的問題，可采用特殊結構的異徑管進行替代。

針對鍋爐給水及循環系統，應注意：對循環泵入口過濾器的有效過濾面積、壓差、濾網孔徑進行有效保證，同時避免出現損壞的情況;對給水水質進行有效保證，避免鍋爐給水循環泵和水冷壁管因水結垢而造成損壞;對循環泵供電可靠性予以保證，突然停電會造成水冷壁因氣化爐底部水冷壁熱量無法及時移出而損壞;在管道安裝設備制造，單體試車期間，要保持系統的潔凈度，防止因孔板嘴堵塞而損壞水冷壁。

結束語

煤炭作為重要能源，對經濟發展中有著非常重要的地位，而煤氣化工程通常會排放大量的有毒氣體，使環境污染日益嚴重，殼牌煤氣化技術在解決環境污染問題上有著較好的應用優勢，氣體排放質量較好，同時適用于不同煤炭類型，可靠性較高，效率轉化理想，具備良好的環保性能，因此在能源節約，環境保護的新發展趨勢形式下，其有著廣泛的應用前景。

參考文獻

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

[2]張磊.二氧化碳在殼牌煤氣化技術中的應用[J].中國石油和化工標準與質量，2019（4）：245-246.

[3]張宗飛，唐鳳金，王光友，et al.環境友好的煤氣化技術——殼牌煤氣化[J].化肥設計，2015，53（6）：1-4.

[4]陳二孩，李國勝.低壓投煤技術在殼牌煤氣化裝置中的應用[J].化肥設計，2011，49（4）：33-35.