航天粉煤加压气化装置灰水降硬减排工艺研究
航天炉粉煤加压气化技术探究_
（５）航天炉技术的应用缩短了项目的建设周期 通过查阅相关资料可知，航天炉粉煤加压气化技术的应用能
够大大缩短项目建设的周期。比如说，安徽临泉化工股份有限公 司就只耗用了 ２４ 个月完成了项目的建设与安装调试，这速度是 壳牌粉煤气化技术无法比拟的。
1.航天炉粉煤加压气化技术必须使用适应性较强的原料煤 航天炉粉煤加压气化装置经过试烧之后，试烧人员观察得
知，原料煤粒度会对碳的转化过程造成影响，另外，如果原料煤含
有的水分过高就会降低 Ｕ１２００ 单元煤粉的输送效率，如果原料煤
内部的灰分较少，试烧过后渣就无法顺利挂在水冷壁上，因而航
天炉内部无法拥有稳定的保护渣层。综上所述，航天炉粉煤加压
气化技术必须要使用适应性较强的原料煤。 2.应用此技术缩短了开停车的时间，提高了负荷升降的速度 应用航天炉粉煤加压气化技术之后，通过对装置的运行情况
进行观察，装置操作人员观察到开停车时间大大缩短，并且负荷
升降的速度得以提高。主要表现在如下两个方面：一、应用航天
炉技术之后停车到开车这一段过程最多只需消耗两个小时；二、
在投料的时候，要想使气化炉负荷从 ４０％增加到 １００％也最多消
耗两小时。上述两点都大大降低了物料的消耗数量，并用最少的
资源合成最优质的氨产品。 3.应用此技术能提高监控的安全性和便捷性 与其他煤制合成气工艺相比，航天炉技术将火焰检测器转换
成高清晰度的摄像头，通过摄像头，监控人员就可以通过总控制
室的显示屏得知航天炉中的情况，与火焰检测器相比，摄像头的
应用大大提高了监控的安全性和便捷性。 三、航天炉的结构特征
航天粉煤加压气化技术的研究
航天粉煤加压气化技术的研究作者：刘才来源：《西部论丛》2019年第01期摘要：本文首先论述了有关航天粉煤加压气化装置建设及开车情况，之后对航天粉煤加压气化成套技术的有关工艺流程作了阐述，并对主要设备——气化烧嘴与气化炉的特点、原理进行了分析。
此项技术目前在朝节能化、大型化方向发展，也正在得到市场愈来愈广泛的肯定与认可。
关键词：发展应用示范装置烧嘴气化炉航天粉煤加压控制系统前言随着我们国家国民经济的腾飞式增长，市场对化工产品的需求也愈来愈大，在我国化学工业中，以煤为原料的煤化工将占有愈来愈重要的地位。
一、装置建设及开车情况（一）安徽晋煤中能化工股份有限公司装置项目的鉴定情况2009年9月15日，安徽晋煤中能化工股份有限公司与北京航天煤化工工程公司开展的72h性能考核；装置顺利通过，2009年10月下旬，在中国石油化工协会组织的现场考核中装置顺利通过；安徽晋煤中能化工股份有限公司的相关装置在2009年10月底通过中国石油化工协会组织的鉴定。
如下为考核期间的运行指标：碳转化率98%；有效气产率 l.6447m3/kg煤；合成气产率1.767m3/kg煤；有效气成分93.1%。
比氧耗300-310m3/1000m3（CO+H2）比煤耗608kg/1000m3（CO+H2）此装置操作不复杂、方便维护，较广的煤种适应性，运行成本与投资费用不高，气化炉的故障率低，开工率高。
（二）装置的运行情况2010年，安徽晋煤中能化工股份有限公司该装置年计划生产15.85万t甲醇，实际生产18.30万t甲醇，完成整年计划的115.5%；实际消耗25.47万t原料煤，折标煤1.13t，平均吨甲醇耗1.392t原料煤。
2010年，安徽晋煤中能化工股份有限公司气化装置计划运行317d，实际累计运行338 d，开工率大于90%，完成整年计划的106.6%，最高日产601t甲醇，日均产量560t甲醇，生产比较稳定。
二、主要工艺流程航天煤气化装置主要包含渣及灰水处理单元、气化及合成气洗涤单元、粉煤加压及输送单元、磨煤及干燥单元。
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。
