航天炉煤种适应性分析
航天炉的介绍
航天炉的介绍！HT-L粉煤气化装置的技术特性干煤粉进料：20 ～90微米煤粉颗粒惰性气体输送：氮气或二氧化碳高压气化炉：2.0～4.0MPaA优点：⒈干煤粉进料气化效率高严格控制进料煤粉的水含量。
与湿法比较，1Kg水煤浆可以减少蒸发0.35Kg水，节约～2600KJ的能量，折算标煤0.113Kg（5500Kcal/Kg），占进煤量的17 ％。
粉煤气化比水煤浆气化：冷煤气效率提高10％，氧耗量降低15 ～25 ％。
有效气产量提高6％。
⒉先进成熟的干煤粉密相输送技术悬浮速度7 ～10m/s，固气比480Kg/m3，载气量少。
⒊强化燃烧，提高了单位体积的产气率，气化强度高在同样生产能力下，与常压炉相比，设备尺寸最小，结构紧凑，占地面积小，燃烧效率提高。
气化炉膛允许操作温度：1400 ～1900℃优点：⒈煤种适应性范围广煤的灰熔点可选范围宽（1250 ～1650℃），气化原料可选范围广；⒉碳转化率高、粗合成气品质好，CH4含量低碳转化率设计值≥99.5%，出口合成气有效气体(CO+H2)体积≥90%，CH4体积≤130PPm。
⒊提高反应速率，可缩短反应停留时间高温、高压提高反应速率。
与水煤浆气化工艺比，更容易达到平衡状态。
平均炉内停留时间10S。
⒋干煤粉纯氧燃烧，提高火焰中心温度，火焰短燃烧器火焰的中心温度：1800～2150℃。
单烧嘴顶烧组合燃烧器优点：⒈燃烧火焰、炉内物料流场与炉膛结构有较好的符合炉内煤粉热解区、火焰燃烧区、烟气射流区、烟气回流区以及二次反应区分布合理。
反应停留时间满足气化要求⒉燃烧负荷调节范围大负荷调节范围：60%～120 %⒊燃烧器结构设计合理、具有良好的燃烧性能中心氧与旋流煤粉混合充分，煤粉反应完全；火焰形状、稳定性好；⒋安装、调试、维护方便集高能电点火装置、液化气(柴油）点火烧嘴、火检为一体，独立冷却水外盘管，拆装维护方便。
⒌精良的加工制造工艺关键材料采用进口材料或同类特制国产材料，焊接和组装工艺严格按规范执行，整体热处理消除热应力。
不能不知道的煤气化技术选择依据和适应煤种情况
不能不知道的煤气化技术选择依据和适应煤种情况在众多的煤炭利用技术中，煤气化是煤炭能源转化的基础技术，也是煤化工发展中最重要、最关键的工艺过程之一。
如何选择煤气化技术，主要的依据以及误区有哪些，小七在这里进行了整理。
煤气化工艺有几十种，若按煤气化炉的炉型分类，大致有三类：固定床气化工艺；流化床气化工艺；气流床气化工艺。
气流床煤气化技术又分为湿法气化和干法气化两种。
就以近年比较热门的加压、气流床粉煤气化技术来说：水煤浆进料的有国外有德士古、E-Gas 等，国内有华东理工大学的多喷嘴、西北院的多元料浆等；干煤粉进料的：国外有Shell、普兰福 (Prenflo)、GSP等，国内有西北热工院的两段进料干煤粉气化炉、航天工业的HT-L航天炉、华东理工大学的SE-东方炉等。
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煤气化技术的指标因素某种煤气化技术的热能转换效率、技术的可靠性、可利用率、对环境污染的情况、煤种的适用范围、各项消耗指标的高低、投资、运行、维修费用的多少等，尤其是实际效果，都是对某一种气化技术客观标准条件。
煤气化工艺指标煤气化技术的工艺指标是评价煤气化技术好坏的一个重要方面，只有指标优良的煤气化技术才能给企业带来良好的经济效益，并且节能环保。
通常选择合适的煤气化技术依据得主要工艺指标包括：产气率、有效气含量及组成、碳转化率、冷煤气效率、比氧耗、比煤耗等。
产气率产气率是指气化单位重量的原料所得到煤气的体积数(在标准状态下),通常以m3/kg表示。
有效气含量及组成煤气中的主要成分是CO和H2,生成粗煤气中有效气含量是指粗煤气中(CO+H2)的量。
碳转化率碳转化率是指在气化过程中消耗的(参与反应的)总碳量占入炉原料煤中碳量的百分数。
如灰渣中含碳高、飞灰和焦油多,则碳的转化率就低。
