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[摘 要]煤气化装置是大唐内蒙古多伦煤化工有限责任公司煤制烯烃项目的核心装置，原料煤经壳牌煤气化工艺制取以CO+H2为主要成分的合成气，送入低温甲醇洗装置净化后作为甲醇合成的原料气。从技术角度看，SCGP技术是当今世界最先进的洁净煤气化技术之一，工艺设计和控制系统有着全新的理念。
[关键词]壳牌；气化炉；炉温；调节
中图分类号：TH792 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2017）32-0000-01
1 气化反应原理
在壳牌煤气化工艺中简化的煤气化可由以下总反应式予以描述
CH+1/2O2=>CO+1/2H2
其中，CH是煤的简化分子式。
这一简化分子式可以被认为是通过两步法来获得的，即第一阶段放热反应释放的能量用来驱动第二阶段的吸热反应：
（1）燃料+O2=>CO2+H2O-Q
（2）燃料+CO2+H2O=>CO2+H2O+Q
然而，为实际了解气化过程，应了解更基础的气化反应式。为简化反应式，反应式中的煤由纯碳代表，并按照约定俗成的原理，负反应热表示放热。对煤来说，以下气化反应式可以写为：
-110MJ/千摩（部分氧化）
+131MJ/千摩（蒸汽转化）
-75MJ/千摩（加氢气化）
这些反应式实际上描述了碳氢化合物可以被气化的三种方式，即：部分氧化，与蒸汽吸热反应和加氢气化。
实际上部分氧化反应必须分为两个部分：
-393MJ/千摩
+173MJ/千摩
分解反应式显示出气化反应所需能量为内部产生的。而且表明第二个反应应作为平衡反应处理。
在壳牌煤气化工艺中，还有两个反应在起作用，第一个反应是基本反应，第二个反应几乎不相关，两者都是平衡反应式：
CO-变换反应：
-41MJ/千摩
甲烷蒸汽转化反应：
+211MJ/千摩
最后应注意的是，反应后形成的物质还有HCN，NH3和HCOOH，煤中存在的CI，F，S和Se大部分被转化成它们的酸性物质。
煤气化总的反应是体积增大的反应，从化学平衡来讲，提高压力对平衡不利，但压力的提高增加了反应物的浓度，对提高反应速度是有利的。
气化反应是气化剂（气体）与焦渣（固体）接触而发生的。它的反应历程包括：
气化剂分子自气流向焦渣外壳扩散；
气化剂分子渗透过焦渣的外壳灰层而达到未反应的焦渣表面；
气化剂分子渗透到焦渣的毛细孔而到达焦渣的内表面；
气化剂分子与焦渣发生气化反应；
生成的产物循上述相反方向进行而扩散到气流中去。
2 气化炉的温度控制措施
2.1 气体成分控制（13QC-1300）
1）汽包小室蒸汽产量13FI-0047参与控制。
2）通过CO2分析仪/控制器自动控制比率。
3）手动调节比率，例如当气体分析仪出现问题时。
4）自动设定比率值，这在开车期间应用。
2.2 汽包小室蒸汽产量控制
汽包小室蒸汽产量即气化炉反应段产生的蒸汽量，它可间接反映气化炉反应段的温度。在气化正常开车期间，控制合适的蒸汽产量就是控制气化炉正常的温度，故可使用蒸汽控制器来控制正常温度下所要求的O2/C比。
2.3 CO2浓度（汽包小室蒸汽产量与CO2控制类似）控制
在正常运转期间CO2调节器（或汽包小室蒸汽产量）控制理想的O2/C比率。
由HC-1输入CO2设定点，或采用根据“CO2含量与负荷（O2流量）”曲线预编程的设定点（由最大最小限值限定），或由操作者直接输入O2/C。
控制器在“串级”状态，预编程的设定点生效，并且此设定值并不是一个固定的CO2浓度，而是气化炉负荷（以及煤的类型）的一个函数。由操作者输入的CO2设定点在控制器“自动”状态下生效。
