航天炉介绍

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HT-L粉煤气化装置的技术特性
HT-L粉煤气化工艺与当今世界先进煤气化技术的性能比较
项 目 HT–L
330～360 89～91 >99 80～83 ～95 干粉,气体输送 10年,每6个月维修头部 水冷壁结构简单，属圆筒盘管 型，水路简单，易制造，寿命 >10年，副产中压饱和蒸汽 气化原料煤几乎函盖从褐煤到 无烟煤的所有煤种，可以实现 原料煤本地化
比氧耗 (Nm3/KNm3) 有效气成分 CO+H2(%) 碳转化率(%) 冷煤气效率(%) 煤气化热效率 (%) 原料煤输送形式 烧嘴寿命 水冷壁或耐火砖 寿命
原料煤的适应性
对煤种要求高（灰熔 点低于1250度，成浆 性好）,无法实现原料 煤本地化 低
电耗
低
低
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HT-L粉煤气化装置的技术特性
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主要技术参数指标
1 煤粉组成（设计煤种）
元素组成 H2O ASH C H O CL S N Kg/Kmol 18.0153 56.0774 12.0110 1.0079 15.9994 35.4527 32.0660 14.0067 收到基 Wt% 6.730 21.600 63.270 3.490 2.623 0.007 1.362 0.917 无水基 Wt% 0.000 23.159 67.836 3.742 2.812 0.008 1.460 0.984 无灰基 Wt% 8.584 0.000 80.702 4.452 3.346 0.009 1.737 1.170 无水\灰基 Wt% 0.000 0.000 88.280 4.870 3.660 0.010 1.9001-26
主 要 内 容
1 国内煤气化技术的发展现状 2 HT-L粉煤气化装置的技术特性 3 4 5 6 主要技术参数指标 工艺流程 关键设备结构及应用
项目的经济性分析
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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～ 4.0 MPaA 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。
命20年，烧嘴头部局部维护时间6月一次。
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HT-L粉煤气化装置的技术特性
密闭式盘管水冷壁辐射室结构，设计寿命20年 优点：⒈水流量分布均匀 “四进四出”结构可以保证管程流阻分布均匀。 ⒉控制盘管内水汽化率，调节炉内热平衡 水汽化率6.5%，蒸汽产量 ～22000Kg/H（满负荷）。 ⒊ 盘管焊接接头少 单根直管可达12m。 ⒋盘管轴向热膨胀量较小 盘管热应力分析表明，径向热膨胀量6mm。 ⒌多组冷却水盘管便于维护和更换 烧嘴盘管、渣口盘管分别进水，易于调节和更换 ⒍制造加工工艺成熟 专用盘管热弯、焊接、组装、检验生产线。
煤的燃烧低位发热值 6300 Kcal/Kg
以蒸汽形式 回收热值
损失热值 5%
13%
合成气可 燃烧热值 82%
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主 要 内 容
1 国内煤气化技术的发展现状 2 HT-L粉煤气化装置的技术特性 3 4 5 6 主要技术参数指标 工艺流程 关键设备结构
项目的经济性分析
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HT-L粉煤气化装置的技术特性
急冷、水浴式合成气冷却及洗涤方案，可靠性好
优点：⒈技术方案成熟可靠 Texaco工艺成熟结构，理论分析和模拟计算结果与实际 情况符合很好。 ⒉对急冷环有成熟的工程业绩和分析数据 对急冷环结构有长期的研究，形成独有的急冷环技术。 ⒊合成气急冷效果明显 降低合成气流速、保持液膜厚度有助于急冷。 ⒋除渣、除灰效果明显 水浴比喷淋、气体降温更有利于合成气中固相的除去 ⒌合成气中增加的饱和水可直接用于变换工序
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HT-L粉煤气化装置的技术特性
