壳牌粉煤气化装置高温高压飞灰过滤器的使用与维护_李亚东

壳牌煤气化高温高压飞灰过滤器滤芯损坏分析及解决措施摘要壳牌煤气化作为一种成熟的煤气化工艺在中国得到越来越广泛的应用，其中的关键设备高温高压飞灰过滤器频繁故障严重影响其长周期稳定运行。

本文简述了飞灰过滤器的工作原理，并对故障判断、原因分析及预防措施等方面进行了重点说明。

关键词壳牌煤气化；高温高压飞灰过滤器；滤芯目前世界上比较成熟的气化工艺有德士古（GE），鲁奇（Lurgi），壳牌（SHELL）等，其中，壳牌气化工艺由于其煤粉转化率高，环境污染小，水处理压力小等优点，在国内得到广泛应用。

自从湖北双环2006年开车成功以来，国内已陆续引进近20套SHELL煤气化装置。

在SHELL煤气化工艺中，粉煤和氧气通入气化炉中，通过调整适当的氧碳比，产生合格组分的合成气。

在燃烧过程中，煤中大量的灰分会随着合成气一起进入下游工序，经过干法除尘、湿法除尘工序后，含灰量小于1mg/Nm3的洁净合成气将会被送到下游工序。

在干法除尘中，高温高压过滤器（S1501）是其中的重要设备，其滤芯的损坏，将直接导致合成气中干灰含量增加，影响压缩机以及下游工序正常运行。

本文着重探讨S1501故障的症状、判断、原因以及处理方法。

1 高温高压飞灰过滤器工作原理来自气化炉的含灰合成气（3.8MPa，340℃）首先进入旋风分离器（S1511），通过旋转离心作用除去约60%左右的灰，再通过高温高压飞灰过滤器除去剩下的飞灰。

在S1501中，合成气从过滤器底部进入，通过陶瓷滤芯过滤（24组，共1152根）进入到容器上部，再通过输气管送到洗涤塔进行洗涤。

过滤出的飞灰会附着在陶瓷滤芯表面，通过容器顶部反吹系统将飞灰吹落，经过排灰系统排出。

1.1过滤系统过滤系统主要由陶瓷滤芯、管板、压板组成。

滤芯有24组，每组48根，共1152根，由PALL公司生产。

滤芯由多孔碳化硅支撑骨架高铝红柱石的过滤膜构成，滤芯为柱状陶瓷过滤管，底部为封闭的，顶部开口，将过滤完的合成气送出。

壳牌煤气化装置载气切换的优化控制李亚东【摘要】为了降低合成气中N2含量、提高甲醇产量,可将煤粉输送载气由N2切换为CO2,实现增产减排.比较了壳牌煤气化装置输送煤粉的载气由N2切换为CO2的3种方式,分析了切换过程中的控制难点,总结了切换前后主要参数的变化情况.【期刊名称】《化肥工业》【年(卷),期】2016(043)005【总页数】4页(P53-56)【关键词】壳牌;粉煤气化;载气;切换【作者】李亚东【作者单位】山西晋煤华昱煤化工有限责任公司山西晋城048017【正文语种】中文【中图分类】TQ546在以壳牌粉煤气化工艺制取的原料气生产甲醇的项目中，当气化炉投氧负荷达到80%左右时，净化单元产出的CO2量就能满足煤粉输送的要求。

为了降低合成气中N2含量、提高合成单元的甲醇产量，此时可将煤粉输送载气由N2切换为CO2，即能实现增产减排。

在壳牌气化炉载气(N2/CO2)切换过程中，气化炉的运行工况或多或少都会出现波动，严重时甚至会影响气化炉的安全运行。

其主要原因是载气分子量发生了变化，使得切换过程中实际煤粉输送量与测定值之间出现差异，导致实际氧煤比与控制值产生偏差。

壳牌公司给出的解决煤粉流量测量准确性的方案是将载气密度计算公式的切换功能组态至集散控制系统(DCS)和紧急停车系统(ESD)中，根据现场经验设置“爬坡时间”(图1)。

采用该方案时，由于每次切换时的负荷和CO2量不同，无法准确把握“爬坡时间”，即“爬坡曲线”与实际工况不一致，故仍然会引起波动，且不能解决2种载气长时间混用的工况(负荷较低时，CO2量不足，2种载气必须混合使用)。

