●264.廣州化工2010年38卷第8期Shell煤氣化裝置激冷流程綜述蘇志強(qiáng)(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,激冷氣流程主要設(shè)備激冷氣壓縮機(jī)及啟動步驟進(jìn)行簡介，Shell氣化爐運行過程中實際遇到問題的淺析。關(guān)鍵詞:Shell煤氣化;合成氣激冷氣;激冷氣壓縮機(jī);合成氣冷卻器Chilling Process of Shell Coal GasificationSU Zhi - qiang( Henan Long Yu Coal Chemical Co. , Ltd. ，Henan Yongcheng 476600 , China)Abstract: Shell coal gasification process was described, from the cnude gas chilling process , role of air shock , shockinduced air - conditioning equipment, air - conditioning compressor main process, and start the steps introduction. Theproblems occurred in the Shell gasifier operation were analyzed.Key words: Shell coal gaifcation; cilling synthesis gas; chlling synthesis gas compressor; synthesis gas cooler目前,我國煤化工行業(yè)迅速發(fā)展,Shell煤氣化工藝以其能源-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，利用效率高得到了廣泛的應(yīng)用。流程復(fù)雜和先進(jìn)控制系統(tǒng)Shell使其降低到 168C左右。合成氣通過C- 1601洗滌,經(jīng)過C-煤氣化技術(shù)和國內(nèi)現(xiàn)有運行成熟的德士古、魯奇.固定床氣化技1601頂部除沫器后.分成兩股,一股去下游甲醇變換工段,一股術(shù)相比,在實際運行過程中遇到了很多制約穩(wěn)定長周期運行的與干法除灰系統(tǒng)來的部分合成氣混合后去冷激氣壓縮機(jī)。問題。這些問題有:合成冷卻器積灰嚴(yán)重合成氣激冷氣流量不1.2 激冷合成氣的流程及作用足合成氣管線腐蝕嚴(yán)重等。本文以作者所在公司50萬噸甲醇1.2.1激冷合成氣的流程裝置為例,系統(tǒng)介紹Shell氣化工藝的合成氣激冷流程及激冷流來自濕洗系統(tǒng)和干法除灰系統(tǒng)的合成氣通過13PD10076和程目前存在問題，并對Shell裝置長周期穩(wěn)定運行的影響進(jìn)行淺13T10020實現(xiàn)合成氣溫度控制使壓縮機(jī)進(jìn)口合成氣溫度達(dá)到析。200C ,通過V1310氣液分離器和壓縮機(jī)過濾器S1307, 經(jīng)壓縮機(jī)1 Shell 煤氣化流程簡述后合成氣溫度控制在210C合成氣由13FV0008 控制流量,在氣化爐頂部把剛反應(yīng)生成的熱合成氣激冷至900C以固化和冷卻1.1 概述夾雜的液態(tài)飛灰顆粒,再通過膜式壁結(jié)構(gòu)的激冷管,輸氣管和合Shell 煤氣化屬氣流床( entrained bed)氣化、煤粉、氧氣及蒸成氣冷卻器進(jìn)-一步冷卻,在合成器冷卻器出口處合成氣溫度達(dá)汽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)完成到340% ,流程見圖1。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"。Shell 煤氣化技術(shù)原料為干煤粉.用氮氣或二氧化碳將煤↓自干琺除灰系統(tǒng)去合成氣冷卻器粉送到氣化妒,經(jīng)過高溫加壓反應(yīng)生成合成氣即-氧化碳和氫1013X003E1302)的混合物。合成氣可以用來生產(chǎn)合成氨或甲醇。