盧春柳 韋萬桃

摘 要：煤氣化技術(shù)隨著經(jīng)濟化建設(shè)的不斷發(fā)展，也取得了長足的進(jìn)步，作為第二代潔凈煤氣技術(shù)，殼牌煤氣技術(shù)在高壓高溫條件下，進(jìn)行煤氣生產(chǎn)，因其無可替代的應(yīng)用優(yōu)勢得到了廣泛的應(yīng)用，但應(yīng)用過程中具有較強的復(fù)雜性，問題較多，需要對其穩(wěn)定安全性加強保障，本文就其技術(shù)特點及應(yīng)用進(jìn)行分析和探討。

關(guān)鍵語：殼牌煤氣化技術(shù);工程;應(yīng)用

引言

目前隨著人們生活水平的提高，環(huán)境保護(hù)意識也在不斷加強，由于長期工業(yè)化發(fā)展對環(huán)境造成極大的破壞，因此對能源的清潔重視度也越來越高。殼牌煤氣技術(shù)能夠通過能源轉(zhuǎn)化的方式，使有害氣體排放得到有效控制和減少，對環(huán)境改善起到促進(jìn)作用，并且此技術(shù)適用于不同類型的煤炭，使煤炭轉(zhuǎn)化率得到提升，對能源節(jié)約和社會經(jīng)濟發(fā)展都起到了重要的推動作用。

一、殼牌煤氣技術(shù)概述

（一）煤氣化技術(shù)

煤氣化技術(shù)是在適當(dāng)?shù)臏囟群蛪毫ο?，將?jīng)過處理的煤炭通過與相應(yīng)的氧化劑進(jìn)行反應(yīng)，轉(zhuǎn)化生成為氣體，通過脫硫脫碳等工藝將轉(zhuǎn)化的水煤氣制成一氧化碳。我國通過從國外進(jìn)行技術(shù)引進(jìn)，使其為國內(nèi)的經(jīng)濟的發(fā)展發(fā)揮作用，但同時此技術(shù)操作流程復(fù)雜，所需資源浪費極大，同時氣體質(zhì)量無法得到有效保證，因此還需要進(jìn)一步的改進(jìn)。

（二）殼牌煤氣化技術(shù)

此技術(shù)是在氣化爐中，煤粉和氧氣在高溫和加壓的情況下，通過升溫、液化、燃燒和轉(zhuǎn)化等一系列物理和化學(xué)的反應(yīng)，在極短的時間內(nèi)完成氣體轉(zhuǎn)化的過程。在溫度較高的氣化爐中，煤粉能在氧氣充足的情況下能夠充分燃燒，碳能在氧氣消耗完后會產(chǎn)生各種轉(zhuǎn)化反應(yīng)，最后轉(zhuǎn)化為煤氣，其主要成分為H2和CO，并排出氣化爐[1]。

二、煤氣化技術(shù)特點

此技術(shù)主要采用粉煤通過高壓氮氣被輸送到氣化爐，主要工藝流程為進(jìn)料氣流床、氧吹以及液壓排渣。通過一套空氣分離裝置來提供煤粉傳送所需的氮氣和氣化所需的氧氣;氣化爐配有水冷壁和燒嘴;在爐子出口先對氣化爐所需的合成氣進(jìn)行驟冷操作，在合成氣冷卻器中再進(jìn)行進(jìn)一步的冷卻;經(jīng)過過濾水洗將粗合成氣體中的飛灰清除，對酸性氣體進(jìn)處處理，完成硫的回收[2]。此技術(shù)具有的優(yōu)勢和特點如下。

適應(yīng)性廣，對煤品種有著較強的適應(yīng)性，適用于石油焦、煙煤、褐煤、無煙煤、次煙煤等，也可適用于兩種煤混合的情況，與其他氣化工藝相比，對煤的灰熔點適應(yīng)性更好，甚至適用于高水分，高灰分以及高含硫量的煤種;生產(chǎn)能力大此技術(shù)單系列生產(chǎn)能力較強;轉(zhuǎn)化率高，由于煤顆粒在氣化爐的高溫環(huán)境下，能夠和氧氣充分混合，使轉(zhuǎn)化率能達(dá)到99%以上，另外由于隔離層的使用，減少熱量的流失，從而使冷煤氣效率得到極大的提高;氣體質(zhì)量好，轉(zhuǎn)化后的氣體甲醛含量較少，氣體潔凈，體積分?jǐn)?shù)達(dá)到90%;氧耗低，與其他水煤漿氣化工藝相比，氧耗得到降低，同時運行經(jīng)費和配套空分裝置投資也相應(yīng)降低;熱效率高;運轉(zhuǎn)周期長，采用水冷壁結(jié)構(gòu)的氣化爐，具有可靠牢固，運行周期長，正常使用維護(hù)量小的特點，同時使用壽命較長煤燒嘴，對氣化裝置穩(wěn)定運行起到重要的保障作用;負(fù)荷調(diào)節(jié)方便，氣化爐所配置的燒水能夠?qū)ιa(chǎn)負(fù)荷進(jìn)行靈活調(diào)節(jié)，同時調(diào)節(jié)范圍也更寬;環(huán)境效益好，運用過程中所產(chǎn)生的飛灰和爐渣，含碳量低，可作為其他建筑材料和水泥添加料，堆放時無污染物排放，不含酚、焦油等，氣化污水量小，處理容易，可以實現(xiàn)零排放。