冷煤气效率冷煤气效率是衡量煤炭气化过程能量合理利用的重要指标。
表1为两种具有典型代表性的气流床煤气化技术的工艺性能和气化指标比较数据表。
气化炉型-航天炉
电机功率 kW 5.5~22 22~55 160~315
首批 使用 年代 1988 1991 1993
四、特点
航天炉的优点 1、具有较高的热效率（可 达95%）和碳转化率（可达 99%）； 2、气化炉为水冷壁结构，能承受1500℃至1700℃的高温； 3、对煤种要求低，可实现原料的本地化； 4、拥有完全自主知识产权，专利费用低，关键设备已经全 部国产化，投资少，生产成本低。据专家测算，应用航天 炉建设年处理原煤25万吨的气化工业装置，一次性投资可 比壳牌气化炉少3亿元，比德士古气化炉少5440万元；每 年的运行和维修费用比壳牌气化炉少2500万元，比德士古 气化炉少500万元。 它与壳牌、德士古等国际同类装置相比，有三大优势： 一是投资少，比同等规模投资节省三分之一； 二是工期短，比壳牌炉建设时间缩短三分之一； 三是操作程序简便，适应中国煤化工产业的实际，易于大面 积推广。
状态 固 气体 气体 气体 气体 气体
关键设备
破渣机
序号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 使用单位 上海焦化厂 浩良河化肥厂 德州化肥厂 金陵化肥厂 南京大化 上海惠生 湖北双环 柳州化工 云天化 云占化 数量(台) 1 2+1 2+3 3 1+1 3 1 1 1 1 应用时间 94.12 04.4 04.10 04.10交货 05.2交货 05.3订货 04.3交货 05.3交货 05.4订货 05.5订货 备注 德士古 德士古 德士古 德士古 德士古 德士古 壳牌 壳牌 壳牌 壳牌
二、工艺介绍
HT-L粉煤气化技术工艺原理为原料煤经过磨煤、干燥后， 用N2进行加压输送，将粉煤输送到气化炉烧嘴。干煤粉 （80℃）、纯氧气（200℃）、过热蒸汽（420℃）一同 进入气化炉气化室，瞬间发生升温、挥发分裂解、燃烧及 氧化还原等物理和化学过程。生成的1400℃～1600℃的 合成气经过冷却后，出气化炉的温度为210℃～220℃， 再经过文丘里洗涤器增湿、洗涤，和洗涤塔进一步降温、 洗涤，产出温度约为204℃、粉尘含量小于10×10-6的粗 合成气。
航天炉工艺及主要设备参数
航天炉⼯艺及主要设备参数航天炉⼯艺及主要设备参数介绍1、⽣产⼯艺介绍本装置为HT-L粉煤加压⽓化装置，是由北京航天院设计的⽰范装置，设计⽇消耗原料煤约929.64吨，消耗氧⽓约48.6万⽴⽅⽶。
在4.0MPa条件下通过⽓化反应，⽣产CO+ H2为1.22×106Nm3/d，经洗涤后送变换。
HT-L粉煤⽓化⼯艺是⼀种以⼲煤粉为原料，采⽤激冷流程⽣产粗合成⽓的⼯艺。
HT-L粉煤⽓化⼯艺采⽤了盘管式⽔冷壁⽓化炉，顶喷式单烧嘴，⼲法进料及湿法除渣，在较⾼温度（1400～1700℃）及压⼒（4.0 MPa左右）下，以纯氧及少量蒸汽为⽓化剂的⽓化炉中对粉煤进⾏部分⽓化，产⽣以CO、H2为主的湿合成⽓，经激冷和洗涤后，饱和了⽔蒸汽并除去细灰的合成⽓，送⼊变换系统。
该HT-L粉煤加压⽓化装置包括1500、1600、17000、1800四个单元：其中1500单元为磨煤单元、1600单元为粉煤加压及输送单元、1700单元为⽓化及合成⽓洗涤单元、1800单元为渣及灰⽔处理单元。
1500单元、1600单元、1700单元、均为双套装置、1800单元为单套装置。
1.1航天炉⼯艺原理航天炉属于粉煤加压⽓流床，利⽤纯氧和少量蒸汽为⽓化剂，⼆氧化碳或氮⽓输送粉煤，有特质的粉煤烧嘴送⼊⾼温⾼压的⽓化室完成⽓化反应，⽣成以CO和H2为主要成分的合成⽓，⽓室多余的热量由⽔冷壁吸收产⽣中压蒸汽，煤中的灰分形成熔渣，与⾼温合成⽓⼀同进⼊激冷室进⾏⽔激冷后排出⽓化炉。
