氣化爐型-航天爐教材課件

氣化爐型—航天爐氣化爐型—航天爐1一、簡介二、工藝介紹三、關(guān)鍵設備四、特點五、技術(shù)參數(shù)六、現(xiàn)狀七、風險

目錄一、簡介目錄2一、簡介長期以來，國內(nèi)缺乏自主的粉煤加壓氣化技術(shù)，國內(nèi)煤化工不能大規(guī)模地發(fā)展引進國外技術(shù)選用德士古煤氣化技術(shù)，無法實現(xiàn)原料煤的本地化；選用殼牌煤氣化技術(shù)的投資又太大。所以，開發(fā)具有自主知識產(chǎn)權(quán)的高效、潔凈、煤種適應性廣的國內(nèi)煤氣化技術(shù)，一直是業(yè)界的夢想。航天爐又名HT-L煤粉加壓氣化爐

，是借鑒荷蘭SHELL、德國GSP、美國TEXACO煤氣化工藝中先進技術(shù)，配置自己研發(fā)的盤管式水冷壁氣化爐而形成的一套結(jié)構(gòu)簡單、有效實用的煤氣化工藝。一、簡介長期以來，國內(nèi)缺乏自主的粉煤加壓氣化技術(shù)，國內(nèi)煤化工3

氣化爐的核心部件是氣化爐燃燒噴嘴，該噴嘴必須具有超強的耐高溫特性，這個特性要實現(xiàn)起來難度較大。而與此類似，火箭上天時噴嘴所經(jīng)受的溫度也很高，而且比氣化爐燃燒噴嘴要經(jīng)受的溫度高得多。如果把航天技術(shù)“嫁接”到煤化工產(chǎn)業(yè)，那就有點像殺雞用上宰牛刀，技術(shù)難度上是沒有問題的。

航天長征化學工程股份有限公司（簡稱“航天工程公司”）前身為北京航天萬源煤化工工程技術(shù)有限公司，主營業(yè)務是以航天粉煤加壓氣化技術(shù)為核心，專業(yè)從事煤氣化技術(shù)及關(guān)鍵設備的研發(fā)、工程設計、技術(shù)服務、設備成套供應及工程總承包。航天工程公司目前擁有自主知識產(chǎn)權(quán)的航天（HT-L）粉煤加壓氣化技術(shù)，該技術(shù)可廣泛應用于煤制合成氨、煤制甲醇、煤制烯烴、煤制乙二醇、煤制天然氣、煤制油、煤制氫、IGCC發(fā)電等領(lǐng)域。氣化爐的核心部件是氣化爐燃燒噴嘴，該噴嘴必須具4二、工藝介紹HT-L粉煤氣化技術(shù)工藝原理為原料煤經(jīng)過磨煤、干燥后，用N2進行加壓輸送，將粉煤輸送到氣化爐燒嘴。干煤粉（80℃）、純氧氣（200℃）、過熱蒸汽（420℃）一同進入氣化爐氣化室，瞬間發(fā)生升溫、揮發(fā)分裂解、燃燒及氧化還原等物理和化學過程。生成的1400℃～1600℃的合成氣經(jīng)過冷卻后，出氣化爐的溫度為210℃～220℃，再經(jīng)過文丘里洗滌器增濕、洗滌，和洗滌塔進一步降溫、洗滌，產(chǎn)出溫度約為204℃、粉塵含量小于10×10-6的粗合成氣。二、工藝介紹HT-L粉煤氣化技術(shù)工藝原理為原料煤經(jīng)過磨煤、干5HT-L粉煤氣化爐為航天粉煤加壓氣化裝置核心、關(guān)鍵專利設備。粉煤、氧氣蒸汽按一定比例通過燃燒器進入氣化爐，在氣化室中進行燃燒氣化反應，生成的含有高溫熔渣的粗合成氣，一部分高溫熔渣掛在復合水冷壁上，形成穩(wěn)定的抵抗高溫的渣層，其余熔渣和粗合成氣進入激冷室。粗合成氣在激冷室中被激冷水激冷降溫，并蒸發(fā)水蒸氣到飽和，同時熔渣迅速固化，通過分離裝置實現(xiàn)合成氣、液態(tài)水、固渣的分離。合成氣通過管口輸出進入后續(xù)工段，主要成分為一氧化碳和氫氣。固渣通過排渣口進入破渣機中，并斷續(xù)排出。含有細灰的黑水通過管口進入渣水處理系統(tǒng)。HT-L粉煤氣化爐為航天粉煤加壓氣6工藝系統(tǒng)介紹1、磨煤與干燥系統(tǒng)