氣化設(shè)備由氣合成氣去后工序...34PV0008化爐,輸氣管和合成氣冷卻器組成21。經(jīng)過加壓的煤粉,氧和蒸↓中 I7V020E1301汽通過氣化爐殼體上四個水平對稱布置煤燒嘴進(jìn)入到氣化爐,-hd 16PV0076在壓力為3.5~4. 0MPa,溫度為1400 ~ 1600C的條件下在膜E1320式璧內(nèi)轉(zhuǎn)化成合成氣。在氣化爐頂部排出的熱合成氣通過再循4.S1307K1301環(huán)的無固體冷合成氣流繳冷,在合成器冷卻器出口處溫度達(dá)到V13103XV0035S 13XV0036340C。合成氣冷卻器出來的煤氣進(jìn)行除灰凈化的工藝過程過C1601濾后飛灰含量控制在20mg/Nm'以下干凈的合成氣離開飛灰過中國煤化工濾器后分成兩股，-股去下游濕洗系統(tǒng),一股去冷激氣壓縮機(jī)。從干法除灰系統(tǒng)來的合成氣進(jìn)人合成氣洗滌系統(tǒng),-方面除去YHCNMHG合成氣中的細(xì)灰,使其降低到1mg/Nm'以下,另一方面合成氣中作者簡介:蘇志強(qiáng),河南龍字煤化工有限公司氣化廠。E - mail:panshi1960@ sina. com2010年38卷第8期廠州化工1.2.2激冷合成氣的作用壓差I(lǐng)3PD10073急劇升高的主要原因。在濕洗和干法除灰后,按溫度控制比例抽取煤氣,混合后的1.4 激冷合成氣流程中主要設(shè)備200C煤氣,經(jīng)激冷氣壓縮機(jī)加壓后送至氣化爐激冷段,與從氣1.4.1激冷 合成氣壓縮機(jī)簡介化反應(yīng)室出來的1600左右的高溫煤氣充分混合,將其溫度迅電機(jī)帶動壓縮機(jī)主軸葉輪轉(zhuǎn)動,氣體進(jìn)人離心式壓縮機(jī)的速激冷至900C以下。煤氣經(jīng)歆冷后,氣相中的液態(tài)渣全部以干葉輪后,在葉輪葉片的作用下,一邊跟著葉輪作高速旋轉(zhuǎn),一邊灰或固體顆粒存在,從而具備了進(jìn)行間壁式換熱的條件田。在旋轉(zhuǎn)離心力的作用下向葉輪出口流動,并受到葉輪的擴(kuò)壓作1.3激冷合成氣流程 中相關(guān)的控制及問題用,其壓力能和動能均得到提高,在葉輪和擴(kuò)壓器的流道內(nèi),利1.3.1激冷 合成氣流量控制器13FIC -0008用離心升壓作用和降速擴(kuò)壓作用,將機(jī)械能轉(zhuǎn)換為氣體壓力能徽冷合成氣流量控制器13FIC - 008采用的是分程控制,分的。為兩個不同的量程:激冷氣壓縮機(jī)為單級懸臂離心式機(jī)組,主要由變頻調(diào)速電(1)在氣化爐剛開車時，當(dāng)氣化爐壓力達(dá)到0.6MPa時,啟機(jī)、增速箱.軸承箱.機(jī)殼、葉輪以及潤滑油系統(tǒng)和干氣密封系統(tǒng)動壓縮機(jī),當(dāng)氣化爐煤燒嘴點燃后,通過調(diào)節(jié)13FV0008的開度組成。壓縮機(jī)跳車保護(hù)系統(tǒng)包括軸振動、軸位移、各測溫點超溫來調(diào)節(jié)粗煤氣的激冷量,隨著氣化爐負(fù)荷的慢慢升高,當(dāng)氣化爐跳車聯(lián)鎖組成。壓縮機(jī)控制系統(tǒng)由速度控制和速度控制組成，負(fù)荷達(dá)到65%時,將13F008閥門全開。壓縮機(jī)啟動步驟見圖2。(2)當(dāng)氣化爐負(fù)荷繼續(xù)上升時,此時激冷合成氣將通過調(diào)[啟動油系統(tǒng)節(jié)激冷氣壓縮機(jī)的變頻調(diào)速來控制粗煤氣的激冷量,當(dāng)負(fù)荷達(dá)醫(yī)縮機(jī)啟動前檢便到100%時,此時,壓縮機(jī)的轉(zhuǎn)速應(yīng)該在設(shè)計范圍內(nèi)的最高值。(3)上述控制實現(xiàn)激冷合成氣的激冷比控制.激冷比是激冷合成氣激冷效果性能的指標(biāo),激冷比越高,合成氣激冷效果越-{油系統(tǒng)各項檢查}好1.3.2激冷合成氣溫度控制控制和聯(lián)鎖系統(tǒng)[現(xiàn)場各項通過壓縮機(jī)進(jìn)口溫度131000實際值和控制器溫度設(shè)定值系統(tǒng)檢查|L啟動條件檢查.