1.2⽓化炉主要结构⽓化炉主要由⽓化炉外壳、螺旋盘管和⽔冷壁和激冷室内件组成，⽓化炉外壳为三类压⼒容器，螺旋盘管和⽔冷壁由⽓化室主盘管、渣⼝盘管、炉盖盘管三部分组成，盘管内⽔循环为强制循环，通过汽包副产中压饱和蒸汽，⽔冷壁向⽕侧敷有耐⽕材料⼀⽅⾯为了减少热损失，另⼀⽅⾯为了挂渣，充分利⽤渣层的隔热功能，以渣抗渣保护炉壁，⽓化炉上部为⽓化段，下部为熔渣激冷段，⽓化段位圆柱形反应室，激冷段内有激冷环、下降管、上升管和渣池⽔分离挡板等主要部件。
航天炉
航天炉HT-L煤气化工艺是航天十一所借鉴荷兰SHELL、德国GSP、美国TEXACO煤气化工艺中先进技术，配置自己研发的盘管式水冷壁气化炉而形成的一套结构简单、有效实用的煤气化工艺。
现将该工艺在煤化工项目中的应用介绍如下：一、工艺介绍1、磨煤与干燥系统磨煤与干燥系统的工艺流程、运行原理、控制参数都与SHELL 工艺相同，两套系统一开一备，单套能力35吨/小时，目的是制造出粒度小于90微米的大于80%、水含量小于2%的煤粉。
没有单独的石灰石加入系统，只是利用皮带秤通过比值调节将粒状石灰石加到输煤皮带上，一块进入磨煤机研磨。
2、加压输送系统加压输送系统的工艺流程、运行原理、控制参数都与SHELL 工艺相同，目的是将制出的合格煤粉利用压差输送至气化炉进行燃烧气化。
不同是V1205下面是三条腿，三条线输送，到烧嘴处汇合从烧嘴环隙呈螺旋状喷入炉膛。
3、气化及净化烧嘴设计同GSP，采用单烧嘴顶烧式气化，气化炉采用TEXACO激冷工艺，气化炉升压到1MPa时，煤粉及氧、蒸汽混合以一定的氧煤比进入气化炉，稳压1小时挂渣，炉膛内设置有8个温度检测点，可以作为气化温度的参考点，也可以判断挂渣的状态。
设计气化温度1400-1600℃，气化压力4.0MPa。
热的粗煤气和熔渣一起在气化炉下部被激冷，也由此分离，激冷过程中，激冷水蒸发，煤气被水蒸汽饱和，出气化炉为199℃，经文丘里洗涤器、洗涤塔洗涤后，194℃、固体含量小于0.2mg/m3的合成气送去变换。
4、渣及灰水处理系统渣及灰水处理系统的工艺流程、运行原理、控制参数都与TEXACO 工艺相同。
渣经破渣机，高压变低压锁斗，排到捞渣机，进行渣水分离，水回收处理利用；灰水经高压闪蒸、真空闪蒸后到沉降池，清水作为激冷水回收利用，浆水经真空抽滤后制成滤饼。
二、技术特点1、原料的适应性据设计方介绍，该工艺煤种适应性广，从烟煤、无烟煤到褐煤均可气化，对于高灰份、高水分、高硫的煤种同样适用。
航天炉粉煤加压气化技术分析
航天炉粉煤加压气化技术分析摘要：本文主要介绍了航天炉粉煤加压气化技术的工艺原理、技术特点及控制技术，以供参考。
关键词：航天炉；技术特点；结构一、航天炉煤气化的工艺原理原料煤经过磨煤、干燥后储存在低压粉煤储罐，然后用N2(正常生产后用CO2输送)通过粉煤锁斗加压、粉煤给料罐加压输送，将粉煤输送到气化炉烧嘴。
干煤粉(80℃)、纯氧气(200℃)、过热蒸汽(420℃)一同通过烧嘴进入气化炉气化室，瞬间发生升温、挥发分裂解、燃烧及氧化还原等物理和化学过程(1—10 s)。
该反应系统中的放热和吸热的平衡是自动调节的，既有气相间反应，又有气固相间的反应。
1400—1600℃的合成气出气化室通过激冷环、下降管被激冷水激冷冷却后，进入激冷室水浴洗涤、冷却，出气化炉的温度为210～220℃，然后经过文丘里洗涤器增湿、洗涤，进入洗涤塔进一步降温、洗涤，温度约为204℃、粉尘含量小于10×10-6的粗合成气送到变换、净化工段。
[1]二、航天炉的主要设备1、气化炉HT—L炉的核心设备是气化炉。
HT—L炉分上下两个部分：上部是气化室，由内筒和外筒组成，包括盘管式水冷壁、环行空间和承压外壳。
盘管式水冷壁的内侧向火面焊有许多抓钉，抓钉上涂抹一层耐火涂层，其作用是保护水冷壁盘管、减少气化炉热鼍损失。
盘管式水冷壁的结构简单，材质为碳钢，易制作且造价较低。
水冷壁盘管内的水采用强制密闭循环，在这循环系统内，有一个废热锅炉生产5．4MPa(G)的中压蒸汽，将热量迅速移走，使水冷壁盘管内水温始终保持一恒定的范围。