经优化后的方案是将载气中CO2含量对应的密度计算公式的切换功能组态至DCS 和ESD中，并通过分析载气中CO2含量的实际值来确定煤粉流量密度计算公式的校正系数，既确定了“爬坡时间”，又解决了2种载气混用的工况(图2)。

2.1 方式一方式一不进行载气密度修正，未投用气化炉蒸汽/热负荷自动控制。

Shell煤气化飞灰过滤器的运行与维护宋金荣【摘要】This paper introduces the process flow,filtering principle and bridging process of HPHT fly ash filter of shell coal gasification process and summarizes the ways to decide the filter element damage.It also analyses reasons for filter breaking and offers suggestions on maintenance strategy and improvement measures.%介绍了Shell煤气化工艺HPHT飞灰过滤器的工艺流程、过滤原理和架桥过程,并总结了判断滤芯是否损坏的方法.针对滤芯断裂的原因进行了分析,并提出了维护策略和改进措施.【期刊名称】《化肥设计》【年(卷),期】2018(056)002【总页数】4页(P54-56,59)【关键词】Shell煤气化;飞灰过滤器;维护策略;改进措施【作者】宋金荣【作者单位】中国神华煤制油化工有限公司鄂尔多斯煤制油分公司,内蒙古鄂尔多斯 017209【正文语种】中文【中图分类】TQ545煤气化是实现煤炭综合利用和洁净煤技术的重要技术和主要手段，是发展现代煤化工、煤制油、燃料煤气等工业化生产的龙头[1]。

Shell煤气化工艺是当今世界上较为先进的第二代煤气化工艺之一，国内先后有24家单位累计引进32套Shell煤气化装置，但在陆续开车和后期运行中曾暴露出激冷气管线腐蚀、合成气冷却器十字吊架积灰、堵渣[2]、飞灰过滤器滤芯断裂，以及烧嘴和烧嘴罩损坏等一系列问题。

毋庸置疑，飞灰过滤器是煤气化装置的关键设备，一旦核心元件滤芯发生断裂，将导致未经过滤的飞灰进入后续单元，造成洗涤系统、初步水处理系统结垢堵塞，甚至导致整个煤气化装置被迫停车。

SHELL煤气化工艺高温高压飞灰过滤器S1501分析及解决措施SHELL煤气化装置是近年来国内所引进的先进高温高压煤气化装置。

该装置中陶瓷滤棒由于长期处于高温高压高负荷运行状态下，滤棒本身的过滤性能可能会逐渐降低，当装置整体进入寿命周期末期时还会出现严重的滤棒断裂现象，导致外部合成气中的大量飞灰侵入并形成管道结垢，堵塞设备，造成合成气压缩机损坏。

为了解决这一问题，应该为设备装置中设置S1501飞灰过滤器系统，相比于传统陶瓷滤芯，它采用了真空烧结而成的烧结金属滤芯，它的耐腐蝕性强，渗透性好，强度更高且易于清洗和反清洗，拥有较高的塑性不易断裂，而且过滤精度也相对较高。

本文主要对它的结构构成、故障判断进行分析，最后提出设备故障问题解决措施。

标签：SHELL煤气化工艺高温高压飞灰过滤器S1501在煤气化工艺过程中，原料煤被转化为由CH4、H2和CO所组成的合成气体，这一合成气体可以用作发电燃料或其它裂解产品进料。

目前某些煤制油企业会采用SHELL粉煤气化技术，它以O2为主要气化介质来生产合成气。

一、SHELL煤气化工艺中高温高压飞灰过滤器的工作流程在SHELL煤气化过程中就包含了除灰这一重要工艺，它主要通过合成气冷却器将合成气送至高温高压过滤器进行过滤除灰，保证在过滤后合成气的灰尘含量在2～3mg/Nm3，然后再将过滤后气体送至洗涤塔。

在高温高压过滤器中还设置了反吹系统，它利用超高压合成气对滤芯进行长时间反吹，确保滤芯压降能够始终控制维持在0.03MPa范围内，而高温高压飞灰过滤器所过滤出的飞灰也将被收集于飞灰放料罐中。

从技术角度讲，这部分被SHELL煤气化工艺所过滤产生的飞灰要再经过湿法洗涤或干法脱除才能确保灰尘含量达到生产要求，同时确保设备的下游压缩机部分不会产生灰尘积累现象影响设备装置常规化运行。

