1、2010年38卷第8期廠州化工 # Shell煤氣化裝置激冷流程綜述蘇志強(河南龍宇煤化工有限公司，河南永城476600)摘 要：闡述Shell煤氣化工藝中粗煤氣激冷流程激冷氣的作用激冷代流程主要設備激冷氣壓縮機及啟動步驟進行簡介. Shell氣化爐運行過程中實際遇到問題的淺析。關鍵詞：Shell煤氣比;合成氣激冷氣;激冷氣壓縮機;合成氣冷卻器Chilling Process of Shell Coal GasificationSU Zhi - qiang(Henan Long Yu Coal Chemical Co. , Ltd. 9 Henan Yongcheng 476600, Chin

2、a)Abstract： Shell coal gasification process was described, from the crude gas chilling process, role of air shock9 shock induced air - conditioning equipment, air - conditioning compressor main process t and start the steps introduction The problems occurred in the Shell gasifier operation were anal

3、yzedKey words： Shell coal gasification； chilling synthesis gas; chilling synthesis gas compressor; synthesis gas cooler2010年38卷第8期廠州化工 # 2010年38卷第8期廠州化工 # 目前我國煤化工行業迅速發展.Shell煤氣化工藝以其能源 利用效率髙得到了廣泛的應用。說程復雜和先進控制系統Shell 煤氣化技術和國內現有運行成熟的徳士古、魯奇、固定床氣化技 術相比，在實際運行過程中遇到了很多制約穩定長周期運行的 問題。這些問題有:合成冷卻器積灰嚴重、合成氣激冷氣流艮不

4、 足、合成氣管線腐蝕嚴垂等。本文以作者所在公司50萬噸甲醇 裝置為例系統介紹Shell氣化工藝的合成氣激冷流稈及激冷流 程目前存在問題并對Sh別裝賈長周期檢定運行的形響進行淺 析。1 Shell煤氣化流程簡述1.1概述Shell煤氣化屬氣滾床(entrained bed)氣化、煤粉、氧氣及蒸 汽在加壓條件下并流進人氣化爐內在極為短暫的時間內完成 升溫、揮發分脫除、裂解、燃燒及轉化等一系列物理和化學過 程。Shell煤氣化技術原料為干煤粉用氮氣或二氧化昧將煤 粉送到氣化爐經過高溫加壓反應生成合成氣即一氧化篠和氫 的混合物。合成氣可以用來生產合成氨或甲醇。氣化設備由氣 化爐，輸氣管和合成氣冷卻器組

5、成內。經過加壓的煤粉氧和蒸 汽通過代化爐殼體上四個水平對稱布置煤燒嘴進入到氣化爐， 在壓力為3. 4.0MP叭溫度為140030-1600*的條件下在殞 式壁內轉化成合成氣。在氣化爐頂部排岀的熱合成氣通過再循 環的無固體冷合成氣流濫冷，在合成器冷卻器岀口處溫度達到 340T。合成氣冷卻器出來的煤氣進行除灰凈化的工藝過程過 濾后E灰含董控制20nNm3以下干凈的合成氣離開飛灰過 濾器后分成曲股,一股去F游濕洗系統一股去冷激氣壓縮機。 從干袪除灰系統來的合成氣進人合成氣洗滌系統，一方面除去 合成氣中的細灰使其降低到】叫以下另一方面合成氣中 一些酸性氣體也會在濕洗過程中除去，并降低了合成氣的溫度,

6、使其降低到168P左右。合成氣通過C -1601洗滌，經過C - 1601頂部除沫器后分成兩肢一股去下游甲醇變換工段一股 與干法除灰系統來的部分合成氣混合后去冷激氣壓縮機。1-2激冷合成氣的流程及作用1.2.1激冷合成氣的流程來自濕洗系統和干法除灰系統的合成氣通過13PDI0076和 13TIOO2O實現合成氣溫度控制使壓縮機進口合成氣溫度達到 200V 通過V1310氣蔽分離器和壓縮機過濾器S13O7.經壓縮機 后合成氣溫度控制在210X合成氣由13FV0008控制流量在氣 化爐頂部把剛反應生成的熱合成氣激冷至900龍以固化和冷卻 夾雜的液態飛灰顆粒再通過膜式唯結構的激冷管輸氣管和合 成氣冷

7、卻器進一步冷卻，在合成器冷卻器岀口處合成氣溫度達 到340Y 流程見圖1。S1激冷合成代潦程2010年38卷第8期廠州化工 # 2010年38卷第8期廠州化工 # 作者簡介：蘇志找河南龍宇*化工有限公可氣化Co E-mail：pan$2010年38卷第8期廠州化工 265 1.2.2激冷合成氣的作用在濕洗和干法除灰后按溫度控制比例抽取煤氣混合后的 2003C煤氣,經激冷氣壓縮機加壓石送至氣化爐激冷段與從氣 化反應室出來的1600兀左右的高隘煤氣充分混合將其溫度迅 速激冷至900*以下。煤氣經激冷后氣相中的液態清全部以干 灰或固體顆粒存在從而具備了進行間壁式換熱的條件。1-3激冷合成氣流程中相關