对于每个煤种所要求的特性必须通过技术测试（在首次运行期间以及当引进一个新的煤种时）精调。对于运转期间产生的偏差，操作者可以在希望的范围之内调整这些预编程的CO2/负荷曲线，K-1输入到设定点。如果CO2分析仪/控制器出现故障（开关HS-1），汽包蒸汽产量稳定，则可以通过“比率控制操作画面”上的HS-1将气化炉的控制由“CO2控制”切换至HC-2（在“比率控制操作画面”的HC-2到自动/串级），HC-2仍然手动，通过调节设定点（控制器在“自动”）調节“小室蒸汽产量控制”，最终将HC-2置“串级”，以启动“小室蒸汽产量控制”。视情利用K2值校正曲线。如汽包蒸汽产量波动大或13XV-0049打开的状态下，则要通过HS-1将气化炉的控制切换到HC-1（CO2控制）或通过HS-2直接切换到O2/C比控制，通过K3或手动操作HC-3直接调节O2/C比。
2.4 粉煤流量控制器（13FC-0101）
煤粉质量流量13FI-0101是煤的悬浮速度13SI-0101和煤的悬浮密度13DI-0101并由温度、压力修正计算出来的。其中煤的悬浮密度是通过一个伽马射线密度计测量出来的，并考虑到输送N2/CO2的密度。该流量控制器作用于控制阀13FV-0101。
通过选择13FC-0103的O2设定点和氧气流量测量值二个信号较高的一个信号，即由氧气控制系统得到控制器的设定值。这样，在降低负荷时，煤流量能快速跟蹤氧气流量，从而避免气化炉温度偏移。
通过主成分控制器13QC-1300调节比例？。具体讲，每个烧嘴通过HC-2（或K-输入）调节此比例。在烧嘴启动前，煤粉流量控制器设定在一个预定值，HS-1处于启动位置，该位置作为气化炉压力的一个函数。 2.5 氧气流量控制（13FC-0103）
氧流量通过简单的主/从控制进行控制，主控制是气化炉负荷控制器，从控制是氧流量控制器。在开车期间，必须迅速地建立流量。这可通过手动将阀开到一个位置来完成，并且随后打开下游的开关阀13XV-0120。流量控制在几秒后建立，串级控制在几分钟后建立。原則上，6个烧嘴上分配的负荷是相同的，但是，通过HC-1对每个烧嘴进行微调也是可以的。而且此外，如果一个烧嘴切换到手动负荷控制，这个或这些烧嘴没使用的氧气将平均分配到那些仍然处于自动负荷跟踪模式下的烧嘴上。
3 其他保障措施
3.1 稳定粉煤输送
粉煤气体输送过程中出现粉煤输送的波动容易导致氧煤比失调，但这是难以避免的。要保证入炉氧煤比的稳定，主要是保持输煤管内的煤料速度和密度稳定。为此，首先要保证粉煤管内煤粒均匀分布，这要求补充气供应充足，以防止出现粉煤沉积，造成粉煤的间断性中断；其次鉴于速度计的使用要求较高，所以对入炉的粉煤粒度、水分、温度等指标要严格控制，以防止速度计工作不正常。我公司曾出现过速度计指示大幅波动情况，后来通过提高磨煤机出口的粉煤温度、减少粉煤含水量、控制小粒度煤的煤粉含量等措施，确保了粉煤输送量的稳定。
3.2 稳定气化炉压力
在气化炉升/降压初期，V-1205压力被动跟踪会稍微滞后，此时煤线速度会降低/增加，煤量也会降低/增加，炉温增加/降低，所以如果气化炉压力波动需及时调整V-1205压力，调整煤线稳定，同时调整16PV0008A/B控制气化炉压力稳定。
结语
鉴于炉温对气化炉的重要性，要求对其进行精确和平稳的控制。由于炉内温度只能间接判断，这就增加了对其控制的难度。在运行实践中，须不断积累经验，对出现的问题及时进行分析并采取改进措施，这样才能实现炉况的稳定。
参考文献
[1] 方再标，金斌，韩攀.Shell粉煤气化炉炉温控制方案的探讨[J].大氮肥，2011，03：176-178+216.
