9.3　工艺原理及流程

壳牌煤气化过程是在高温、加压条件下进行的，煤粉、氧气及少量蒸汽在加压条件下并流进入气化炉内，在极为短暂的时间内完成升温、挥发分脱除、裂解、燃烧及转化等一系列物理和化学过程。

由于气化炉内温度很高，在有氧存在的条件下，碳、挥发分及部分反应产物（H₂和CO等）以发生燃烧反应为主，在氧气消耗殆尽之后发生碳的各种转化反应，即过程进入到气化反应阶段，最终形成以CO和H₂为主要成分的煤气离开气化炉。典型的SCGP煤气成分见表9-1。

表9-1　典型的SCGP煤气成分^［3］

Shell煤气化工艺流程如下。

（1）整体配套工艺　壳牌煤气化工艺目前有三种配套工艺，分别为壳牌废锅流程、上行水激冷流程、下行水激冷流程。如图9-1所示^［6］。

图9-1　壳牌煤气化三种设计

壳牌煤气化工艺最开始设计的流程为废锅流程，该气化技术已被广泛应用，是当前工业应用经验丰富的干煤粉气化技术之一。它的效率和工艺指标的先进性已经得到验证和认可。

壳牌上行水激冷流程和壳牌下行水激冷流程特别适合处理有积垢倾向的煤种。由于此两项技术近几年才研发，正处于推广阶段，2011年1月开始建设第一套下行水激冷流程装置，该装置由壳牌与惠生公司共同建设，规模为日投煤量1000吨/天。

（2）废锅流程简述　通过带式输送机从煤场取原煤，在磨煤与干煤系统中经过研磨和干燥后，通过“粉煤加压与给料”（锁斗）系统，在一定压力下送入气化炉的工艺烧嘴与来自空分的氧气、中压蒸汽进入气化炉内燃烧、反应，生成以CO和H₂为主的合成气。反应温度约1500～1600℃，压力3.5MPa。

出气化炉的气体先在气化炉顶部被激冷压缩机送来的冷煤气激冷至800～900℃，然后经输气管换热器、合成气冷却器回收热量后温度降至350℃，再进入高温高压陶瓷过滤器除去合成气中99％的飞灰。出高温高压过滤器的气体分为两股，一股进入激冷气压缩机压缩后作为激冷气返回气化炉上的气体返回室。另一股进入文丘里洗涤器和洗涤塔，将温度降至160～175℃、合成气尘含量小于1mg/m³，送入后续工序。

气化炉内产生的熔渣沿气化炉炉壁流入气化炉底部的渣池，遇水固化成玻璃状炉渣，然后通过收集器、渣锁斗，定时排放至渣脱水槽，再通过捞渣机捞出送至渣场。

在高温高压过滤器中收集的飞灰经飞灰气提塔气提并冷却至100℃后进入飞灰贮罐，一部分飞灰返回至磨煤机。废锅流程简图如图9-2所示。

图9-2　壳牌废锅工艺流程简图^［6］

（3）下行水激冷流程　壳牌下行水激冷流程与废锅流程不同的是，合成气、飞灰和未完成反应的煤出气化炉后在下降管中被激冷至220℃。水激冷后的合成气进入文丘里洗涤管和填料洗涤塔，合成气离开湿洗单元时温度约为200～210℃。流程简图如图9-3所示。

图9-3　壳牌下行水激冷流程简图^［6］