作者/來源：唐宏青［中國石化集團(tuán)寧波工程公司(原蘭州院)，甘肅蘭州 730060］ 日期： 2005-09-16 點(diǎn)擊率：1245
Shell煤氣化過程是目前世界上較為先進(jìn)的第二代煤氣化工藝之一。按化學(xué)工程特征分類，Shell煤氣化屬氣流床氣化。煤粉、氧氣及少量水蒸氣在加壓條件下并流進(jìn)入氣化爐內(nèi)，在極為短暫的時間內(nèi)完成升溫、揮發(fā)分脫除、裂解、燃燒及轉(zhuǎn)化等一系列物理和化學(xué)過程，氣化產(chǎn)物為以H2和CO 為主的合成氣，CO2的含量很少。
1 Shell煤氣化技術(shù)的發(fā)展
自20世紀(jì)50年代起，殼牌公司就參與了氣化技術(shù)的開發(fā)。當(dāng)時，該公司開發(fā)了以油為原料的殼牌氣化技術(shù)(SGP)，至今已有150多套裝置采用該技術(shù)。在積累了油氣化經(jīng)驗(yàn)后，殼牌公司1972年開始在該公司的阿姆斯特丹研究院(KSLA)進(jìn)行煤氣化技術(shù)研究。1976年，煤氣化工藝(SCGP)達(dá)到了一定的水平并建立了一座處理煤量為6t/d的試驗(yàn)廠，利用該裝置一共試驗(yàn)了30多個不同的煤種。
1978年，在漢堡附近的哈爾堡煉油廠建設(shè)了一座處理煤量為150t/d的工廠，公司利用這座裝置進(jìn)行了一系列成功的試驗(yàn)，至1983年該裝置停止運(yùn)轉(zhuǎn)為止，累計運(yùn)行了6100h，其中包括超過1000h的連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)，順利完成了工藝開發(fā)和過程優(yōu)化的任務(wù)。
在漢堡中試裝置成功運(yùn)行的基礎(chǔ)上，1987年，殼牌公司在美國休斯頓附近的DeerPark石化中心建設(shè)了一座規(guī)模較大的工廠，這座命名為SCGP 1的示范廠進(jìn)煤量為每天250t高硫煤或每天400t高濕度、高灰褐煤，共進(jìn)行了15000h的操作試驗(yàn)。SCGP 1試驗(yàn)了約18種原料，包括褐煤乃至石油焦。這些試驗(yàn)結(jié)果充分證實(shí)殼牌煤氣化技術(shù)在可靠性、原料靈活性、負(fù)荷可調(diào)性和環(huán)保方面都達(dá)到了極高水準(zhǔn)，該示范裝置的運(yùn)行是成功的。
1988年，荷蘭國家電力局決定由其下屬的Demkolec公司在荷蘭南部的BuGGenun興建一座凈輸出為253MW的煤氣化聯(lián)合循環(huán)發(fā)電廠(ＩGCC)。Shell公司為裝置提供專利技術(shù)及基礎(chǔ)工程設(shè)計，其煤氣化裝置設(shè)計能力為單爐日處理煤2000t、氣化壓力為2.8MPa。該電廠于1993年底試車，1994年初開始為期3年的示范運(yùn)行。在此期間，該裝置成功地完成了14個煤種的試燒，并對商業(yè)化電站規(guī)模的可靠性操作、環(huán)保、負(fù)荷調(diào)節(jié)及經(jīng)濟(jì)方面進(jìn)行了全面的評估。該裝置的實(shí)踐表明，碳的轉(zhuǎn)化率可達(dá)99%以上，裝置負(fù)荷可在40%～100%之間調(diào)整。到2001年，氣化裝置運(yùn)轉(zhuǎn)率在95%以上，從此Shell公司開始向市場推出殼牌氣化工藝。
由此可見，Shell煤氣化技術(shù)的進(jìn)程從中試開始，到可以商業(yè)化，前后長達(dá)30年（見表1）。這說明，大型煤氣化技術(shù)的開發(fā)是艱巨的。這為我國正在興起的煤氣化技術(shù)的開發(fā)提供了很好的啟示。
表1 Shell技術(shù)進(jìn)展表
2 Shell煤氣化工藝及特點(diǎn)簡介
2.1 Shell煤氣化工藝流程
典型的Shell煤氣化工藝流程見圖1。
圖1 Shell煤氣化工藝流程簡圖
來自煤場的煤和石灰石通過稱重給料機(jī)按一定比例混和后進(jìn)入磨煤機(jī)混磨(按質(zhì)量計，其中粒徑＜100μm的占90%)，并由熱風(fēng)作為動力帶走煤中的水分，再經(jīng)過袋式過濾器過濾，干燥的煤粉進(jìn)入煤粉倉中貯存。
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