8、的控制及問題1.3.1激冷合成氣流撤控制器13HC-OOO8激冷合成氣流童控制器13FIC-0008采用的是分程控制分 為兩個不同的盤程：(1) 在氣化爐剛開車時當氣化爐壓力達到0.6MPa時啟 動圧縮機當氣化爐煤燒嘴點燃后通過調節13FV0008的開度 來調筋粗煤氣的激冷盤阪軒氣化爐負荷的慢慢升高，當氣化爐 負荷達到65%時將13FV0008閥門全開。(2) 當氣化爐負荷繼續上升時此時激冷合成氣將通過調 節激冷氣壓縮機的變頻調速來控制粗煤氣的激冷當負荷達 到100%時，此時壓縮機的轉速應該在設計范圍內的最髙值。(3) 上述控制實現激冷合成氣的激冷比控劇激冷比是激 冷合成氣激冷效果性能的捋標激

9、冷比越島，合成氣激冷效果越 好。1.3.2激冷合成氣溫度控制通過壓縮機進口溫度13P0020實際值和控制器溫度設定值 的偏差來對13TV0020實現開關調節。當壓縮機進口溫度實際 值低于設定鎰度時溫度控制閥I3TV0020開度加大來自干法 除灰系統合成氣流賦增大，從而實現對圧縮機進口溫度的控制。 在實際生產中由于來自干法除灰系統的合成氣址較小所以， 當13TV0020閥門全開時有可能13TKJO2O也達不到設計要求， 我們將通過以下13PDIOO76的壓差來控制。1.3.3來自程洗系統合成弋流就控制通過13PD10076壓是(閥門13TKJO2O前后壓痊值)實際值和 控制器樂差設定值的偏差來對

10、16PV0076實現開關調。當 13T1OO2O溫度低于設定值時通過設定13PFI0076的壓疑來使 I3T1OO2O溫度達到設定值將I3PDI0076壓差設定值高于實際 壓珪時此時壓差控制閥I6PV0076開度會慢慢城小來自濕洗 系統合成氣流故堿少從而進一步的實現對壓縮機進口溫度的 控制。1.3.4激冷氣壓縮機在生亦過程中遇到的問題在生產過程中激冷氣壓縮機遇到過壓縮機旅動值高、油壓 過低等導致激冷氣壓縮機驍車。2008年4月試車階段，圧縮機的振動值13VEX0691.2達到 120am導致激冷氣壓編機跳車停車后將滋冷氣圧堀機進口渦 輪處拆開分析更因是因為斥縮機進口溫度13T10020未達到設

11、 定值200,導致壓縮機葉輪粘灰，造成激冷代壓縮機跳車。2008年9月試車階段激冷代壓縮機的油壓(13PT0646. 1) 低于跳乍值dOOkPa)導致激冷氣壓縮機現車分析偸因是因為 儀表故障導致13PDT0646.1不顯示，造成此次激冷氣壓縮機跳 車。2009年4月正常運行階段激冷氣壓縮機的進口過濾器 (13FDKXJ73)壓差達到150kP.導玫相煤氣激冷械降低氣化裝社 運行不穩定被迫手動停車分析原因是因為來自嵌洗系統的合 成氣中帶有少敬的水蒸氣M 13TIOO2O未達到設定值200P 造 成壓縮機進口管線氯離子腐蝕屋激冷氣壓酯機逬口過濾器 壓差13PD1OO73急劇升高的主要原因。1.4

12、激冷合成氣流程中主要設備1.4.1激冷合成氣壓縮機簡介電機帶動壓縮機主軸葉輪轉動氣體進入離心式壓縮機的 葉輪后在葉輪葉片的作用下，一邊跟箝葉輪作高速旋轉一邊 在旋轉離心力的作用下向葉輪岀口流動并受到葉輪的擴壓作 用瓦壓力能和動能旳彳耶到提島左葉輪和擴樂器的淹道內利 用馬心升壓作用和降速擴壓作用,將機械能轉換為氣體壓力能 的。激冷氣圧縮機為單級懸臂離心式機組主要由變頻調速電 機、增速箱軸承箱、機殼、葉輪以及潤滑油系統和干氣密封系統 組成。壓縮機跳車保護系統包桔軸撮動、軸位移、各測溫點趙洱 跳車聯銀組成。壓縮機控制系統由速度控制和速度控制組成. 壓縮機啟動步驟見圖2。|啟動油果緩|II機樣M系臣麗