下部为激冷室，包括激冷环、下降管、破泡条和承压外壳。
激冷室为一承压空壳，外径和气化室一样，上部和水冷壁相连的为激冷环，高温合成气经过激冷环和下降管煤气温度骤降。
向下进入激冷室，激冷室下部为一锥形，内充满水，熔渣遇冷固化成颗粒落入水中，顺锁斗循环水排入灰锁斗。
粗合成气从激冷室上部引出。
2、烧嘴HT—L炉烧嘴是一个组合烧嘴，由一个主烧嘴、一个点火烧嘴和一个开工烧嘴组成。
亿鼎煤化工项目航天煤气化单炉负荷升至124%
表６㊀不同煤种试烧时气化炉的运行情况煤种主要运行情况神木煤气化炉工况运行较为稳定ꎬ气化炉炉膛挂渣效果较好ꎬ炉膛温度测点均在６００ħ以下ꎬ气化炉盘管密度在７５０ｋｇ/ｍ３左右ꎬ汽包产气量０.８ｔ/ｈꎬ渣口压差控制在<２５ｋＰａꎬ干基合成气产量５７０００Ｎｍ３/ｈ神木ʒ彬县(１ʒ１)气化炉炉膛温度测点局部出现波动ꎬ最高点波动至１０００ħꎬ经过优化调整后ꎬ均能控制在８００ħ以下ꎬ盘管密度在７２０~７５０ｋｇ/ｍ３左右ꎬ汽包产气量１.２ｔ/ｈꎬ渣口压差控制在<２５ｋＰａꎬ干基合成气产量５４０００Ｎｍ３/ｈ左右彬县煤气化炉炉膛温度测点波动较大ꎬ在６００~１５００ħ之间ꎬ炉温难以控制ꎬ造成气化炉运行工况波动较大ꎬ易出现垮渣现象ꎬ盘管密度在６８０~７５０ｋｇ/ｍ３左右ꎬ汽包产气量在１~４ｔ/ｈ之间波动ꎬ渣口压差上下波动范围较大ꎬ一般４０ｋＰａ左右ꎬ波动大时ꎬ有时达到６０ｋＰａ左右ꎬ干基合成气产量４６０００Ｎｍ３/ｈꎬ并出现水冷壁泄漏事故下沟煤气化炉炉膛温度测点较为正常ꎬ炉温在２００~６００ħ之间ꎬ炉温波动范围不大ꎬ气化炉运行较为平稳ꎬ盘管密度在７５０~７８０ｋｇ/ｍ３左右ꎬ汽包产气量０.５~１ｔ/ｈ之间ꎬ渣口压差较为稳定ꎬ一般<３０ｋＰａꎬ干基合成气产量较高ꎬ基本上控制在５４０００Ｎｍ３/ｈ左右黄陵煤气化炉炉膛温度测点波动较大ꎬ炉温在６００~１５３３ħ之间ꎬ炉温难以控制ꎬ造成气化炉运行工况波动较大ꎬ易出现垮渣现象ꎬ盘管密度在６７０~７３０ｋｇ/ｍ３左右ꎬ汽包产气量在１.５~５ｔ/ｈ之间波动ꎬ渣口压差上下波动范围较大ꎬ一般在４５ｋＰａ左右ꎬ干基合成气产量４４０００Ｎｍ３/ｈ２.３㊀试烧的运行总结(１)通过煤质分析和粗煤气分析对比可以看出:有效降低粗煤气中甲烷含量的途径之一是使用较高灰熔点的煤种ꎬ提高反应温度ꎮ(２)通过试烧时气化炉运行情况的分析对比可以看出:高灰熔点的煤不易在气化炉水冷壁上形成渣层ꎬ起不到 以渣抗渣 的作用ꎬ炉温波动大ꎬ极易烧坏气化炉水冷壁ꎮ(３)对比下沟煤㊁彬县煤和黄陵煤ꎬ灰熔点相差不大ꎬ但是下沟煤试烧时气化炉比较稳定ꎬ而彬县煤㊁黄陵煤表现为气化炉不稳定ꎬ炉温波动大ꎮ可以推断ꎬ下沟煤的操作窗口较宽ꎬ便于操作ꎮ(４)通过煤质分析和炉渣㊁滤饼中残炭的分析对比不难看出ꎬ灰熔点高的煤在炉内燃烧不充分ꎬ残炭较多ꎮ(５)通过渣水水质的分析对比可知ꎬ下沟煤试烧后的渣水更容易处理ꎬ为装置长周期运行奠定了坚实的基础ꎮ3㊀结语通过以上５种煤炭在中新化工气化炉装置上的试烧对比分析可以得出:在对气体成分中甲烷含量要求较低和装置长周期较经济运行的情况下ꎬ使用下沟煤较为理想ꎬ可以有效地从源头控制合成气中ＣＨ４含量ꎬ有利于后工段ＣＯ的提纯ꎬ大大地降低了ＣＯ提纯装置的负荷ꎬ节约了生产成本ꎮ但是在下沟煤使用过程中如何进一步提高碳的转化率仍是一个问题ꎮ收稿日期:２０１５－０８－２４行业信息亿鼎煤化工项目航天煤气化单炉负荷升至１２４％２０１５年９月７日ꎬ航天工程公司亿鼎年产３０万ｔ合成氨㊁３０万ｔ乙二醇项目实现提产ꎮ项目采用了２套３２００/３８００型航天粉煤气化装置ꎬ单系统原设计能力为有效气量１０５０００Ｎｍ３/ｈꎬ本次提产后有效气量达到１３００００Ｎｍ３/ｈꎬ投煤量增至７６~８０ｔ/ｈ(入炉干粉煤)ꎬ氧量３７０００Ｎｍ３/ｈꎬ约为设计产能的１２４％ꎮ亿鼎项目粉煤加压气化装置是航天工程公司ＥＰＣ总承包项目ꎬ于２０１１年８月开工建设ꎬ２０１４年９月完成装置中交ꎮＡ㊁Ｂ航天炉分别于２０１４年１１月２７日㊁２０１４年１２月２日完成投料试车ꎬ首次开车后即转入长周期稳定运行ꎮ该项目因在原有设计上增加了１套２０万ｔ/ａ甲醇装置ꎬ若装置全部投产对有效气的需求量将增加５万Ｎｍ３/ｈꎮ２０１５年５月业主提出扩产需求ꎬ鉴于该项目采用的３２００/３８００炉型具有２０００ｔ/ａ投煤量的能力ꎬ公司技术人员经过核算ꎬ对原有气化装置相关系统进行了局部改造ꎬ在气化炉及主要系统不变的情况下ꎬ满足了亿鼎项目提升产能的需要ꎬ为业主节省了投资ꎬ实现了效益最大化ꎮ(本刊通讯员)９３ 第５期段志广㊀航天炉煤种适应性分析。