[2] 高进.Shell气化炉的炉温判断及控制浅析[J].内蒙古石油化工，2011，17：53-54.
[3] 氣化炉炉温监控助力节能降耗[J].化工自动化及仪表，2012，01：139.
[关键词]壳牌；气化炉；炉温；调节
中图分类号：TH792 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2017）32-0000-01
1 气化反应原理
在壳牌煤气化工艺中简化的煤气化可由以下总反应式予以描述
CH+1/2O2=>CO+1/2H2
其中，CH是煤的简化分子式。
这一简化分子式可以被认为是通过两步法来获得的，即第一阶段放热反应释放的能量用来驱动第二阶段的吸热反应：
（1）燃料+O2=>CO2+H2O-Q
（2）燃料+CO2+H2O=>CO2+H2O+Q
然而，为实际了解气化过程，应了解更基础的气化反应式。为简化反应式，反应式中的煤由纯碳代表，并按照约定俗成的原理，负反应热表示放热。对煤来说，以下气化反应式可以写为：
-110MJ/千摩（部分氧化）
+131MJ/千摩（蒸汽转化）
-75MJ/千摩（加氢气化）
这些反应式实际上描述了碳氢化合物可以被气化的三种方式，即：部分氧化，与蒸汽吸热反应和加氢气化。
实际上部分氧化反应必须分为两个部分：
-393MJ/千摩
+173MJ/千摩
分解反应式显示出气化反应所需能量为内部产生的。而且表明第二个反应应作为平衡反应处理。
在壳牌煤气化工艺中，还有两个反应在起作用，第一个反应是基本反应，第二个反应几乎不相关，两者都是平衡反应式：
CO-变换反应：
-41MJ/千摩
甲烷蒸汽转化反应：
+211MJ/千摩
最后应注意的是，反应后形成的物质还有HCN，NH3和HCOOH，煤中存在的CI，F，S和Se大部分被转化成它们的酸性物质。
煤气化总的反应是体积增大的反应，从化学平衡来讲，提高压力对平衡不利，但压力的提高增加了反应物的浓度，对提高反应速度是有利的。
气化反应是气化剂（气体）与焦渣（固体）接触而发生的。它的反应历程包括：
气化剂分子自气流向焦渣外壳扩散；
气化剂分子渗透过焦渣的外壳灰层而达到未反应的焦渣表面；
气化剂分子渗透到焦渣的毛细孔而到达焦渣的内表面；
气化剂分子与焦渣发生气化反应；
生成的产物循上述相反方向进行而扩散到气流中去。
2 气化炉的温度控制措施
2.1 气体成分控制（13QC-1300）
1）汽包小室蒸汽产量13FI-0047参与控制。
2）通过CO2分析仪/控制器自动控制比率。
3）手动调节比率，例如当气体分析仪出现问题时。
4）自动设定比率值，这在开车期间应用。
2.2 汽包小室蒸汽产量控制
汽包小室蒸汽产量即气化炉反应段产生的蒸汽量，它可间接反映气化炉反应段的温度。在气化正常开车期间，控制合适的蒸汽产量就是控制气化炉正常的温度，故可使用蒸汽控制器来控制正常温度下所要求的O2/C比。
2.3 CO2浓度（汽包小室蒸汽产量与CO2控制类似）控制
在正常运转期间CO2调节器（或汽包小室蒸汽产量）控制理想的O2/C比率。
由HC-1输入CO2设定点，或采用根据“CO2含量与负荷（O2流量）”曲线预编程的设定点（由最大最小限值限定），或由操作者直接输入O2/C。
控制器在“串级”状态，预编程的设定点生效，并且此设定值并不是一个固定的CO2浓度，而是气化炉负荷（以及煤的类型）的一个函数。由操作者输入的CO2设定点在控制器“自动”状态下生效。