的偏差來對13TV0020實現(xiàn)開關(guān)調(diào)節(jié)。當(dāng)壓縮機(jī)進(jìn)口溫度實際值低于設(shè)定溫度時,溫度控制閥13TV0020開度加大,來自干法{各項檢責(zé)正盤除灰系統(tǒng)合成氣流量增大,從而實現(xiàn)對壓縮機(jī)進(jìn)口溫度的控制。在實際生產(chǎn)中,由于來自千法除灰系統(tǒng)的合成氣量較小，所以，按小縮機(jī)白辦按鋼當(dāng)13TV0020閥門全開時,有可能13T10020也達(dá)不到設(shè)計要求，我們將通過以下13PD10076的壓差來控制。一匹縮機(jī)控制系統(tǒng)調(diào)節(jié)1.3.3來自濕洗系統(tǒng)合成氣流斌控制通過13PD10076壓差(閥門13T10020前后壓差值)實際值和迷度控制的調(diào)同[喘振控制的調(diào)節(jié)控制器壓差設(shè)定值的偏差來對16PV0076實現(xiàn)開關(guān)調(diào)節(jié)。當(dāng)壓縮機(jī)正常運行13T10020溫度低于設(shè)定值時,通過設(shè)定13PF10076的壓差來使13T10020溫度達(dá)到設(shè)定值,將13PD10076壓差設(shè)定值高于實際各項運行檢查和記錄壓差時,此時，壓差控制閥16PV0076開度會慢慢減小,來自濕洗系統(tǒng)合成氣流址減少,從而進(jìn)一步的實現(xiàn)對壓縮機(jī)進(jìn)口溫度的圖2 壓縮機(jī)啟動步驟控制。1.3.4激冷氣壓縮機(jī)在生產(chǎn) 過程中遇到的問題1.4.2壓縮機(jī)的喘振防護(hù)在生產(chǎn)過程中,激冷氣壓縮機(jī)遇到過壓縮機(jī)振動值高、油壓(1)激冷氣壓縮機(jī)防喘振控制器13FFICA - 0011通過壓縮過低等導(dǎo)致澈冷氣壓縮機(jī)跳車。機(jī)運行狀態(tài)工作點進(jìn)人喘振區(qū)域,通過打開適當(dāng)開度防喘振閥2008年4月試車階段,壓縮機(jī)的振動值13VEX0691.2達(dá)到13FV0011控制壓縮機(jī)喘振。120μum 導(dǎo)致激冷氣壓縮機(jī)跳車,停車后,將激冷氣壓縮機(jī)進(jìn)口渦(2)在啟動壓縮機(jī)喘振控制器沒有投自動之前,手動控制與輪處拆開,分析原因是因為壓縮機(jī)進(jìn)口溫度13T10020未達(dá)到設(shè)自動控制切換要做到穩(wěn)定過渡,始終使壓縮機(jī)工作點遠(yuǎn)離喘振定值200C ,導(dǎo)致壓縮機(jī)葉輪粘灰,造成激冷氣壓縮機(jī)跳車。區(qū)域的同時實現(xiàn)切換。2008年9月試車階段,激冷氣壓縮機(jī)的油壓( 13PT10646. 1)(3)在氣化爐系統(tǒng)升壓和壓縮機(jī)提速過程中,密切注意壓縮低于跳車值(100kPa)導(dǎo)致激冷氣壓縮機(jī)跳車,分析原因是因為機(jī)運行狀態(tài)所處的工作點在喘振區(qū)域圖的位置，根據(jù)實際運行儀表故障導(dǎo)致13PDT0646. 1不顯示，造成此次激冷氣壓縮機(jī)跳情況調(diào)節(jié)始終使壓縮機(jī)工作點遠(yuǎn)離喘振區(qū)域。車2009年4月正常運行階段,激冷氣壓縮機(jī)的進(jìn)口過濾器.2影響 Shell氣化裝置長周期穩(wěn)定運行問題淺析(13PDI0073)壓差達(dá)到150kPa,導(dǎo)致粗煤氣激冷紺降低氣化裝置Shell氣化爐開車后在負(fù)荷100%工況相對穩(wěn)定情況下,以運行不穩(wěn)定,被迫手動停車,分析原因是因為來自濕洗系統(tǒng)的合氣化爐中國煤化工3。成氣中帶有少量的水蒸氣且13710020未達(dá)到設(shè)定值200C ,造成壓縮機(jī)進(jìn)口管線氯離子腐蝕,是微冷氣壓縮機(jī)進(jìn)口過濾器HCNMHG●266●廣州化工2010年38卷第8期表3氣化爐負(fù)荷100%參數(shù)表運行時間氣化爐激冷合成壓縮機(jī).合成氣合成氣冷卻器壓縮機(jī)進(jìn)口過熱蒸汽合成氣冷 卻器壓縮機(jī)氣流量人口溫度 入口溫度 出口溫度過濾器壓差溫度過熱段壓差振值激冷比.