磨煤與干燥系統(tǒng)的工藝流程、運行原理、控制參數(shù)都與SHELL工藝相同，兩套系統(tǒng)一開一備，單套能力35噸/小時，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。沒有單獨的石灰石加入系統(tǒng)，只是利用皮帶秤通過比值調(diào)節(jié)將粒狀石灰石加到輸煤皮帶上，一塊進入磨煤機研磨。

2、加壓輸送系統(tǒng)

加壓輸送系統(tǒng)的工藝流程、運行原理、控制參數(shù)都與SHELL工藝相同，目的是將制出的合格煤粉利用壓差輸送至氣化爐進行燃燒氣化。不同是V1205下面是三條腿，三條線輸送，到燒嘴處匯合從燒嘴環(huán)隙呈螺旋狀噴入爐膛。

工藝系統(tǒng)介紹73、氣化及凈化

燒嘴設計同GSP，采用單燒嘴頂燒式氣化，氣化爐采用TEXACO激冷工藝，氣化爐升壓到1MPa時，煤粉及氧、蒸汽混合以一定的氧煤比進入氣化爐，穩(wěn)壓1小時掛渣，爐膛內(nèi)設置有8個溫度檢測點，可以作為氣化溫度的參考點，也可以判斷掛渣的狀態(tài)。設計氣化溫度1400-1600℃，氣化壓力4.0MPa。熱的粗煤氣和熔渣一起在氣化爐下部被激冷，也由此分離，激冷過程中，激冷水蒸發(fā)，煤氣被水蒸汽飽和，出氣化爐為199℃，經(jīng)文丘里洗滌器、洗滌塔洗滌后，194℃、固體含量小于0.2mg/m3的合成氣送去變換。

4、渣及灰水處理系統(tǒng)

渣及灰水處理系統(tǒng)的工藝流程、運行原理、控制參數(shù)都與TEXACO工藝相同。渣經(jīng)破渣機，高壓變低壓鎖斗，排到撈渣機，進行渣水分離，水回收處理利用；灰水經(jīng)高壓閃蒸、真空閃蒸后到沉降池，清水作為激冷水回收利用，漿水經(jīng)真空抽濾后制成濾餅。

3、氣化及凈化

燒嘴設計同GSP，采用單8四、關(guān)鍵設備氣化壓力：4MPa氣化溫度：1400—1700℃設計爐型能力：42000Nm3/h（CO+H2）單爐能力：20000—75000Nm3/h（CO+H2）爐體材料：15CrMoR+316L水冷盤管材料：15CrMoHT–L粉煤氣化爐四、關(guān)鍵設備氣化壓力：4MPaHT–L粉煤氣化爐9關(guān)鍵設備物料名稱狀態(tài)正常流量kg/s最大流量kg/s溫度℃