三、應(yīng)用難點和注意事項

（一）應(yīng)用的特殊性

此技術(shù)具有流程復(fù)雜、控制系統(tǒng)復(fù)雜、設(shè)備結(jié)構(gòu)復(fù)雜、布置結(jié)構(gòu)復(fù)雜、疲勞設(shè)備多、引進(jìn)儀表和設(shè)備較多以及項目投資高周期長的特殊性。其主要流程包括干燥、磨煤、煤氣化、煤粉加壓及進(jìn)料、除灰、除渣、初步水處理、濕洗等七大工序，以及大量的公用系統(tǒng)，其控制系統(tǒng)的輸入輸出點高達(dá)3000多個采用前饋、串級、比值調(diào)節(jié)、分程及順序控制、邏輯控制等，因其控制系統(tǒng)設(shè)置的完善性，目前投入應(yīng)用的煤氣化項目在ESD和DCS控制方面未出現(xiàn)問題[3]。

（二）工程應(yīng)用注意事項

目前在應(yīng)用中出現(xiàn)的主要問題有：系統(tǒng)的氣密性不佳;部分管道保溫效果不好;柴油系統(tǒng)壓力不穩(wěn)定;眉粉循環(huán)管線容易磨空;供氣、供電、供水系統(tǒng)故障;換煤頻繁或煤粉流量波動，造成氣化爐運行不穩(wěn)定;氣化爐內(nèi)壁保護(hù)渣層厚度因內(nèi)渣保護(hù)層不穩(wěn)定而難以判斷;管道堵塞、渣水處理設(shè)備或灰水處理系統(tǒng)故障等。

通過對此技術(shù)的分析和了解，對目前氣化裝置運行中產(chǎn)生的問題，可采取以下解決措施。

對煤粉的輸送穩(wěn)定性和良好的流動性予以保證，防止充氣錐或搭橋出現(xiàn)堵塞而造成氣化爐失去控制，需要注意的問題有：對干煤粉水分進(jìn)行控制;在沖淡的容器中，煤粉儲存的時間不易過長;煤系統(tǒng)中保證溫度不小于80℃;對磨后的煤粉顆粒大小進(jìn)行控制;對纖維篩加強控制，防止雜物混入煤粉;對均衡加壓進(jìn)行控制，防止因煤粉壓實而使排料出現(xiàn)不暢;對操作壓力進(jìn)行控制，防止煤粉壓實的情況出現(xiàn);監(jiān)督安裝煤粉質(zhì)量流量計以及初始校驗工作。

充氣設(shè)備的完好性予以保證，需要注意：對椎部壓差進(jìn)行控制，避免出現(xiàn)壓差過高的情況;對進(jìn)充分錐的N2含量進(jìn)行控制，或用多孔板結(jié)構(gòu)改變原有的燒結(jié)金屬結(jié)構(gòu)。

對開車燒嘴和點火燒嘴的完好性予以保證，需要注意：安裝開工燒嘴和點火燒嘴時，應(yīng)避免造成因機械性損傷，或損壞氣化爐水冷壁;對開工燒嘴和點火燒嘴通道需保持清潔，避免出現(xiàn)通道阻塞或燒嘴頭損壞的情況;氣體緩沖罐應(yīng)注意設(shè)置，在第一個煤燒嘴運行后，避免出現(xiàn)開工燒嘴停車的情況;加強對裝置控制系統(tǒng)與生產(chǎn)廠家控制系統(tǒng)的一致性的檢查[4]。

針對煤粉循環(huán)管線上的異徑管磨穿的問題，可采用特殊結(jié)構(gòu)的異徑管進(jìn)行替代。

針對鍋爐給水及循環(huán)系統(tǒng)，應(yīng)注意：對循環(huán)泵入口過濾器的有效過濾面積、壓差、濾網(wǎng)孔徑進(jìn)行有效保證，同時避免出現(xiàn)損壞的情況;對給水水質(zhì)進(jìn)行有效保證，避免鍋爐給水循環(huán)泵和水冷壁管因水結(jié)垢而造成損壞;對循環(huán)泵供電可靠性予以保證，突然停電會造成水冷壁因氣化爐底部水冷壁熱量無法及時移出而損壞;在管道安裝設(shè)備制造，單體試車期間，要保持系統(tǒng)的潔凈度，防止因孔板嘴堵塞而損壞水冷壁。

結(jié)束語

煤炭作為重要能源，對經(jīng)濟發(fā)展中有著非常重要的地位，而煤氣化工程通常會排放大量的有毒氣體，使環(huán)境污染日益嚴(yán)重，殼牌煤氣化技術(shù)在解決環(huán)境污染問題上有著較好的應(yīng)用優(yōu)勢，氣體排放質(zhì)量較好，同時適用于不同煤炭類型，可靠性較高，效率轉(zhuǎn)化理想，具備良好的環(huán)保性能，因此在能源節(jié)約，環(huán)境保護(hù)的新發(fā)展趨勢形式下，其有著廣泛的應(yīng)用前景。

參考文獻(xiàn)

[1]馬景春，賴佰柱.殼牌煤氣化技術(shù)及其工程應(yīng)用[J].黑龍江科技信息，2008（27）：5-5.

[2]張磊.二氧化碳在殼牌煤氣化技術(shù)中的應(yīng)用[J].中國石油和化工標(biāo)準(zhǔn)與質(zhì)量，2019（4）：245-246.

[3]張宗飛，唐鳳金，王光友，et al.環(huán)境友好的煤氣化技術(shù)——殼牌煤氣化[J].化肥設(shè)計，2015，53（6）：1-4.

[4]陳二孩，李國勝.低壓投煤技術(shù)在殼牌煤氣化裝置中的應(yīng)用[J].化肥設(shè)計，2011，49（4）：33-35.