在目前，采用干法脱除来过滤灰尘比较常见，它所采用的过滤器为S1501。

该过滤器是否能够正常稳定运行对于SHELL气化装置整体运作相当重要[1]。

第3期1 2021年5月中1氮1肥M-Sizel Nitronenone Feiilizna PagassNl931May2021Shell气化装置HPHT飞灰过滤器优化改进小结刘燕，闫昭，尚亚国（河南能源化工集团鹤壁煤化工有限公司，河南鹤壁458000）［摘要］河南能源化工集团鹤壁煤化工有限公司600k/a甲醇装置自2013年投产以来，因Sheli气化炉的积灰、堵渣问题较为突出，系统运行不稳定、负荷率低；2017年、2017年甲醇装置经多项改造后，系统运行逐步趋于稳定，2016年6月2日系统加至满负荷，甲醇日产量最高达1846/但受制于HPHT飞灰过滤器的压差高及漏灰问题（最终导致气化装置被迫停车检修），影响系统产能的进一步提升及消耗的进一步降低。

经分析，Shell气化炉满负荷运行以来，HPHT飞灰过滤器主要存在负荷增大时系统不能稳定运行、飞灰过滤器进气侧和出气侧密封及固定方式不当等问题。

为此，实施了将陶瓷滤棒更换为Fe#Al金属滤芯、对小管板和大管板密封面进行满焊固定的优化改进，由此解决了系统的瓶颈问题，保证了气化装置的稳定、高负荷、长周期运行，使鹤壁煤化气化装置成为国内首套达标达产的大型Shell气化装置。

［关键词］Shell气化装置；HPHT飞灰过滤器；压差高；漏灰问题；优化改进；Fe#Al金属滤芯；管板密封面满焊固定［中图分类号］TQ546.5［文献标志码］B［文章编号］1004-9932（2021）03-0017-031概述河南能源化工集团鹤壁煤化工有限公司（简称鹤壁煤化）660k/a甲醇项目气化装置采用Shell气化工艺，设计有效气（H+CO）产量为179.9km^h，为国内Shel l气化工艺单套设计产气能力最大的装置。

其中，粗合成气净化采用合成气激冷流程、干法除尘和湿法洗涤相结合的工艺：经合成气冷却器回收热量后的粗合成气，温度降至350C,进入HPHT陶瓷飞灰过滤器，99%左右的粉尘被除去，净化后的粗合成气含尘量降至约1~2mg/m2,过滤元件间断采用氮气/二氧化碳系统来的高压反吹气反吹，聚集的飞灰在容器内以半连续（连续+间隔）的方式移至下游排灰系统。

壳牌粉煤气化装置高温高压飞灰过滤器的使用与维护壳牌粉煤气化装置是工业生产过程中的重要装置系统，本文对壳牌粉煤气化装置高温高压飞灰过滤器的结构以及作用进行介绍，并且分析过滤器使用过程中的常见问题，对相应的维护措施进行阐述，旨在提高壳牌粉煤气化装置运行水平。

标签：壳牌粉煤气化装置高温高压飞灰过滤器维护引言壳牌粉煤气化装置主要采用气体激冷原理，使合成气夹带的煤炭中的矿物质固化，形成飞灰。

为了使得生产过程中的气灰能够充分分离，壳牌粉煤气化装置设置了飞灰脱除单元，其中高温高压飞灰过滤器是整个装置飞灰脱除过程中的核心设备，在整个系统中，除了气化炉之外，飞灰过滤器的投入比例最大。

随着壳牌粉煤气化装置引入国内，在工业生产中开始应用以后，高温高压飞灰过滤器出现的问题逐渐增多，对装置的稳定运行产生严重影响。

对此，在装置系统运行过程中，必须要积极加强壳牌粉煤气化装置飞灰过滤器的使用以及维护，对飞灰过滤器的基本结构、工作原理等进行了解，定期检查，减少故障率。

一、高温高压飞灰过滤器的结构和作用1.高温高压飞灰过滤器的结构壳牌粉煤气化装置中，根据生产项目中的煤灰含量差异，壳牌粉煤气化装置的过滤器规格略有不同，但基本结构形式是相同的，主要由承压容器、内件两个大部分组成，另外，还包括反吹气体环形管、阀门、仪表以及控制装置。

