壳牌粉煤加压气化的工艺过程

煤化工知库 CTX

　　20世纪70年代初，国际上出现了能源危机。出于对石油天然气供应前景预测，很多国家纷纷把发展煤气化技术作为替代能源重新提上议事日程，并加快了煤气化新工艺的研究开发步伐。作为对煤种适应性广、气化效率高、污染少的第二代煤气化工艺之一，荷兰壳牌（Shell）粉煤加压气化技术SCGP工艺在此后应运而生。

　　从1997年我国首次引进壳牌粉煤气化工艺，已经建成或正在建设的粉煤气化炉有20台，多数以当地劣质煤为原料，产品以甲醇、合成氨居多。

　　下面我们一起来学习一下典型壳牌煤气化的工艺过程：

　　（1）煤碳预干燥

　　合格粒度的原料煤（包括细渣和褐煤） (粒度≤50mm)由原料煤贮运系统送入管式干燥机前碎煤仓临时贮存，碎煤仓中的一定量的褐煤通过称重给煤机给到双辊式破碎机中破碎至合格的粒度(粒度≤6mm)，然后送入管式干燥机中干燥。在干燥管外部通入低压过热蒸汽进行热交换，使煤表面吸附水分受热蒸发。

　　煤中的水分随干燥机的废气通过排风机抽至袋式收尘器，分离出的煤粉通过旋转给料机、埋刮板输送机和干燥后合格的碎煤一起通过埋刮板输送机由原料煤贮运系统胶带输送机送至煤气化装置煤磨粉及干燥工序中的磨前碎煤仓。

　　分离后的尾气经排风机排入大气。

　　为防止褐煤自燃和控制排出气体的露点，在系统中设有CO和H2O在线分析仪，超标时，向系统补充氮气。

　　（2）煤粉制备

　　碎煤仓中的经预干燥的原料煤通过称重给煤机送到中速磨煤机中磨煤制粉。

　　中速磨磨煤系统是制粉和干燥同时完成的系统。出磨煤机粒度和水含量合格的煤粉吹入煤粉袋式收集器分离，收集的煤粉送入贮仓中贮存。

　　分离后的尾气经循环风机加压后大部分循环至热风炉循环使用，部分排入大气。

　　磨机的干燥热源是工艺系统外排可燃气体在热风炉燃烧产生的热烟气。在热风炉中该热烟气与循环气、低压氮气和由稀释风机送入的冷空气混合，调配到需要的温度，控制氧气含量，变成安全的热惰性气体、送入中速磨煤机。

　　（3）煤粉加压及给料

　　常压煤粉进入锁斗加压后自流进入煤粉给料仓中，由管道CO2密相输送导入气化炉烧嘴。锁斗是一个变压操作系统，实现煤粉由常压至加压的输送。

　　（4）气化及合成气冷却

　　煤气化烧嘴喷入的煤粉和氧气，在气化炉内反应区在4.0MPag、1500℃高温下，瞬间完成煤的气化反应，生成（CO＋H2）含量很高的粗煤气。为防止气化炉出口的高温煤气夹带的熔融飞灰粘结在后序设备，在气化炉上部激冷区喷入循环返回的低温煤气，以降低出炉煤气温度，使飞灰冷却为固态。煤气从气化炉顶排出,温度为900℃左右。

　　出炉煤气进入合成气冷却器回收热量，煤气温度降至350℃左右进入后序干法除灰设备。

　　高温粗煤气携带的大量显热，在合成气冷却器内得到回收，产生次高压饱和蒸汽送管网，约1/3用作工艺蒸汽，其余在工序外过热后用作动力蒸汽。

　　原料煤中的灰分，在高温下呈熔融态，沿水冷壁向下流动，在气化炉下部渣池水浴中，激冷、固化、脆裂成细小颗粒，经集渣罐定时排至脱水槽，再由捞渣机将其取出转运至渣场。

　　（5）粗煤气净化

　　离开合成气冷却器的粗煤气通常夹带入炉煤中总灰量20～30％的飞灰，经过干法除尘和文丘里串洗涤塔两级湿法洗涤处理后，出口煤气中含灰量小于1mg/Nm3。

　　干法除尘采用高温陶瓷过滤器，过滤掉大部分飞灰。经过滤后，煤气中含灰量通常小于5mg/Nm3。

　　出干法除尘煤气中的残余灰尘，在文丘里和洗涤塔中，被热水洗涤脱除，同时还洗涤除去煤气中所含微量卤化物、HCN和NH3等杂质。出洗涤塔煤气为蒸汽所饱和，温度约170℃,水蒸汽含量为18.2%左右，送变换。

　　干法过滤得到的飞灰经过冷却、气提后送至飞灰储罐贮存、外售用作水泥添加料。

　　（6）灰水处理

　　从洗涤塔排出的含灰排放水，经过气提、澄清处理后，大部分循环利用，少量处理水被抽出送污水处理系统，以防止卤素等有害物质的累积。

　　（7）氮气/CO2系统

　　为降低甲醇合成气中氮含量和实现全厂燃料气自平衡，煤气化装置采用密相CO2输送煤粉、干法除尘器CO2反吹等措施。工程设置有氮气/CO2公用气体系统。

　　氮气/CO2公用气体系统是提供输送、反吹、保安的惰性气体分配系统。