航天炉运行现状及煤种适应性分析
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。
浅析煤质对航天炉运行的影响
［收稿日期］2013-09-30［作者简介］童维风，男，安徽凤台人，助理工程师，从事航天炉煤气化工作。
浅析煤质对航天炉运行的影响童维风（安徽晋煤中能化工股份有限公司，安徽临泉236400）［中图分类号］TQ 052.71［文献标志码］B ［文章编号］1004－9932（2014）03－0012－03我公司气化车间原料气的制备采用的是航天炉粉煤加压气化技术，根据实际情况选择适合航天炉经济、稳定运行的煤种一直是我们努力的任务和方向。
通过对原煤水分、灰分、挥发分、固定碳、灰熔点、热值等指标的分析，可以对煤质的性质做出初步判断，确定其应用的范围，达到充分、高效利用煤资源，提高企业经济效益的目的。
1水分对气化过程的影响根据煤中水分的结合状态，分为内在水分、外在水分和结晶水3大类。
水分对气化过程影响主要体现在以下几方面。
（1）干燥粉煤用的热风炉燃料气消耗增加为满足粉煤的加压输送，避免在输送和贮存过程中产生结块、架桥，磨煤机干燥单元必须控制合格的粉煤水分含量，一般要求粉煤水分含量≤2%（质量分数，下同）。
为控制合格的粉煤水分，对于制出相同质量的粉煤，水分越高的原煤消耗量就越多，用于原煤干燥的燃料气消耗量也就越多。
根据我公司的实际情况，通过估算，每烘干1t 水，需耗燃料气约263m 3，我公司的2套气化装置的日投煤量在1600t 左右，若原煤水分增加1%，则每天多耗燃料气4208m 3。
（2）磨机功耗增加原煤水分越高，对于磨出水分合格的相同质量的煤粉，所需要的原煤量也就越多，磨机的功耗和磨损就会增加。
（3）煤单耗增加对于气化来说，原煤中的水分增加，也就相对降低了煤中的有效成分，从而增加了原料煤的消耗。
总之，原料煤中的水分越低越好。
因此，要严格控制原料煤的水分，同时原料煤要堆放在煤棚中，避免外来水分进入煤中。
2灰分对气化过程的影响灰分指煤样在规定条件下完全燃烧后所得的残留物。
从气化反应角度来说，灰分在气化反应中是有害而无用的物质，不参加化学反应，也不产生合成气的有效成分，灰分熔融要消耗热量，增大比氧耗和比煤耗。
航天炉煤种适应性分析
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。
粉煤加压气化炉系统运行问题浅析
粉煤加压气化炉系统运行问题浅析中能公司目前使用的航天炉又名HT-L粉煤加压气化炉。
航天炉的主要特点是具有较高的热效率（可达95%）和碳转化率（可达99%）；气化炉为水冷壁结构，能承受1500℃至1700℃的高温；对煤种要求低，可实现原料的本地化。
粉煤气化技术的气化室炉体均为水冷壁/耐火材料复合结构,根据不同的炉型分为垂直管结构和盘管结构,利用管内的水或蒸汽强制冷却作用带走熔融炉渣的热量,使其附着在气化室内壁,在耐火材料表面形成稳定的固渣层一熔融层一流动层的热阻结构,使得在气化炉运行期间耐火材料不与高温熔渣直接接触,实现“以渣抗渣”的工艺,从而达到气化炉长寿命运行的目标。
本文旨在将实际运行过程中存在的粉煤输送，激冷室液位异常，灰水处理等问题和应对解决方法进行剖析。
关键词：粉煤加压气化；航天炉；粉煤输送；激冷室液位异常；灰水处理1、气化炉结构组成及作用气化炉作为整套气化装置的重要设备，主要由两部分组成，分别是燃烧室和激冷室。
工艺烧嘴将氧气、蒸汽和粉煤喷射至燃烧室内迅速雾化并发生部分氧化反应，反应放出大量热，生成以CO+H2为主要成分的粗合成气，在高温的作用下，煤中的灰分会变成液态的渣然后从燃烧室流入到激冷室内，粗合成气经过激冷室的初步除尘和降温后，粗煤气会和气化后的水蒸气一起离开气化炉激冷室，经过激冷降温后的灰渣可以通过排渣系统排出气化炉。
2、常见问题分析2.1、粉煤输送不稳定，粉煤管线流量波动或出现断流。
2.2、气化炉渣口堵塞，激冷室易积灰导致液位过高或过低。
2.3、灰水系统处理难度大，水质不稳定。
3、针对以上三点问题逐条进行分析解决3.1、粉煤输送不稳定，粉煤管线流量波动或出现断流。
3.1.1、原因分析：3.1.1.1、伴热系统设计不合理，设备伴热效果差，粉煤容易板结堵塞粉煤调节阀，造成粉煤流量出现波动。
3.1.1.2、粉煤袋式过滤器顶部由于设计存在缺陷会造成雨水等进入粉煤系统设备影响伴热效果，从而导致粉煤结块，不利于粉煤的输送。