对于每个煤种所要求的特性必须通过技术测试（在首次运行期间以及当引进一个新的煤种时）精调。对于运转期间产生的偏差，操作者可以在希望的范围之内调整这些预编程的CO2/负荷曲线，K-1输入到设定点。如果CO2分析仪/控制器出现故障（开关HS-1），汽包蒸汽产量稳定，则可以通过“比率控制操作画面”上的HS-1将气化炉的控制由“CO2控制”切换至HC-2（在“比率控制操作画面”的HC-2到自动/串级），HC-2仍然手动，通过调节设定点（控制器在“自动”）調节“小室蒸汽产量控制”，最终将HC-2置“串级”，以启动“小室蒸汽产量控制”。视情利用K2值校正曲线。如汽包蒸汽产量波动大或13XV-0049打开的状态下，则要通过HS-1将气化炉的控制切换到HC-1（CO2控制）或通过HS-2直接切换到O2/C比控制，通过K3或手动操作HC-3直接调节O2/C比。
2.4 粉煤流量控制器（13FC-0101）
煤粉质量流量13FI-0101是煤的悬浮速度13SI-0101和煤的悬浮密度13DI-0101并由温度、压力修正计算出来的。其中煤的悬浮密度是通过一个伽马射线密度计测量出来的，并考虑到输送N2/CO2的密度。该流量控制器作用于控制阀13FV-0101。
通过选择13FC-0103的O2设定点和氧气流量测量值二个信号较高的一个信号，即由氧气控制系统得到控制器的设定值。这样，在降低负荷时，煤流量能快速跟蹤氧气流量，从而避免气化炉温度偏移。
通过主成分控制器13QC-1300调节比例？。具体讲，每个烧嘴通过HC-2（或K-输入）调节此比例。在烧嘴启动前，煤粉流量控制器设定在一个预定值，HS-1处于启动位置，该位置作为气化炉压力的一个函数。 2.5 氧气流量控制（13FC-0103）
氧流量通过简单的主/从控制进行控制，主控制是气化炉负荷控制器，从控制是氧流量控制器。在开车期间，必须迅速地建立流量。这可通过手动将阀开到一个位置来完成，并且随后打开下游的开关阀13XV-0120。流量控制在几秒后建立，串级控制在几分钟后建立。原則上，6个烧嘴上分配的负荷是相同的，但是，通过HC-1对每个烧嘴进行微调也是可以的。而且此外，如果一个烧嘴切换到手动负荷控制，这个或这些烧嘴没使用的氧气将平均分配到那些仍然处于自动负荷跟踪模式下的烧嘴上。
3 其他保障措施
3.1 稳定粉煤输送
粉煤气体输送过程中出现粉煤输送的波动容易导致氧煤比失调，但这是难以避免的。要保证入炉氧煤比的稳定，主要是保持输煤管内的煤料速度和密度稳定。为此，首先要保证粉煤管内煤粒均匀分布，这要求补充气供应充足，以防止出现粉煤沉积，造成粉煤的间断性中断；其次鉴于速度计的使用要求较高，所以对入炉的粉煤粒度、水分、温度等指标要严格控制，以防止速度计工作不正常。我公司曾出现过速度计指示大幅波动情况，后来通过提高磨煤机出口的粉煤温度、减少粉煤含水量、控制小粒度煤的煤粉含量等措施，确保了粉煤输送量的稳定。
3.2 稳定气化炉压力
在气化炉升/降压初期，V-1205压力被动跟踪会稍微滞后，此时煤线速度会降低/增加，煤量也会降低/增加，炉温增加/降低，所以如果气化炉压力波动需及时调整V-1205压力，调整煤线稳定，同时调整16PV0008A/B控制气化炉压力稳定。
结语
鉴于炉温对气化炉的重要性，要求对其进行精确和平稳的控制。由于炉内温度只能间接判断，这就增加了对其控制的难度。在运行实践中，须不断积累经验，对出现的问题及时进行分析并采取改进措施，这样才能实现炉况的稳定。
参考文献
[1] 方再标，金斌，韩攀.Shell粉煤气化炉炉温控制方案的探讨[J].大氮肥，2011，03：176-178+216.
[2] 高进.Shell气化炉的炉温判断及控制浅析[J].内蒙古石油化工，2011，17：53-54.
[3] 氣化炉炉温监控助力节能降耗[J].化工自动化及仪表，2012，01：139.