航天炉煤气化技术运行情况
航天炉煤气化技术运行情况航天, 煤气化, 技术, 运行HT-L煤气化技术的生产应用HT-L煤气化工艺是航天十一所借鉴荷兰SHELL、德国GSP、美国TEXACO煤气化工艺中先进技术，配置自己研发的盘管式水冷壁气化炉而形成的一套结构简单、有效实用的煤气化工艺。
现将该工艺在煤化工项目中的应用介绍如下：一、工艺介绍1、磨煤与干燥系统磨煤与干燥系统的工艺流程、运行原理、控制参数都与SHELL工艺相同，两套系统一开一备，单套能力35吨/小时，目的是制造出粒度小于90微米的大于80%、水含量小于2%的煤粉。
没有单独的石灰石加入系统，只是利用皮带秤通过比值调节将粒状石灰石加到输煤皮带上，一块进入磨煤机研磨。
2、加压输送系统加压输送系统的工艺流程、运行原理、控制参数都与SHELL工艺相同，目的是将制出的合格煤粉利用压差输送至气化炉进行燃烧气化。
不同是V1205下面是三条腿，三条线输送，到烧嘴处汇合从烧嘴环隙呈螺旋状喷入炉膛。
3、气化及净化烧嘴设计同GSP，采用单烧嘴顶烧式气化，气化炉采用TEXACO激冷工艺，气化炉升压到1MPa时，煤粉及氧、蒸汽混合以一定的氧煤比进入气化炉，稳压1小时挂渣，炉膛内设置有8个温度检测点，可以作为气化温度的参考点，也可以判断挂渣的状态。
设计气化温度1400-1600℃，气化压力4.0MPa。
热的粗煤气和熔渣一起在气化炉下部被激冷，也由此分离，激冷过程中，激冷水蒸发，煤气被水蒸汽饱和，出气化炉为199℃ ，经文丘里洗涤器、洗涤塔洗涤后，194℃、固体含量小于0.2mg/m3的合成气送去变换。
4、渣及灰水处理系统渣及灰水处理系统的工艺流程、运行原理、控制参数都与TEXACO工艺相同。
渣经破渣机，高压变低压锁斗，排到捞渣机，进行渣水分离，水回收处理利用；灰水经高压闪蒸、真空闪蒸后到沉降池，清水作为激冷水回收利用，浆水经真空抽滤后制成滤饼。
二、技术特点1、原料的适应性据设计方介绍，该工艺煤种适应性广，从烟煤、无烟煤到褐煤均可气化，对于高灰份、高水分、高硫的煤种同样适用。
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第５３卷㊀第５期２０１５年１０月化肥设计ＣｈｅｍｉｃａｌＦｅｒｔｉｌｉｚｅｒＤｅｓｉｇｎＯｃｔ.２０１５生产技术航天炉煤种适应性分析段志广(新乡中新化工有限责任公司ꎬ河南新乡㊀４５３８００)摘㊀要:以新乡中新化工有限责任公司投资建设了２０万ｔ/ａ乙二醇项目及配套的ＰＳＡ装置为例ꎬ针对乙二醇项目投产后ꎬ为乙二醇装置提供的ＣＯ产品气中ＣＨ４含量较高这一重大问题ꎬ立足本地煤种ꎬ优化配煤ꎬ通过对５种煤炭在中新化工航天炉装置的试烧对比分析ꎬ得出结论:下沟煤较为理想ꎬ可以有效地从源头上控制合成气中ＣＨ４含量高的问题ꎬ节约了单位生产成本ꎮ关键词:航天炉ꎻ配煤ꎻ乙二醇ꎻ甲烷ｄｏｉ:１０.３９６９/ｊ.ｉｓｓｎ.１００４－８９０１.２０１５.０５.０１０中图分类号:ＴＱ５３３㊀㊀文献标识码:Ｂ㊀㊀文章编号:１００４－８９０１(２０１５)０５－００３７－０３ＡｄａｐｔａｂｉｌｉｔｙＡｎａｌｙｓｉｓｏｆＣｏａｌｉｎＨＴ￣ＬＧａｓｉｆｉｅｒＤＵＡＮＺｈｉ￣ｇｕａｎｇ(ＸｉｎｘｉａｎｇＺｈｏｎｇｘｉｎＣｈｅｍｉｃａｌＩｎｄｕｓｔｒｙＣｏ.ꎬＬｔｄ.ꎬＸｉｎｘｉａｎｇＨｅｎａｎ㊀４５３８００㊀Ｃｈｉｎａ)Ａｂｓｔｒａｃｔ:Ｔａｋｉｎｇｔｈｅ２００ｋｔ/ａｅｔｈｙｌｅｎｅｇｌｙｃｏｌｐｒｏｊｅｃｔａｎｄｓｕｐｐｏｒｔｉｎｇＰＳＡｐｌａｎｔｏｆＸｉｎｘｉａｎｇＺｈｏｎｇｘｉｎＣｈｅｍｉｃａｌＩｎｄｕｓｔｒｙＣｏ.