壓力Mpa

煤粉固7.769.3804.1氮氣氣體0.670.89804.1氧氣氣體6.296.921804.15蒸汽氣體0.240.693005.0液化氣氣體0.14200.3點火氧氣氣體0.67200.4氣化燒嘴關(guān)鍵設備物料名稱狀態(tài)正常流量最大流量溫度壓力煤粉固7.76910關(guān)鍵設備破渣機序號使用單位數(shù)量(臺)應用時間備注1上海焦化廠194.12德士古2浩良河化肥廠2+104.4德士古3德州化肥廠2+304.10德士古4金陵化肥廠304.10交貨德士古5南京大化1+105.2交貨德士古6上?；萆?05.3訂貨德士古7湖北雙環(huán)104.3交貨殼牌8柳州化工105.3交貨殼牌9云天化105.4訂貨殼牌10云占化105.5訂貨殼牌關(guān)鍵設備破渣機序號使用單位數(shù)量(臺)應用時間備注1上海焦化廠11關(guān)鍵設備熱風爐（惰性氣體發(fā)生器）№工程名稱主要技術(shù)參數(shù)及項目概況交付日期用戶名稱124萬噸復合磷肥裝置磷銨干燥機熱風爐1.熱負荷：（200～500）×104Kcal/h2.熱風溫度：343℃3.熱風流量：7500m3/h19911995江西貴溪化肥廠湖北黃麥嶺化工集團公司224萬噸復合磷肥裝置磷銨干燥機熱風爐1.熱負荷：（430～550）×104Kcal/h2.熱風溫度：270℃3.熱風流量：10000m3/h1997銅陵磷銨廠336萬噸復合磷肥裝置磷銨干燥機熱風爐1.熱負荷：500×104Kcal/h2.熱風溫度：90～135℃3.熱風流量：50000~135000m3/h1999寧波東海復合肥有限公司420萬噸復合磷肥裝置磷銨干燥機熱風爐1.熱負荷：（100～200）×104Kcal/h2.熱風溫度：120～150℃3.熱風流量：90100m3/h2000巴基斯坦ENGRO化學工程公司515萬噸復合磷肥裝置磷銨干燥機熱風爐1.熱負荷：（150～500）×104Kcal/h2.熱風溫度：120～150℃3.熱風流量：110000m3/h2000福建永安智勝化工聯(lián)合公司630萬噸復合磷肥裝置干燥機熱風爐1.熱負荷：（150～450）×104Kcal/h2.熱風溫度：120～350℃3.熱風流量：176470m3/h2002河南省中原大化有限責任公司730萬噸復合磷肥裝置干燥機熱風爐1.熱負荷：（150～550）×104Kcal/h2.熱風溫度：120～350℃3.熱風流量：206470m3/h2004中國石油寧夏石化公司化肥廠關(guān)鍵設備熱風爐№工程名稱主要技術(shù)參數(shù)及項目概況交付用戶名稱112關(guān)鍵設備黑水調(diào)節(jié)閥、煤粉閥、煤粉調(diào)節(jié)閥、煤粉換向閥、鎖渣閥用戶口徑壓力等級主要材質(zhì)上線時間數(shù)量魯南化肥廠4″600Lb1Cr18Ni9Ti、碳化鎢93年2臺上海焦化總廠4″600LbIncoloy825、碳化鎢94年4臺6″600LbIncoloy825、碳化鎢96年4臺黑龍江浩良河化肥廠4″600LbIncoloy825、碳化鎢04年4臺6″600LbIncoloy825、碳化鎢04年4臺10″150LbIncoloy825、碳化鎢04年4臺中石化金陵化肥廠4″600LbIncoloy825、碳化鎢04年4臺6″600LbIncoloy825、碳化鎢04年4臺8″150LbIncoloy825、碳化鎢04年4臺目前正在為下列用戶：陜西神木甲醇廠、南京化學工業(yè)公司化肥廠、上海焦化總廠生產(chǎn)黑水調(diào)節(jié)閥產(chǎn)品，其中南化公司化肥廠的閥門最高單級壓降達8MPa，閥體及內(nèi)件材料為超級雙相鋼2507和碳化鎢硬質(zhì)合金。關(guān)鍵設備用戶口徑壓力等級主要材質(zhì)上線時間數(shù)13關(guān)鍵設備型號流量m3/h揚程m入口壓力bar(G)電機功率kW數(shù)量使用日期/廠家CSB-Wy2035337.5493/魯南化肥廠100130297542726417.5404/浩良河化肥廠22012041132425802018.5298/天津堿廠25206715297/渭河化肥廠3217417.52已交/柳州化肥廠21947415521627427.54已交/陜西神木220140431325452141116已交/金陵化肥廠22012041132945206718.51已交/渭河化肥廠4001406722011521417.5３已交/山西豐喜2408841132３激冷水循環(huán)泵鎖斗循環(huán)泵關(guān)鍵設備型號流量揚程入口壓力電機功率kW數(shù)量使用日期/廠家C14關(guān)鍵設備立式高速泵型號流量m3/h揚程m轉(zhuǎn)速r/min電機功率kW首批使用年代GSB-L13~100200~19204800~2370045~1321992GSB-L23~60100~5805