圆柱形的过滤器外壳以及锥形飞灰收集罐是承压容器，设计的承载压力一般为4-5MPa，材料為Cr-Mo钢复合304L。

过滤器的内件主要包括模块式管板、承压板、文丘里管、气体分布器、陶瓷滤芯等部件，其中主管板的结构为Cr-Mo钢加304L不锈钢复合而成，焊接在外壳壁上。

主管板上有圆孔，主要用于模块式管板的安装。

滤芯是过滤器的主要部件，以某企业的壳牌粉煤气化装置为例，该装置中一共有720根滤芯，分为15组，每一组有48根滤芯，按照三角形安装在模块式管板上，滤芯的间距控制在10cm左右。

滤芯的结构是碳化硅多孔支撑骨架，复合粘结1层高铝红柱石细过滤膜。

SHELL煤气化金属滤芯的安装和检查马江涛【摘要】Shell的粉煤气化技术在中国得到了广泛的应用，作为气化核心装置的S －1501高温高压飞灰过滤器陶瓷滤芯断裂的问题，严重影响了系统的长周期运行，力学性能更优的金属滤芯渐渐得到了更多的应用，正确的安装可以保证金属滤芯和系统的长周期运行。

%Shell coal gasification process has been widely used in China, as rupture of S-1501 high-temperature and high-pressure flyash filter ceramic element has seriously affected the long term running of the unit, metal filter element with better mechanical properties has gradually got more ap￣plications, correct installation of metal filter element can ensure a long term operation of metal filter and the unit.【期刊名称】《化肥设计》【年(卷),期】2015(000)003【总页数】3页(P51-52,55)【关键词】shell煤气化;金属滤芯;安装和检查【作者】马江涛【作者单位】河南开祥化工有限公司，河南义马 472300【正文语种】中文【中图分类】TQ546Shell煤气化工艺是我国引进的国外先进技术，为洁净利用煤炭资源的技术之一，消化和吸收该技术对我国发展新型煤化工与合理利用煤炭资源有重要意义。

金属滤芯与陶瓷滤芯材质不同，安装时要考虑金属滤芯的膨胀系数，同时还需按步骤每步安装确认，正确地安装金属滤芯是使用金属滤芯的基础。

壳牌煤气化装置(SCGP)操作规程1、煤气化装置各岗位的岗位职责1.1 磨煤岗位本岗位的职责是将电厂燃料车间送来的碎煤贮存在碎煤仓V-1101A/B中，石灰石贮存在V-1102A/B中，两者混合配比加入到中速磨A-1101A/B中，〉在微负压和惰性气体条件下被磨粉干燥，干燥所需的热量由热风炉F-1101A/B中燃烧合成气或柴油提供，出来的煤粉要求直径范围0.005mm〈 D〈0.09mm，煤粉被输送到袋滤器S-1103A/B，之后送往低压粉仓V-1201A/B。

1.2 现场岗位本岗位的主要职责是做好现场巡查工作，,做好开车前后设备的运行、调试,让每件现场设备具备一次开车成功能力；在开车期间,协助中控岗位做好设备的运行监护,准确无误的做好数据记录，并对未运行设备进行维护、保养,使设备随时处于可备用状态。

(现场设备包括压缩机，汽包，破渣机，火炬系统,各种高低压泵等)。

1.3 分析岗位本岗位的职责是对煤气化工艺所需各种原料进行及时准确的分析,对正常生产中的气体,液体,固体进行取样分析,并把分析结果及时反馈给中控岗位,以协助中控岗位控制好整个煤气化装置的运行。

1.4 中控岗位本岗位的职责是维持磨煤系统(U-1100),煤给料系统(U-1200),气化系统(U-1300),除渣系统(U-1400),干法除尘系统(U-1500),湿法除尘系统(U-1600).初级水处理系统(U-1700)及公共系统(U-3000至3600)的正常运行，并协调与电厂燃料车间,氨厂净化车间,空分车间的生产关系。

磨煤系统(U-1100)的职责是与现场磨煤岗位的协调,将合格的粉煤送往煤给料系统。

煤给料系统(U-1200)由2套完全相同的锁斗加压系统组成,本系统的职责是将磨煤送来的粉煤经煤锁斗加压,再送往气化炉的四个煤烧嘴。

气化系统(U-1300)的职责是将加压后的粉煤以及氧蒸汽混合物通过2对相对的煤烧嘴送入气化炉,使粉煤和氧蒸汽混合物在一定条件发生反应,同时控制好炉内的温度,压力,出口合成气的温度及气化炉内的渣层厚度.并将产生的中压饱和蒸汽导入管网。