水煤浆气化装置灰水系统除硬技术探究
水煤浆气化装置灰水系统除硬技术探究摘要：近年来，随着我国经济的不断发展和社会的不断进步，各个领域都有了一定上的技术提升。
这些化肥生产的公司也在生产的装置上，以及技术上进行了相应的改变。
随着我国节能环保的不断推出，以及绿色发展的不断进行水煤浆气化系统结垢装置方面存在的问题，严重的干扰的相关企业的正常发展。
下面将结合河南的某化肥公司进行水煤浆气化装置中灰水槽的钙含量以及硬度进行相应的分析，同时，针对三种除应技术进行对比，分别包括电絮凝除硬技术、酸性气除硬技术以及膜吸收除硬技术，通过对比后最终选用的处理技术为酸性气除硬技术。
关键词：水煤浆；灰水系统；除硬技术引言：用于水煤浆气化工艺可以更好地利用资源，为企业创造更多的经济效益，因此备受关注。
但是在水煤浆气化灰水系统的运行中发现，水煤浆企划装置系统存在着严重的结垢问题。
为了更好地解决存在的污垢问题，维持系统的长时间稳定运转，提高企业的经济效益，就要对灰水系统的除硬技术进行研究，在原有的雏鹰基础上进行相应的提升，降低水煤浆气化装置长时间的结垢难题。
下面将对水煤气化装指灰水系统除应技术进行相应的研究和分析，并提出自己的观点，以供相关企业参考。
一、水煤浆气化灰水系统1.1水煤浆气化灰水系统中存在的问题由于我国能源分布存在着缺少石油天然气，但存在着丰富的煤的特点，因此，基于我国的能源分布更好地利用煤炭资源，降低在使用过程中的污染问题，是现阶段符合我国国情发展以及能源多元化的重要手段，利用一定的技术进行煤炭资源的清洁利用处理，是推动我国能源更好地利用以及经济发展的重要手段。
这其中最常出现的就是水煤浆气化灰水系统的使用。
但水煤浆气化灰水系统的应用过程中还存在着大量的问题。
由于在水煤浆系统运行的初期所需要的补水量非常大，系统经过一次脱盐用的水量高达每小时125立方米，这个过程中，造成氨水的量消耗的极大，同时，在废水排除系统外管道出现了严重的腐蚀和结垢现象。
这些问题主要表现在以下几个方面：（1）水煤浆系统的系统补水和系统的各处冲水所需要用的水量巨大。
粉煤加压气化煤气化设备的节能减排效益分析
粉煤加压气化煤气化设备的节能减排效益分析煤炭作为一种传统能源，一直以来都是人们生产生活中不可或缺的重要资源。
然而，煤炭的燃烧产生的二氧化碳等温室气体的排放，对环境造成了严重的影响。
为了减少煤炭的污染排放，并提高能源利用效率，粉煤加压气化煤气化设备应运而生。
本文将对粉煤加压气化煤气化设备的节能减排效益进行分析和探讨。
首先，粉煤加压气化煤气化设备具有较高的热效率和能源转化效率。
在传统的燃煤发电中，燃烧煤炭的能源利用率往往只有30%左右。
而粉煤加压气化煤气化设备通过气化反应，将煤炭转化为合成气，再利用合成气发电，能源利用效率可达到60%以上。
这意味着同样一定数量的煤炭，粉煤加压气化煤气化设备能够产生更多的电能，从而实现了节能的效果。
其次，粉煤加压气化煤气化设备的气化过程能够实现二氧化碳的捕捉和利用。
在传统的燃煤发电中，燃烧煤炭会产生大量的二氧化碳排放到大气中，对全球变暖产生了重要影响。
而粉煤加压气化煤气化设备通过气化过程，能够将二氧化碳固定在合成气中，然后进行二氧化碳的分离和利用。
这不仅减少了二氧化碳的排放量，还可以将二氧化碳用于产化学品、油田增油、植物温室气体、冷藏食品和医疗用途等领域，增加了二氧化碳的经济价值。
此外，粉煤加压气化煤气化设备还可以实现燃煤污染物的减排。
在传统的燃煤发电中，煤炭的燃烧会产生大量的硫化物、氮氧化物和颗粒物等污染物，对空气质量和人体健康造成极大的威胁。
然而，粉煤加压气化煤气化设备利用气化反应将煤炭转化为合成气，污染物在气化过程中可以得到较好的控制。
通过合理的气化工艺和设备设计，可以实现硫化物、氮氧化物和颗粒物的减排，有效地改善了大气环境质量。