13、逮廈檸制的*W崎*拎制的傷|各頂込行hAffli洞S2壓第機啟動步侵14.2圧縮機的喘振防護(1) 激冷氣圧縮機防喘振控鋁器13FFICA-0011通過壓縮 機運行狀態工作點進人喘振區域通過打開適當開度防嗜振閥 J3FV0011控制壓縮機端振。(2) 在啟動圧縮機喘振控制器沒右投自動之前手動控制與 自動控制切換要做到穩定過SL始終使壓縮機工作點遠離端振 區域的同時實現切換。(3) 在氣化爐系統升壓和壓縮機提速過程中密切注意壓縮 機運行狀態所處的工作點在端撮區域圖的位置報據實際運行 情況凋節妁終便壓縮機工作點遠離喘報區域。2影響SheU氣化裝置長周期穩定運行問題淺析Shell氣化爐開車后在負荷1

14、00%工況相對穩定情況F以 氣化爐各項各性能參數為分析對象見衷3。運行時間/h氣化爐負荷激冷合成 氣浪試 /(NmVh)壓縮機 Ann度/X合成氣 人口溫度 /X,合成氣冷卻器 出口也度 /T機進口 過濾器壓差 /kPa過熱蒸汽 溫度 /T合成氣冷卻器 過熱段壓筮 /kPa樂綣機 振值 /pjn激冷比運行24h100%I95W420068932423337&668281.1S運行28h100%1M6431966812813833510.12351.07運行32h100%18566419368728!3931012.22381.06運行36h100%1824351896902814232212.

15、98431.04運行40h100%18C5421886952814831818.11521.01表3氣化爐負荷100%#數喪在Shell氣化爐負荷!00%時合成氣激冷比偏低的后果，導 致合成氣冷卻器入口溫度漲。同時不能有效將合成氣中的飛 灰頼粒冷卻合成代中夾帝飛灰以高黏結性狀態進入合成氣冷 卻器造成合成氣冷卻器枳灰嚴重。如果加大壓縮機進口來自濕洗系統的合成氣流SL壓縮機 進口溫度13HOO2O低于200P圧縮機進岀口管線氯離子腐蝕 加劇大大減小了管道的使用壽命。更為嚴重的是存在了不安 全隱患氯離子腐蝕過的俘道會礙時出現合成氣泄卸事故。同 時壓縮機入口過濾器SIJ07的斥差增長也使壓縮機工況惡化

16、 撮值加大，(嚴重時壓縮機撮值超過120屮n跳車聯鐵氣化爐跳 車)激冷合成任的流撬會進一步降低。3結語Shell煤氣化工藝中激冷合成氣流殳是至關蚩要的，宜接影 響氣化爐工況的檢定。另外根據Shell氣化裝置多次運行后的 參數結果進行對比和計算,重新評估激冷合成氣壓縮機設計能 力是否偏小。對壓縮機進出口管線氯離子腐諛進行分析重新 進行管道材質選型。在實際運行過稈中不是所有的煤種都適于 Shell氣化爐我公司經過一年多的配煤、試燒后在配煤方案上 有了長足的進展。隨1?對配煤方案不斷探索一定能找出了灰熔 點適合、活性好、灰分含播不島、飛灰黏結性較低適于Shell氣化 的用佳配煤方案保證Shell氣化

17、爐長周期安全穩定運行。考文獻1 鄭撮安煤氣化技術(SCGP)的特點J.化工.2003,31 (2)：7-11.2 汪壽建殼牌煤代化關鍵設備設計操討J 大MK,2003,26(5)： 304.李弒淺析SHELL煤氣化袈賣的設備配置JJ.X肥技術.2007.28 (2):7-10.2010年38卷第8期廠州化工 # 2010年38卷第8期廠州化工 # (上按第256頁)2010年38卷第8期廠州化工 # 2010年38卷第8期廠州化工 # 4結論Shell粉煤氣化工藝雖然現階段擁有較廣泛的應用,但是它 并不是一種十全十美的煤氣化技術它同樣存在君許多現實的 運行問題。這些問題的存在不僅彫響了 Shell粉煤氣化裝置的 長周期連續椅定運行而盤也嚴重制約了 Shell粉煤氣化裝遙的 整體運行經濟性，因此必猱要采取措施來解決這些業已發現或 存在的運行問題。通過國內眾多趴粉煤氣化裝程的實踐模 索以及經驗積累我們有理由相信.5粉煤氣化工藝必將越來 越成熟.Shell粉煤氣化裝fit的長周期連續穩定運行也一定可以 順利實現。考文敵1 鄭振安.Sh