现役热电联产锅炉宽煤种适应性研究
现役热电联产锅炉宽煤种适应性研究摘要：我国煤炭生产和消费的地域分离，增加了消费地煤炭供应的不稳定性和煤质波动性。
拓宽热电联产锅炉煤种适应性，实现对非设计煤种的安全和经济利用，是近年来热电联产机组急需解决的关键技术问题。
关键词：煤种适应性；热电联产；低热值烟煤一、锅炉运行问题及对策1、锅炉概况该热电联产锅炉为WDLZ240/9.8-2型高压参数、单锅筒、自然循环、全钢构架Π型布置的固态排渣煤粉炉。
设计煤种为无烟煤，采用球磨机、中间储仓、热风送粉的制粉系统，制粉系统乏气携带10%的极细煤粉通过三次风喷口进入炉膛。
燃烧器采用百叶窗式水平浓淡燃烧器，四角切向布置，假想切圆直径为608mm。
喷口布置形式从下至上为2-1-2-1-2-1-2-3，二次风喷口均等布置。
在主燃烧器三次风上方一定距离布置SOFA燃烧器，包括SOFA1、SOFA2两层喷口，其旋向与主燃烧器旋向相反，切圆直径347mm并且可调节大小。
2、锅炉运行问题及对策现役锅炉运行中主要面临以下问题：（1）日常用煤煤质波动较大，入炉煤低位发热量在16.5-24MJ/kg（收到基）之间变化；入炉煤挥发分含量较高，干燥无灰基含量超过11%，高于设计煤种。
（2）针对煤质大范围波动，现有燃烧器调节能力不足；满负荷时炉膛出口O2含量较低，飞灰可燃物偏高，锅炉效率较低。
（3）市场调研发现几种高挥发分、低热值的劣质烟煤，量大、价低并且运输便利，是比较理想的替代煤种；由于缺乏该锅炉与烟煤的适应性研究与评判，该厂未能开展煤种替换，燃料成本无法得到降低。
针对现有浓淡分离燃烧器调节能力不足的问题，提出采用开缝顿体燃烧器替换现有燃烧器，提高锅炉应对煤质大范围波动的调节能力，减少飞灰含碳量，提高锅炉效率。
通过对锅炉燃烧器的改造，拓宽至劣质烟煤的燃烧，降低燃料成本，提升企业效益。
开缝钝体燃烧器利用回流区分级着火燃烧机制，如图1所示，1%的浓煤粉从钝体斜表面小孔进入回流区首先着火，点燃从钝体中缝进入的二级风粉（带粉量10%），二级风粉燃烧在回流区形成稳定的高温点火源，点燃钝体两侧的主流风粉（带粉量89%）。
入炉煤质对航天炉运行影响的探讨
入炉煤质对航天炉运行影响的探讨摘要: 总结了干煤粉气流床气化工艺对煤质的具体要求，并介绍了航天炉粉煤加压气化工艺流程特点。
结合安徽晋煤中能化工股份有限公司航天炉粉煤加压气化示范装置运行实际，系统地阐述了煤质参数变化对粉煤气化工艺的影响，并提出了应对措施。
关键词: 气化炉；煤质；灰分；黏温特性；干煤粉气流床。
1、工艺简述航天炉示范装置由磨煤及干燥单元、粉煤加压及输送单元、气化及洗涤单元、渣水处理及回收单元和气化公用工程系统组成，工艺流程为经盘式磨煤机研磨筛选的合格粉煤进入袋式过滤器。
在袋式过滤器风粉分离后的煤粉经螺旋输送机输送到常压粉煤储罐储存。
粉煤加压及输送单元采用低温甲醇洗单元分离出的CO 2气体为输送载气。
煤粉锁斗通过周期性的低高压变化操作，将常压粉煤储罐的粉煤间歇性地送入到粉煤给料罐中。
给料罐内的粉煤通过三条粉煤管线进入气化炉顶部的一体化烧嘴。
在粉煤进入烧嘴的同时，O 2和高压蒸气也被送入气化炉烧嘴处。
三股物料在烧嘴射流作用下进入气化炉并充分混合和反应，生成以CO 和H 2为主要成分的粗合成气。
气化炉作为核心设备是决定煤质适应性优劣的关键。
航天炉为单嘴顶置式结构，采用水冷壁内衬以渣抗渣，构建了单喷嘴顶置式直流射流流场；该炉型能适应大部分煤种，原煤适应性强，，更能满足高灰熔点、高灰分劣质煤的高效气化需要。
该流场由射流区、回流区和旋流区组成，具有中上部炉温略低、下部靠近渣口处炉温较高的温度场分布特性，有效促使渣口处熔渣顺畅排出，从而强化了其对高灰熔点、高灰分劣质煤的适应性，生成的熔渣和高温合成气从渣口流出经过下降管进入洗涤冷却室降温。
淬冷后的熔渣沉积在激冷室底部成为粗渣，定期通过渣锁斗排入渣池，并被捞渣机捞出，运出气化界区。
在激冷室完成初级洗涤后的粗合成气依次进入混合器和旋风分离器，进行二级洗涤分离以除去较大粒度的杂质; 然后再进入洗涤塔进行第三级洗涤除尘，以进一步除去较小粒度的细灰，从而达到灰质量浓度＜ 1.5 mg/m 3 的要求; 随后送出气化界区，进入后续的变换单元。
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。