最后，粉煤加压气化煤气化设备还具有灵活性和可持续性的优势。
粉煤加压气化煤气化设备可以直接利用各种煤炭资源，包括无烟煤、褐煤、矿山煤、煤泥等。
这些煤炭资源广泛分布，能够满足不同地区和不同需求的能源供应。
同时，粉煤加压气化煤气化设备可以与可再生能源技术结合，如太阳能、风能等，形成混合能源系统，进一步提高能源利用效率和节能减排效益。
航天炉粉煤气化装置循环水系统节能减排改造
航天炉粉煤气化装置循环水系统节能减排改造高俊强宝丰循环经济工业基地甲醇厂气化车间，宁夏银川 750411摘要：由150kt/a甲醇装置和200kt/a合成氨装置所使用的航天炉粉煤气化装置中对其循环水系统的水质要求比较高，那么则需要控制更加稳定、其循环水水质质量更高的循环水系统，但因为循环水系统受现有条件的制约，控制循环水的质量的最好办法就是加大系统的补水量和排污量。
关键词：航天炉粉煤气化装置；循环水系统；节能减排中图分类号：TQ545 文献标识码：A 文章编号：1671-5810(2015)50-0244-021 循环水系统运行现状为航天炉粉煤气化装置配套的2#循环水系统补水使用一次水作为水源，一次水不经处理直接补入循环水系统。
目前，循环水的浓缩倍数控制在2～3倍。
2套循环水系统总保有水量为7400m3［5600+1800=7400(m3)］，循环量为16000m3/h［12000+4000=16000(m3/h)］;为保持水质的稳定，向循环水中定期、定量加入杀菌剂、缓蚀阻垢剂、硫酸等药剂，且控制合适的排污量。
加药处理后的循环水因生产需要一部分通过设备反冲洗和过滤装置排污至生产水沟，造成浪费水资源，所以提高循环水的利用率，实现节能增效，建设环保、节约型企业变得尤为重要。
(1)一次水和循环水的水质见表1；(2)循环水系统蒸发损失量及排污量；E=Δt×Ｒ/580(简化计算式)；D=(0．2%～0．5%)Ｒ；B=E/(K－1)；式中:E—蒸发损失量，m3/h；D—风吹损失量(飞溅、雾沫夹带)，m3/h；Ｒ—系统循环水量，m3/h；B—系统排污量，m3/h；Δt—进/出冷却塔循环冷却水温度差，℃；K—浓缩倍数注:总硬度、钙硬度、总碱度以碳酸钙(总硬度、钙硬度用mmol/L值乘以100，总碱度用mmol/L值乘以50)计。
根据公式和中能公司的实际情况可得:Δt=10℃，循环水系统总循环水量为Ｒ=16000m3/h，2 气化装置运行过程中的问题和优化措施2.1 灰水水质差2.1.1 原因:受气化用煤的经济性制约，在气化装置运行中煤种更换频繁，引起灰水水质波动，给灰水处理带来很大的困难，加重了灰水系统结垢，气化装置因系统积灰、结垢被迫停车的现象也时有发生。
航天炉粉煤加压气化装置运行及改进总结
连 续运 行最 长 时 间 ３ ７ ｄ ； ２ ０ １ ４年 至 今 ， 连续 运 行 最长时间 １ ６ ０ ｄ 。
改进 措施 ： 更换 文 丘里 洗涤 器 内件 ， 将 文 丘里
洗涤 器 喷淋水 改 为 洗 涤塔 给料 泵 提 供 ， 抽 取 汽 提 塔 的水 对 合 成 气 进 行 洗 涤 。增 大 系 统 黑 水 排 放 量， 洗涤 塔黑 水 排 放量 由原 来 的 ３ ０ ｍ ／ ｈ提 高 至
工 建设 ； ２ ０ １ ２年 １ ２月 １ ８ 日气 化 炉 一 次 点 火 成 功； ２ ０ １ ３年 ３月 ６ 日一 次 顺 利 联 动 开 车 ， 实 现 了
煤 气 化 和净 化 生 产 工 艺 流 程 全 线 贯 通 。２ ０ １ ２年 气 化炉 合计 运行 １ ３ ｄ ； ２ ０ １ ３年气 化 炉运 行 时 间 总
小氮肥
第４ ３卷
第 ３期
２ ０ １ ５年 ３月
航 天 炉 粉 煤 加 压 气 化 装 置 运 行 及 改 进 总 结
孟 广银 吴文 慧 王志 勇 林翠 华 陈振伟 王 爱云
