Shell煤气化技术综述
一、概述
Shell 煤气化技术是在原 K-T 气流床煤气化技术的基础上改进而来。将粒度为100目、水分<10%的煤粉，纯度为>99%的氧气和水蒸气在喷嘴处混合进入煤气化炉进行气化反应，炉内的气化压力为2.0～4.0MPa，温度为1400～1600℃，气化生成的有效煤气成分含量为90%～94%，碳的转化率约为99%（飞灰再循环的条件下）。
二、Shell煤气化反应原理
Shell煤气化反应原理与K-T常压粉煤气化相同，是以干煤粉作为原料，氧气和水蒸气作为气化剂在气流床内进行的气-固两相流态化反应。
干煤粉由氮气或二氧化碳吹入气化炉，气化炉内的气化反应温度很高，在有氧存在的条件下，以燃烧反应为主，在氧气反应完成后进入气化反应阶段，物料在炉内的停留时间一般为3～10s，气化反应很快就达到平衡。气化产生的粗煤气经粗煤气冷却器冷却后，最终形成以CO、H2为主的煤气。反应中产生的煤灰熔化后以液态的形式排出气化反应炉。
带粗煤气冷却器（废热锅炉）流程的特点如下：
1.结构复杂，昂贵。1台废锅，如2000t/d要多1个亿的投资。
2.若用于化工，则后续的调比过程需要大量蒸汽，废锅产生的蒸汽约60-70%用于调比，真正能量回收的好处不大，用高投资的废锅而取得的效益不大。
三、原料要求
Shell煤气化工艺对煤种有广泛的适应性，由于采用粉煤进料和高温、加压气化，故对煤的粘结性、机械强度、水分、灰分、挥发分等要求不是十分严格，但从技术角度考虑仍有一定要求。水分（收到基水分）：褐煤6%～10%，其它1%～6%，灰分干基＜24%，灰熔点FT＜1350℃，粒度＜0.15mm的＞90%。
1.煤的灰熔点是加压干粉气化选择原料的主要条件，一般选择灰熔融流动温度 FT 在 1400℃以下的烟煤，FT 超过 1500℃的煤不宜采用。
2.煤的活性要好，一般以烟煤和褐煤为主。
3.灰渣的粘温特性碱性组分含量高，一般碱/酸应大于0.3。
4.灰分一般不超过30%，小于20%为宜。
四、Shell煤气化工艺的关键设备
Shell煤气化工艺的关键设备是煤气化炉、煤气冷却器和煤气过滤器。
Shell煤气化炉主要由膜式水冷壁、环隙空间和高压容器外壳构成。
气化炉反应室内上部空间为燃烧反应区，下部为熔渣激冷区。干煤粉、氧气和水蒸气的混合气通过喷嘴进入气化炉后在燃烧室反应。气化炉内筒采用水（由于反应温度过高，可考虑采用脱盐水或软化水）循环冷却，在向火侧涂一层耐火涂层，运行时在气化炉内壁形成一层煤熔渣层保护或减缓水冷壁在高温、高压气-固混合气的冲刷下的磨损，延长气化炉的运行时间。气化炉环隙空间的目的是为了容纳水/蒸汽的输入/输出集汽管。Shell气化炉一般将喷嘴安装在内筒侧壁的下部位置，安装有4～8个喷嘴呈中心对称分布，根据负荷进行喷嘴增减。气化炉喷嘴的使用寿命不低于7500小时，满足装置一年的运行时间要求。炉底关键部件还有锁斗上下的卸渣阀。
煤气冷却器（废热锅炉）用于回收高温粗煤气的显热，产生高压过热蒸汽。煤气冷却器一般采用水管式结构，由水管焊上管板组成，管板上设置有在线清洗装置，冲洗管壁上的积灰，以免影响换热效果。
过滤器用于除去粗煤气中的煤粉尘，一般采用陶瓷过滤器或旋风分离器，由于进料煤气的温度、压力均较高，要求除尘设备能够安全、稳定、长周期运行。粗煤气经过滤后，煤气中的含尘量应<20mg/Nm3。
五、Shell 煤气化工艺概况
Shell煤气化工艺属加压气流床粉煤气化，是以干煤粉为原料、氧气为气化剂，熔渣采用液态排渣形式。具体工艺流程见图1 SCGP气化工艺流程（干法气化的技术关键在于干粉煤的加压进料）。
原煤在风动磨内先破碎研磨成符合气化要求的煤粉（粒度90%通过170目的筛孔；或粒度小于0.1mm）并经干燥处理（含水量<2%；烟煤含水量1%、褐煤含水量10%）后，借助惰性气体，粉煤经过常压粉煤仓、粉煤锁斗及粉煤给料仓，由高压氮（氮气浓相400g/m3）或CO2将粉煤送至气化炉喷嘴。氧气和蒸汽一起，进气化炉喷嘴。
气-固反应物料在气化炉内压力为 2.0～4.0MPa，温度为1400～1600℃（通过控制加煤量，调节氧量和蒸汽量，来调节气化温度。）的条件下发生化学反应。气化火焰中心温度随煤种不同约在 1600～2200℃之间，出炉的煤气温度约为 1400～1700℃。
产生的高温煤气夹带的煤粉细灰在高温下具有一定的粘结性，为了防止煤粉细灰在设备和管道上粘结，影响设备的正常运行，将出气化炉的煤气与一部分经冷却后的循环煤气进行混合，将高温煤气冷却至 900℃左右后，再将其送入废热锅炉（水管式废热锅炉，包括辐射室和对流室）内，与软化水进行换热，将其气化产生高压的过热蒸汽。而煤气经进一步冷却后，温度降至约300℃。
从废热锅炉出来的煤气中仅含有的少量灰份颗粒，在陶瓷过滤器或旋风分离器中进行分离，粉煤灰进入灰锁斗，再送至粉煤储罐。粗煤气经干法除尘后煤气中的含尘量约为10mg/Nm3，经过水洗涤后煤气的含尘为1mg/Nm3。
在整个煤气化过程中，煤中约有83%以上的热能转化为有效煤气，约有15%左右的热能以高压蒸汽的形式回收利用。
