图

　壳牌煤气化工艺流程

粉经常压煤粉仓、

加压煤粉仓及给料仓 ,由高压氮

气或二氧化碳气将煤粉送至气化炉煤烧嘴。来自
空分的高压氧气经预热后与中压过热蒸汽混合后

导入煤烧嘴。煤粉、

氧气及蒸汽在气化炉高温加压

条件下发生碳的氧化及各种转化反应。气化炉顶
部约 1 500 ℃的高温煤气经除尘冷却后的冷煤气激
冷至 900 ℃左右进入合成气冷却器。经合成气冷却
器回收热量后的煤气进入干式除尘及湿法洗涤系统 ,
处理后的煤气中含尘量小于 1 mg/m

送后续工序。

湿洗系统排出的废水大部分经冷却后循环使

用 ,小部分废水经闪蒸、

沉降及汽提处理后送污水

处理装置进一步处理。闪蒸汽及汽提气可作为燃
料或送火炬燃烧后放空。

在气化炉内气化产生的高温熔渣 ,自流进入气

化炉下部的渣池进行激冷 ,高温熔渣经激冷后形成数
毫米大小的玻璃体 ,可作为建筑材料或用于路基。

　技术特点

壳牌干煤粉气化工艺于 1972年开始进行基础

研究 , 1978年投煤量 150 t/ d的中试装置在德国汉
堡建成并投入运行。 1987 年投煤量 250 ～400 t/ d
的工业示范装置在美国休士顿投产。在取得大量
实验数据的基础上 ,日处理煤量为 2 000 t的单系列
大型煤气化装置于 1993年在荷兰 Demkolec电厂建
成 ,煤气化装置所产煤气用于联合循环发电 ,经过 3
年多示范运行于 1998年正式交付用户使用。生产
操作表明 ,煤气化工艺指标达到设计目标 ,运行稳
定。壳牌干煤粉气化工艺具有如下特点。

( 1) 煤种适应性广　对煤种适应性强 , 从褐

煤、

次烟煤、

烟煤到无烟煤、

石油焦均可使用 ,也可

将 2种煤掺混使用。对煤的灰熔点适应范围比其
他气化工艺更宽 ,即使是较高灰分、

水分、

硫含量的

煤种也能使用。

( 2) 单系列生产能力大　目前已投入生产运

行的煤气化装置单台气化炉投煤量达到 2 000 t/ d

以上 , 单台气化炉投煤量达 2 800 t/ d的煤气化装
置也正在建设中。

( 3) 碳转化率高　由于气化温度高 , 一般在

1 400～1 600 ℃, 碳转化率可高达 99%以上。

( 4) 产品气体质量好　产品气体洁净 ,煤气中甲

烷含量极少 ,不含重烃 , CO +H

体积分数达到 90%。

(5) 气化氧耗低　与水煤浆气化工艺相比 ,氧耗

低 15% ～25% ,可降低配套空分装置投资和运行费用。

( 6) 热效率高　煤气化的冷煤气效率可以达

到 80% ～83% ,其余～15%副产高压或中压蒸汽 ,
总热效率高达 98%。

( 7) 运转周期长　气化炉采用水冷壁结构 ,牢

固可靠 ,无耐火砖衬里。正常使用维护量小 ,运行
周期长 , 无需设置备用炉。煤烧嘴设计寿命为

8 000 h。烧嘴的使用寿命长 ,是气化装置能够长周

期稳定运行的重要保证。

( 8) 负荷调节方便　每台气化炉设有 4 ～6 个

烧嘴 ,不仅有利于粉煤的气化 ,同时生产负荷的调
节更为灵活 ,范围也更宽。负荷调节范围为 40% ～

100% ,每分钟可调节 5%。

( 9) 环境效益好　系统排出的炉渣和飞灰含

碳低 ,可作为水泥添加剂或其他建筑材料 ,堆放时
也无污染物渗出。气化污水量小且不含焦油、

酚

等 ,容易处理 ,需要时可实现零排放。

　壳牌煤气化技术应用的特殊性

由于壳牌煤气化技术是目前世界上最先进的

煤气化技术之一 ,又是第 1次用于生产合成气 , 而
且是首次在中国使用 ,可借鉴的经验少 ,具有非常
的复杂性、

挑战性和特殊性。

( 1) 流程复杂　煤气化装置流程复杂 , 包括磨

煤及干燥、

煤粉加压及进料、

煤气化、

除渣、

除灰、

湿

洗、

初步水处理 7 大工序和公用系统 ,仅管道仪表

流程图 ( P ID )就有 100 余张 1

图纸。流程虽然复

杂 ,但实践证明装置的开车、

停车及运行操控均比

较容易。

( 2)控制系统复杂　煤气化装置的控制系统比

较复杂 , I/O 点多达 3 000多个 ,采用串级、

前馈、

分

程、

比值调节及顺序控制 (15个 )和逻辑控制 (50多

个 ) ,通过分散型控制系统 (DCS) 、紧急停车系统

( ESD ) 、

可编程逻辑控制 ( PLC)实现生产过程的集

中监控和管理 ,无论从规模还是复杂程度方面在国
内化工行业单套装置中均为少见。由于控制系统

设置及组态工作完美 ,在已投产的壳牌煤气化项目生
产运行中没有出现 DCS和 ESD控制的问题。

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第 6期

宫经德　壳牌煤气化技术及其工程应用