ꎬＬｔｄ.ａｓａｎｅｘａｍｐｌｅꎬｆｏｒｔｈｅｉｓｓｕｅｔｈａｔＣＨ４ｃｏｎｔｅｎｔｏｆｐｒｏｄｕｃｔＣＯｇａｓｔｏｅｔｈｙｌｅｎｅｇｌｙｃｏｌｐｌａｎｔｗａｓｈｉｇｈｅｒꎬｔｈｅｍｅａｓｕｒｅｏｆｂｅｉｎｇｂａｓｅｄｏｎｌｏｃａｌｃｏａｌａｎｄｃｏａｌｂｌｅｎｄｉｎｇｏｐｔｉｍｉｚａ￣ｔｉｏｎｗａｓｔａｋｅｎꎬｆｒｏｍｃｏｍｐａｒａｔｉｖｅａｎａｌｙｓｉｓｏｆｔｒｉａｌｃｏｍｂｕｓｔｉｏｎｒｅｓｕｌｔｓｏｆｆｉｖｅｃｏａｌｓｉｎｔｈｅＨＴ￣Ｌｇａｓｉｆｉｅｒꎬｗｅｃａｎｄｒａｗａｃｏｎｃｌｕｓｉｏｎ:ＸｉａｇｏｕｃｏａｌｉｓｍｏｒｅｉｄｅａｌｆｏｒＨＴ￣ＬｇａｓｉｆｉｅｒꎬｈｉｇｈＣＨ４ｃｏｎｔｅｎｔｉｎｓｙｎｇａｓｃａｎｂｅｃｏｎｔｒｏｌｌｅｄｅｆｆｅｃｔｉｖｅｌｙｆｒｏｍｔｈｅｆｅｅｄꎬａｎｄｔｈｅｕｎｉｔｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎｃｏｓｔｃａｎｂｅｓａｖｅｄ.Ｋｅｙｗｏｒｄｓ:ＨＴ￣Ｌｇａｓｉｆｉｅｒꎻｃｏａｌｂｌｅｎｄｉｎｇꎻｅｔｈｙｌｅｎｅｇｌｙｃｏｌꎻｍｅｔｈａｎｅｄｏｉ:１０.３９６９/ｊ.ｉｓｓｎ.１００４－８９０１.２０１５.０５.０１０㊀㊀我国在世界上已率先实现了煤制乙二醇(ＣＯ气相催化合成草酸酯和草酸酯催化加氢合成乙二醇)成套技术的工业化应用ꎮ煤制乙二醇路线系通过ＣＯ气相偶联合成草酸酯ꎬ草酸酯再加氢制取乙二醇ꎮ实践表明:草酸酯转化率可达１００％ꎬ乙二醇选择性高于９５％ꎮ由于石油资源的短缺和天然气资源相对丰富ꎬ因而开发以合成气为基础的各种新乙二醇生产工艺引人关注ꎬ更是受到各化工企业的看好ꎮ河南能源化工集团新乡中新化工甲醇项目一期设计年产３０万ｔ甲醇ꎬ二期配套年产２０万ｔ乙二醇项目ꎮ甲醇和乙二醇项目配套设计２台气化炉ꎬ气化炉设计压力４.０ＭＰａ(ｇ)ꎬ单炉投煤量７２０ｔ/ｄꎮ项目自２００８年２月开工建设ꎬ２０１０年４月进入设备安装阶段ꎬ２０１１年６月设备进入单体试车ꎬ２０１１年９月进入联动试车ꎬ２０１１年１１月１０日气化炉一次投料成功ꎮ装置投产后乙二醇原料气ＣＯ中的ＣＨ４含量较高ꎮ为了解决此难题ꎬ先从航天炉入炉原料煤着手ꎬ通过试烧不同煤源地㊁掺烧煤等方法ꎬ从源头上降低合成气中ＣＨ４含量ꎮ1㊀我国煤炭分类我国煤炭资源品种齐全ꎮ在已查明的煤炭资源中ꎬ按变质程度分ꎬ有褐煤㊁低变质烟煤(长焰煤㊁不黏煤㊁弱黏煤)㊁中变质烟煤(气煤㊁肥煤㊁焦煤㊁瘦煤)㊁贫煤和无烟煤ꎻ按煤种分ꎬ分为烟煤和无烟煤２大类ꎮ其中烟煤分为炼焦烟煤(贫瘦煤㊁瘦煤㊁焦煤㊁肥煤㊁气煤㊁１/３焦煤㊁气肥煤)和一般烟煤(贫煤㊁长焰煤㊁不黏煤㊁弱黏煤㊁１/２中黏煤)ꎮ４大煤种生产比例见图１ꎮ全国煤类统计汇总见表１ꎮ作者简介:段志广(１９８０年－)ꎬ男ꎬ河南杞县人ꎬ２０１５年毕业于中国矿业大学化工学院化学工程专业ꎬ硕士ꎬ工程师ꎬ新乡中新化工有限责任公司副总经理及总工ꎬ现主要从事煤的深加工及其净化的技术管理工作ꎮ７３图１㊀４大煤种生产量比例表１㊀全国煤类统计汇总煤类褐煤长焰煤不黏煤弱黏煤气煤肥煤资源量/亿ｔ１３２３.１０１５１３.２４１６４３.２１１７６.１１１２７８.８４３７３.４９煤类焦煤瘦煤贫煤无烟煤未分类资源量/亿ｔ６９５.４８４４４.８７６０３.５６１１９０.８０９５８.８０比例/％６.８２４.３６５.９２１１.６７９.４０2㊀航天炉煤种适应性分析２.１㊀工艺介绍(１)磨煤系统ꎮ本系统由磨煤㊁惰性气体㊁粉煤过滤３个单元组成ꎬ将原煤研磨成合格的粉煤ꎮ(２)粉煤加压机输送系统ꎮ将磨煤系统研磨合格的粉煤ꎬ通过粉煤储罐㊁粉煤储罐过滤器㊁粉煤锁斗㊁粉煤给料罐经过氮气输送ꎬ将粉煤输送至气化炉中ꎮ(３)气化及洗涤系统ꎮ磨煤系统生产的合格粉煤经加压与空分生产的氧气ꎬ由粉煤烧嘴喷入气化炉ꎬ在４.