（ 瑞 星集 团股份 有 限公 司 山 东 东平 ２ ７ １ ５ ０ ０ ）
１ 气化装 置总体运行情况
更换 脱 毒剂 而 停 车 ； 误 操 作 停 车 １次 ， 占７ ． １ ％，停
循环管路 中没有设计 用冷却水对液 压油进行冷
却， 导 致运 行过 程 中液压 油温 度持 续偏 高 ， 甚 至高
达８ Ｏ 。
了装 置 的运行 稳 定性 。
２ ． ２ 渣 池渣 锁 斗排渣 现场 溢水
原因 ： 渣 池泵 的容 积太 小 ， 流量 不能 满足 实际
生产 的需 求 。
航天炉粉煤加压气化技术浅析
第2期 2010年3月中 氮 肥M Sized N itrogenous Fertilizer Prog ress No 2M ar .2010而上分别是A 型、B 型、C 型,C 型上部为原有的2块多孔板。
改造后的尿素合成塔投入运行后,效果十分明显,C O 2转化率提高了3%,达到66%~68%。
2 一吸塔改造一吸塔是水溶液全循环法尿素装置的心脏设备,其挖潜改造主要有3个方面: 增加一吸系统的热平衡能力; 加大精洗段能力; 增大鼓泡吸收段容积,提高鼓泡段吸收效果。
2号尿素系统原 1000mm 一吸塔采用的是泡罩塔盘,在满负荷生产时,主要存在一吸塔精洗段温度偏高、液位偏高且波动较大、容易超温等问题,一吸塔顶部及底部回流氨加入量较大。
为满足和适应高负荷的生产强度,对一吸塔进行了泡罩塔盘与DL 型塔盘相结合的改造。
DL 型塔盘的技术特点是当大气量通过塔盘元件(罩帽)时能形成部分吸收液体循环使用,可解决气液比过大的不利因素。
原一吸塔设计为9块(层)塔盘,为增大鼓泡段分离空间,取消了最下层的泡罩板,因此还剩8块板。
改造时将下面的4块泡罩塔盘改用宁波远东化工科技有限公司生产的DL 型塔盘,上面的4块板仍保留。
DL 型塔盘与泡罩塔盘共同作用,取长补短,解决了传统塔盘气液比大时阻力增大、生产能力受到限制的矛盾,加大了精洗段和鼓泡段的吸收能力,使一吸塔的操作控制进一步稳定,为装置增产降耗奠定了基础。
3 结束语烟台巨力化肥有限公司2号尿素系统利用宁波远东化工科技有限公司的几项专利技术改造后,装置C O 2转化率提高,降低了生产系统的消耗,达到了稳产、低耗的目的,尿素产量提高,最高日产可达到550,t 为企业的发展奠定了良好的基础。
航天炉粉煤加压气化技术浅析孙永才,刘 伟(安徽临泉化工股份有限公司,安徽临泉 236400)[中图分类号]TQ 546 [文献标识码]B [文章编号]1004-9932(2010)02-0018-03[收稿日期]2009 09 02[作者简介]孙永才(1981 ),男,安徽阜南人,气化车间工艺员,工程师。
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航天粉煤加压气化装置灰水降硬减排工艺研究
为解决航天粉煤加压气化装置灰水硬度高易结垢的问题，设计出一种灰水降硬减排工艺，对该工艺通过工业项目进行论证。
该工艺创造性的提出将汽提塔前变换冷凝液直接引出一部分导入沉降槽参与灰水软化处理，从而最大限度的利用厂区内的废液，降低整体方案药剂花费，实现经济效益最大化。
通过节水可产生直接经济效益1500万元/年，而且应用该工艺后系统硬度可常年维持在500mg/L 以下，有效减少业主因系统结垢开停车、垢片清理的费用，这一隐形经济效益简单核算为300万元/年。
标签：灰水；降硬；工艺
1 前言
气化装置回用灰水硬度高导致系统结垢的问题在新型现代煤化工企业中普遍存在，该问题对系统整体安全和长周期稳定运行造成了巨大影响。
有国内项目通过选用分散剂来缓解系统结垢现象，但随着系统水质浓缩，钙硬度上升后超出阻垢分散剂的能力，而且分散剂高温分解后效果大减，即使加大药剂量也不能起到阻垢的作用，且对后期的絮凝造成影响[1]；也有项目通过控制煤种来控制系统水硬度从而减少外排水量；大部分项目采用加大外排水量的方法，给厂区环保带来巨大压力。