“自我修复式”耐火材料结构，维护量少 优点：⒈ “自我修复式”耐火材料结构，提高材料的使用寿命 水冷壁外可以形成稳定的固渣层3～5mm，“以渣抗渣”， 抵抗气体和熔渣的冲刷和磨损 ⒉水冷壁降低耐火材料的蚀损率 保证SiC材料的使用温度＜1400℃，保证高温强度不降低 ⒊耐火材料的组合结构，降低炉膛散热损失 炉内向外依次有液渣、固渣、 SiC耐火材料、水冷壁、惰 性气体保护层、高铝不定型耐火材料、外保温层，散热损失小 ⒋耐火材料的选材具有低的气孔率、较高的高温强度、较 好的热稳定性 不定型耐火材料最大粒径小于4mm，高温耐压强度 ≥85N/mm2，永久热变形≤0 .73%，有效的不定型结构设计 ⒌ 耐火材料的施工、养护、维护和更换方便，价格低
Shell
330～360 89～93 >99 80～83 96 干粉,气体输送 10年,每1.5年维修头部 水冷壁呈多段竖管排列，水 路复杂，合金钢材质，制造 难度大，寿命>10年，副产 中压饱和蒸汽和过热蒸汽 气化原料煤几乎函盖从褐煤 到无烟煤的所有煤种，可以 实现原料煤本地化 因有激冷气压缩机和反吹气 压缩机,所以电耗较高
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HT-L粉煤气化装置的技术特性
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。 ⒍烧嘴的设计寿命大大延长 水冷夹套式烧嘴冷却方案，可保证烧嘴长周期运行稳定可靠。设计寿
煤粉计算高热值(收到基)
27200 KJ/Kg
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主要技术参数指标
比煤耗量、比氧耗量随炉膛温度的变化（固定进煤量、蒸汽进量）
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主要技术参数指标
辐射室出口主要气体成分随炉膛温度的变化（固定进煤量、蒸汽进量）
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热力计算及温度场模拟
炉管、渣层传热计算模拟
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HT-L粉煤气化装置的技术特性
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℃。
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HT-L粉煤气化装置的技术特性
燃烧效率高、环保性能好
优点：⒈冷煤气效率、热效率都高于湿法工艺 控制煤粉进料水含量降低能量消耗，冷煤气效率比湿法提 高10％，热效率提高6％ ⒉高温煤气化，C转化率高于湿法工艺 C转化率≥99.5%，比湿法工艺提高1%，降低固渣排放 ⒊纯氧燃烧，比常压炉降低空气排烟损失 额定工况热效率不小于95% ⒋盘管冷却水副产中压蒸汽 回收炉内燃烧热量3~5% ⒌控制N2进炉量，可以降低NOx的排放 固气比达12:1，载气量较少 ⒍废水有害成分极少，生化处理后可直接排放；固渣捕集 完全，可用做建筑材料或深埋，对环境无其他污染。
北京航天动力研究所 （一院十一所）
固液渣层温度场
管壁、渣钉、SiC附近温度场
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主要技术参数指标
空分装置技术性能
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HT-L粉煤气化装置的技术特性
连续运行时间长、生产调幅能力强
优点：⒈采用成熟的工艺路线 充分吸收现有煤化工工艺及粉煤锅炉成熟技术，生产工艺 流程容易打通，降低投资风险和研制周期； ⒉关键设备有大量的工程业绩和专业制造厂家 Texaco 炉、燃烧器、水冷壁等都已国产化和在其他类似 的工业产品中使用，产品的质量可以保证 ⒊粉煤燃烧器的使用周期长 烧嘴头部的冷却条件比Texaco 炉好，冷却盘管降低烧嘴 头部的局部温度，可以延长材料的使用寿命 ⒋粉煤燃烧器更换维护方便 ⒌炉膛操作比Shell 炉方便 单烧嘴的点火、燃烧负荷调节、控制系统都比多烧嘴优越 ⒍水冷壁提高耐火材料的使用寿命，更换维护简便
Texaco
410～430 78～81 >98 71～76 86 水煤浆,泵输送 每1.5个月维修头部 昂贵的耐火砖只能用 一年，不产蒸汽
GSP
330～360 89～91 >99 80～83 ～90 干粉,气体输送 10年,每6个月维修头部 水冷壁结构简单，属圆筒 盘管型，水路简单，易制 造，寿命>10年，但只副 产低压蒸汽 气化原料煤几乎函盖从褐 煤到无烟煤的所有煤种， 可以实现原料煤本地化