０ＭＰａ(ｇ)压力㊁１４００~１７００ħ高温下充分混合ꎬ进行部分氧化反应ꎬ生产以氢气㊁一氧化碳㊁二氧化碳为主要成分的合成气ꎮ经降温㊁增湿㊁除尘后送去下游工序ꎮ(４)渣及灰水处理系统ꎮ气化过程产生的黑水送去闪蒸㊁沉降系统ꎬ以达到除去灰渣㊁回收热量及黑水再生循环使用的目的ꎮ２.２㊀工艺运行情况该项目采用航天粉煤加压气化技术㊁低水气比耐硫宽温变换技术㊁低温甲醇洗脱硫脱碳技术和５Ａ分子筛型变压吸附工艺ꎬ制取高纯ＣＯ和Ｈ２作为生产乙二醇的原料气ꎮ变压吸附装置要求原料气组分为(按体积比)ＣＯꎬ３０％~３３％ꎻＨ２ꎬ６５.８１％~６８.８１％ꎻＣＯ２ꎬɤ５０ｍｇ/ｍ３ꎻＮ２＋Ａｒꎬ１.１０％ꎻＣＨ４ꎬɤ０ ０６％ꎻ甲醇ꎬ０.０２％ꎻ总硫ꎬɤ０.１ｍｇ/ｍ３ꎮ气化装置在试生产运行期间原料气的主要成分为:ＣＯꎬ３１ １６％ꎻＨ２ꎬ６６.９５％ꎻＣＯ２ꎬ１０.１０ｍｇ/ｍ３ꎻＮ２＋Ａｒꎬ１ ５０％ꎻＣＨ４ꎬ０.３６％ꎻ甲醇ꎬ０.０２％ꎻ总硫ꎬ未检出ꎮ由于原料气中甲烷与设计值偏差高达６倍ꎬ致使ＣＯ产品中甲烷含量达到１.３５％ꎬ已严重影响到乙二醇装置的负荷率和生产成本ꎮ结合中新化工航天炉的实际情况(高温区极不易挂渣㊁水冷壁采用ϕ８９不锈钢３２１卷制而成ꎬ相对应力大)ꎬ只能烧相对高灰熔点的原料煤(年代相对老的烟煤)以降低原料气中的甲烷含量ꎮ经不断的调整煤种㊁煤质和优化工艺操作ꎬ重点试烧了神木煤㊁神木和彬县掺混煤㊁彬县煤㊁下沟煤等一些煤种ꎬ并对气化炉试烧期间的运行情况㊁合成气组分㊁滤渣和滤饼残碳含量㊁千标方有效气耗原煤㊁千标方有效气耗氧量及灰水运行情况进行了分析ꎬ取得了初步成效ꎬ选定了现阶段适用的原料煤ꎮ试烧煤煤质常规分析(干燥粉煤)见表２ꎬ不同煤种试烧后粗煤气的成分对比见表３ꎬ不同煤种试烧后炉渣㊁滤饼中的残炭对比见表４ꎬ不同煤种试烧后渣水水质分析对比见表５ꎬ不同煤种试烧时气化炉的运行情况见表６ꎮ表２㊀试烧煤煤质常规分析(干燥粉煤)煤种全水/％灰分/％挥发分/％固定碳/％发热量/ｋＪＴ１/ħＴ２/ħＴ３/ħＴ４/ħ神木煤１.１３１４.６０３１.８９５２.３８２２.３７１１３６１２２０１２３２１２４７神木ʒ彬县(１ʒ１)０.９５１４.６４３３.６０５０.８１２２.２８１１５７１２３０１２６５１２８０彬县煤０.６０１４.９９２７.６６５６.７５２３.６７１２５３１３２３１３３５１３５０下沟煤１.１３１１.８９２９.５２５７.４６２４.３８１２４０１２９５１３１５１３３０黄陵煤０.９７２４.０３２６.３６４８.４６２３.００１２９７１３２６１３２９１３４５表３㊀不同煤种试烧后粗煤气的成分对比煤种Ｈ２/％ＣＯ/％ＣＯ２/％Ｎ２/％ＣＨ４/％神木煤２７.５０５７.２６１３.８００.８９０.５５神木ʒ彬县(１ʒ１)３１.２９５７.２７１０.４５０.５９０.４０彬县煤２９.５３５９.８２９.７７０.７１０.１７下沟煤２４.６２６５.８９８.７００.６３０.１６黄陵煤２７.３５５８.１１１２.５３１.４５０.５６表４㊀不同煤种试烧后炉渣㊁滤饼中的残炭对比项目神木煤/％神木ʒ彬县(１ʒ１)/％彬县煤/％下沟煤/％黄陵煤/％炉渣５.０６５.９７３８.９７２１.３９４６.７０滤饼４４.８７３９.１０６５.０９５４.７３６６.７６表５㊀不同煤种试烧后渣水水质分析对比煤种ｐＨ电导/(μｓ ｃｍ－１)浊度/ＮＴＵ氨氮/(ｍｇ Ｌ－１)硬度/(ｍｇ Ｌ－１)碱度/(ｍｇ Ｌ－１)氯离子/(ｍｇ Ｌ－１)悬浮物/(ｍｇ Ｌ－１)神木煤８.９２４１１９３７.２５１０４.２０２５６７.９２４２０.６０４０９.３６７１神木ʒ彬县(１ʒ１)８.４５３５１０５５.００１５３.６５１６１９.２３４６３.５７２８９.０３６８彬县煤８.４０３１１６６２.００６９.３７１７４３.３４４８８.１９４３４.０９６８下沟煤７.８５２２１１５７.００１１２.９３１１１６.１４３７２.９０２８７.３３４７黄陵煤８.３５３１６３５７.００７６.７０１７８９.００４９５.１４４３３.