本文针对现有灰水处理系统基础上进行研究改进，研发出了灰水降硬减排处理工艺。
2 工艺研究
航天粉煤加压气化装置所排灰水中的硬度主要以Ca2+为主，碱度以HCO3-为主，通过加入Na2CO3、NaOH或Ca（OH）2等药剂可有效降低灰水硬度[2]。
虽然投加Na2CO3软化方法最为简单有效，但其成本较高。
大部分化工厂都存在着大量的生产废液，合成氨厂中的变换冷凝液中含有大量OH-，可作为碱度参与降硬反应。
本研究提出NaOH或Ca（OH）2+变换冷凝液的降硬减排方案，以Na2CO3作为补充，可在降低处理成本处理的同时合理利用厂区液体废弃物。
以加入NaOH或Ca（OH）2软化灰水进行化学反应分析，灰水中Ca2+的化学方应比较复杂，随着Ca2+与HCO3-的比值变化而产生不同的化学反应。
当Ca2+：HCO3-≤1时只需投加与Ca2+含量相当的NaOH即可去除Ca2+，并减小HCO3-在灰水中的含量；当Ca2+：HCO3->1时需投加与HCO3-相当的NaOH、Ca2+与HCO3-含量差值的Na2CO3。
在投加足量NaOH、Na2CO3后，理论上灰水中的Ca2+可被完全去除。
因灰水中还有溶解的CO2、Al3+、Fe3+等干扰物质与NaOH反应，且上述函数关系是建立在所有物质完全反应之上的[3]，需加入比硬度更高的碳酸根量。
因此，建议每次换煤后对灰水进行加药量实验，确认因干扰物质和反应速率而需多投加的药剂量。
修正函数关系为：
当硬度：碱度≤1时，m（NaOH）= m（硬度）+a，
当硬度：碱度>1时，m（NaOH）= m（碱度）+a，
m（Na2CO3）= m（硬度）-m（堿度）+b，
a=4～6mmol/L，b=1～2mmol/L。
根据气化灰水的水质特点及系统对水质的要求，选用的工艺应着重于硬度、浊度的去除。
航天粉煤加压气化装置现有黑水处理流程为：采用管道混合器添加絮凝剂后在沉降槽中进行重力沉降，沉降后的灰水经溢流堰溢流至灰水槽，添加分散剂循环利用。
为降低费用，降低a或b值，减少投加药剂量，选择部分黑水进行处理。
航天粉煤加压气化装置黑水系统分流出部分黑水依次进入取样池、反应池，进行软化处理后进入沉降槽中心筒。
设置碱剂加药装置四台，实现连续精确加药。
将变换冷凝液通往除氧器，导致系统水碱度过高，高钙、高碱的环境造成系统结垢。
变换冷凝液含有大量的碳酸氢根、碳酸根可以利用，而不通过汽提直接导入沉降槽还可节约一部分蒸汽费用。
为此，可将汽提塔前变换冷凝液直接引出一部分导入沉降槽参与灰水软化处理。
本研究所提出的软化工艺可有效保证系统硬度常年维持在500mg/L以下，有效减少业主因系统结垢开停车、垢片清理的费用，进而产生巨大的经济效益。
加药计算公式如下：
1）已运行项目初期启动：
2）项目运行过程中：
3 应用分析
该工艺创造性的提出利用汽提塔前变换冷凝液进行灰水软化处理，充分利用厂区内的废液，降低整体方案药剂花费，实现经济效益最大化。
该工艺已在部分项目进行应用，年节水160万吨，通过节水可产生直接经济效益1500万元/年。
应用该工艺后系统硬度可常年维持在500mg/L以下，有效减少业主因系统结垢开停车、垢片清理的费用。
这一隐形经济效益简单核算为300万元/年。
而由于外排水量减少，还可减小污水处理、脱盐水站的建设规模与运行费用。
参考文献：
[1]董进，方辉，李慧，潘莉.高炉煤气洗涤水零排放水处理技术研究[J].冶金动力，2017（10）：56-58.
[2]赵洪贵，陈朋伟，庄小波.废水降低硬度后回用实践[J].硫酸工业，2017
（08）：35-37.
[3]高全财.浅析水处理技术的现状与应用[J].山东工业技术，2017 （19）：56.
作者简介：康洪强（1986-），男，山东滕州人，硕士研究生，工程师，研究方向：工业水处理方向。