負(fù)荷/( Nm?/h)/9/kPa/心C/μm運行24h 100%195044200689324233378.66828.1.15運行28h 100%1886436813510. 121.07運行32h100%18566419688133012.22381.06運行36h 100%1824356922212.98t31.04運行40h 100%18054218869528131818.11521.01在Shell氣化爐負(fù)荷100%時,合成氣激冷比偏低的后果,導(dǎo)參數(shù)結(jié)果,進(jìn)行對比和計算,重新評估激冷合成氣壓縮機(jī)設(shè)計能致合成氣冷卻器人口溫度漲。同時,不能有效將合成氣中的飛力是否偏小。對壓縮機(jī)進(jìn)出口管線氯離子腐蝕進(jìn)行分析,重新灰顆粒冷卻,合成氣中夾帶飛灰以高黏結(jié)性狀態(tài)進(jìn)入合成氣冷進(jìn)行管道材質(zhì)選型。在實際運行過程中不是所有的煤種都適于卻器,造成合成氣冷卻器積灰嚴(yán)重。.Shell氣化爐,我公司經(jīng)過一-年多的配煤試燒后,在配煤方案上如果加大壓縮機(jī)進(jìn)口來自濕洗系統(tǒng)的合成氣流量,壓縮機(jī)有了長足的進(jìn)展。隨著對配煤方案不斷探索一定能找出了灰熔進(jìn)口溫度13T10020低于2009,壓縮機(jī)進(jìn)出口管線氯離子腐蝕點適合、活性好、灰分含量不高、飛灰黏結(jié)性較低適于Shell氣化加劇,大大減小了管道的使用壽命。更為嚴(yán)重的是存在了不安的最佳配煤方案 ,保證Shell氣化爐長周期安全穩(wěn)定運行。全隱患,氯離子腐蝕過的管道會隨時出現(xiàn)合成氣泄露事故。同時,壓縮機(jī)入口過濾器S1307的壓差增長,也使壓縮機(jī)工況惡化參考文獻(xiàn)振值加大,(嚴(yán)重時壓縮機(jī)振值超過120μm跳車,聯(lián)鎖氣化爐跳[1] 鄭振安 Shell 煤氣化技術(shù)(SCP)的待點[J].煤化.2003,31車)激冷合成氣的流量會進(jìn)一一步降低。(2):7-11.[2]汪壽建. 殼牌煤氣化關(guān)鍵設(shè)備設(shè)計探討[J].大氮肥,2003 ,26(5):3結(jié)語304.Shell煤氣化工藝中激冷合成氣流量是至關(guān)重要的,直接影3] 李斌.淺析SHELL煤氣化裝置的設(shè)備配置[J].氨肥技術(shù),2007,28(2):7-10.響氣化爐工況的穩(wěn)定。另外,根據(jù)Shell氣化裝置多次運行后的(上樓第256頁)4結(jié)論1] 鄭振安. Shell煤氣化技術(shù)( SCGP)的特點[J].煤化工,2003(2):7Shell粉煤氣化工藝雖然現(xiàn)階段擁有較廣泛的應(yīng)用,但是它[2]吳楓,閻承信. 關(guān)于Shell 氣化法原料用煤的探討[J].大氮肥，并不是一-種十全十美的煤氣化技術(shù)，它同樣存在者許多現(xiàn)實的2002 ,25(5) :313-317.運行問題。這些問題的存在不僅影響了Shell 粉煤氣化裝置的3] 項愛娟.煤成分對Shell煤氣化工藝的影響[J].化肥工業(yè),006,33長周期連續(xù)穩(wěn)定運行,而且也嚴(yán)重制約了Shell粉煤氣化裝置的(6):6-8. .整體運行經(jīng)濟(jì)性,因此必須要采取措施來解決這些業(yè)已發(fā)現(xiàn)或[4] 陳家仁. 加壓氣流床煤氣化工藝的發(fā)展現(xiàn)狀及存在問題[J].煤化存在的運行問題。通過國內(nèi)眾多Shell粉煤氣化裝置的實踐摸工,00634(6):3.索以及經(jīng)驗積累,我們有理由相信, Shell粉煤氣化工藝必將越來5] 唐宏青. Shell煤氣化工藝的評述和改進(jìn)意見[J].煤化工,2005 ,33越成熟,Shell粉煤氣化裝置的長周期連續(xù)穩(wěn)定運行也一定可以(6):9-14.順利實現(xiàn)。[6]路文學(xué) ,張峰,付勇,等.煤粉加壓氣化技術(shù)及在潔凈煤領(lǐng)域的應(yīng)用前景[J]化工科技市場,2005(6):24 -28.中國煤化工MYHCNMHG