１５７４８３ 化肥设计２０１５年第５３卷表６㊀不同煤种试烧时气化炉的运行情况煤种主要运行情况神木煤气化炉工况运行较为稳定ꎬ气化炉炉膛挂渣效果较好ꎬ炉膛温度测点均在６００ħ以下ꎬ气化炉盘管密度在７５０ｋｇ/ｍ３左右ꎬ汽包产气量０.８ｔ/ｈꎬ渣口压差控制在<２５ｋＰａꎬ干基合成气产量５７０００Ｎｍ３/ｈ神木ʒ彬县(１ʒ１)气化炉炉膛温度测点局部出现波动ꎬ最高点波动至１０００ħꎬ经过优化调整后ꎬ均能控制在８００ħ以下ꎬ盘管密度在７２０~７５０ｋｇ/ｍ３左右ꎬ汽包产气量１.２ｔ/ｈꎬ渣口压差控制在<２５ｋＰａꎬ干基合成气产量５４０００Ｎｍ３/ｈ左右彬县煤气化炉炉膛温度测点波动较大ꎬ在６００~１５００ħ之间ꎬ炉温难以控制ꎬ造成气化炉运行工况波动较大ꎬ易出现垮渣现象ꎬ盘管密度在６８０~７５０ｋｇ/ｍ３左右ꎬ汽包产气量在１~４ｔ/ｈ之间波动ꎬ渣口压差上下波动范围较大ꎬ一般４０ｋＰａ左右ꎬ波动大时ꎬ有时达到６０ｋＰａ左右ꎬ干基合成气产量４６０００Ｎｍ３/ｈꎬ并出现水冷壁泄漏事故下沟煤气化炉炉膛温度测点较为正常ꎬ炉温在２００~６００ħ之间ꎬ炉温波动范围不大ꎬ气化炉运行较为平稳ꎬ盘管密度在７５０~７８０ｋｇ/ｍ３左右ꎬ汽包产气量０.５~１ｔ/ｈ之间ꎬ渣口压差较为稳定ꎬ一般<３０ｋＰａꎬ干基合成气产量较高ꎬ基本上控制在５４０００Ｎｍ３/ｈ左右黄陵煤气化炉炉膛温度测点波动较大ꎬ炉温在６００~１５３３ħ之间ꎬ炉温难以控制ꎬ造成气化炉运行工况波动较大ꎬ易出现垮渣现象ꎬ盘管密度在６７０~７３０ｋｇ/ｍ３左右ꎬ汽包产气量在１.５~５ｔ/ｈ之间波动ꎬ渣口压差上下波动范围较大ꎬ一般在４５ｋＰａ左右ꎬ干基合成气产量４４０００Ｎｍ３/ｈ２.３㊀试烧的运行总结(１)通过煤质分析和粗煤气分析对比可以看出:有效降低粗煤气中甲烷含量的途径之一是使用较高灰熔点的煤种ꎬ提高反应温度ꎮ(２)通过试烧时气化炉运行情况的分析对比可以看出:高灰熔点的煤不易在气化炉水冷壁上形成渣层ꎬ起不到 以渣抗渣 的作用ꎬ炉温波动大ꎬ极易烧坏气化炉水冷壁ꎮ(３)对比下沟煤㊁彬县煤和黄陵煤ꎬ灰熔点相差不大ꎬ但是下沟煤试烧时气化炉比较稳定ꎬ而彬县煤㊁黄陵煤表现为气化炉不稳定ꎬ炉温波动大ꎮ可以推断ꎬ下沟煤的操作窗口较宽ꎬ便于操作ꎮ(４)通过煤质分析和炉渣㊁滤饼中残炭的分析对比不难看出ꎬ灰熔点高的煤在炉内燃烧不充分ꎬ残炭较多ꎮ(５)通过渣水水质的分析对比可知ꎬ下沟煤试烧后的渣水更容易处理ꎬ为装置长周期运行奠定了坚实的基础ꎮ3㊀结语通过以上５种煤炭在中新化工气化炉装置上的试烧对比分析可以得出:在对气体成分中甲烷含量要求较低和装置长周期较经济运行的情况下ꎬ使用下沟煤较为理想ꎬ可以有效地从源头控制合成气中ＣＨ４含量ꎬ有利于后工段ＣＯ的提纯ꎬ大大地降低了ＣＯ提纯装置的负荷ꎬ节约了生产成本ꎮ但是在下沟煤使用过程中如何进一步提高碳的转化率仍是一个问题ꎮ收稿日期:２０１５－０８－２４行业信息亿鼎煤化工项目航天煤气化单炉负荷升至１２４％２０１５年９月７日ꎬ航天工程公司亿鼎年产３０万ｔ合成氨㊁３０万ｔ乙二醇项目实现提产ꎮ项目采用了２套３２００/３８００型航天粉煤气化装置ꎬ单系统原设计能力为有效气量１０５０００Ｎｍ３/ｈꎬ本次提产后有效气量达到１３００００Ｎｍ３/ｈꎬ投煤量增至７６~８０ｔ/ｈ(入炉干粉煤)ꎬ氧量３７０００Ｎｍ３/ｈꎬ约为设计产能的１２４％ꎮ亿鼎项目粉煤加压气化装置是航天工程公司ＥＰＣ总承包项目ꎬ于２０１１年８月开工建设ꎬ２０１４年９月完成装置中交ꎮＡ㊁Ｂ航天炉分别于２０１４年１１月２７日㊁２０１４年１２月２日完成投料试车ꎬ首次开车后即转入长周期稳定运行ꎮ该项目因在原有设计上增加了１套２０万ｔ/ａ甲醇装置ꎬ若装置全部投产对有效气的需求量将增加５万Ｎｍ３/ｈꎮ２０１５年５月业主提出扩产需求ꎬ鉴于该项目采用的３２００/３８００炉型具有２０００ｔ/ａ投煤量的能力ꎬ公司技术人员经过核算ꎬ对原有气化装置相关系统进行了局部改造ꎬ在气化炉及主要系统不变的情况下ꎬ满足了亿鼎项目提升产能的需要ꎬ为业主节省了投资ꎬ实现了效益最大化ꎮ(本刊通讯员)９３ 第５期段志广㊀航天炉煤种适应性分析。