000~141795.5~371993GSB-L33~100200~19209400~23700160~315關(guān)鍵設備立式高速泵型號流量揚程轉(zhuǎn)速電機功率kW首批使用年代G15關(guān)鍵設備臥式高速泵型號流量m3/h揚程m轉(zhuǎn)速r/min電機功率kW首批使用年代GSB-W20.5~2870~5006159~295445.5~221988GSB-W33~50150~5506700~901822~551991GSB-W510~120300~17007000~16000160~3151993關(guān)鍵設備臥式高速泵型號流量揚程轉(zhuǎn)速電機功率kW首批使用年代G16四、特點航天爐的優(yōu)點1、具有較高的熱效率（可達95%）和碳轉(zhuǎn)化率（可達99%）；2、氣化爐為水冷壁結(jié)構(gòu)，能承受1500℃至1700℃的高溫；3、對煤種要求低，可實現(xiàn)原料的本地化；4、擁有完全自主知識產(chǎn)權(quán)，專利費用低，關(guān)鍵設備已經(jīng)全部國產(chǎn)化，投資少，生產(chǎn)成本低。據(jù)專家測算，應用航天爐建設年處理原煤25萬噸的氣化工業(yè)裝置，一次性投資可比殼牌氣化爐少3億元，比德士古氣化爐少5440萬元；每年的運行和維修費用比殼牌氣化爐少2500萬元，比德士古氣化爐少500萬元。它與殼牌、德士古等國際同類裝置相比，有三大優(yōu)勢：一是投資少，比同等規(guī)模投資節(jié)省三分之一；二是工期短，比殼牌爐建設時間縮短三分之一；三是操作程序簡便，適應中國煤化工產(chǎn)業(yè)的實際，易于大面積推廣。四、特點航天爐的優(yōu)點17缺點問題：1、航天爐系統(tǒng)聯(lián)鎖多，特別試車時，數(shù)據(jù)變動有可能造成跳車。2、多種因素會導致爐溫超溫，燒壞耐火材料甚至盤管。3、由于操作不穩(wěn)定等因素，會造成粗渣、濾餅中殘?zhí)亢枯^高。4、粗渣和濾餅中含水量較高，后續(xù)處理較為困難，一般無法回收。5、水處理系統(tǒng)不太完美，水溫較高，易造成濾布變形跑偏或打折損壞濾布，兩級閃蒸不如三級閃蒸。6、副產(chǎn)蒸汽為飽和蒸汽，如需用過熱蒸汽只能降壓使用，給全廠的蒸汽平衡帶來一定困難。缺點問題：18五、技術(shù)參數(shù)HT-L粉煤氣化裝置對煤種的一般要求:HT-L粉煤氣化工藝對煤種的適應性廣泛，從較差的褐煤、次煙煤、煙煤到石油焦均可作為氣化的原料。即使是高灰分、高水份、高硫的煤種也能使用。但從經(jīng)濟運行角度考慮，并非所有煤種都能夠獲得好的經(jīng)濟效益。因此，使用者應該認真細致地選擇合適的煤種，在滿足設計要求的前提下，保證裝置的穩(wěn)定運行。五、技術(shù)參數(shù)HT-L粉煤氣化裝置對煤種的一般要求:19目前航天長征公司根據(jù)不同用戶的需要，主要提供三種不同的爐型，三種爐型基本結(jié)構(gòu)相同，主要區(qū)別在日投煤量的差異。1、2800型氣化爐直徑：2.8-3.2米；氣化爐高度：14.5米；氣化壓力：4.0MPa；日投煤量：～750噸（與煤種有關(guān)）；（CO+H2）有效氣產(chǎn)量：40000-51000Nm3/h（根據(jù)要求確定）。2、3200型氣化爐直徑：3.2-3.8米；氣化爐高度：19.5米；氣化壓力：4.0MPa；日投煤量：～1500噸（與煤種有關(guān)）；（CO+H2）有效氣產(chǎn)量：80000~11000Nm3/h（根據(jù)要求確定）。3、4000型氣化爐直徑：4.0米；氣化爐高度：24.5米；氣化壓力：4.0MPa；日投煤量：～2500噸（與煤種有關(guān)）；（CO+H2）有效氣產(chǎn)量：140000-180000Nm3/h（根據(jù)要求確定）。目前航天長征公司根據(jù)不同用戶的需要，主要提供三種不同的爐型，20煤種分析項目數(shù)據(jù)范圍總水（AR；%）4.5~30.7灰分（%；MF）5.7~35.0含氧（%；MF）5.3~16.3總硫（%；MF）0.3~5.2總氯（%；MF）0.01~0.41Na2O（%；onAsh）0.1~3.1K2O(%;onAsh)0.1~3.3CaO(%;onAsh)1.2~23.7Fe2O3(onAsh)5.9~27.8SiO2(%;onAsh)24.9~58.9AL2O3(%;onAsh)9.5~32.6高熱值（MJ/kg;MF）22.8~33.1煤種分析項目數(shù)據(jù)范圍211、水分煤中水分包括外表水和內(nèi)存水，他們屬于化合水部分，游離水也是煤中水分的一部分。外表水是煤粒表面的水分，來源于機械采煤的潤濕，露天放置或運輸中的雨水，防止自然飛灰的灑水。煤的外表水對氣化雖然沒有影響，但外表水高會增加運輸費用。對磨煤時可能因水分高使原煤倉下煤不暢，外表水分不穩(wěn)定還易造成煤干燥系統(tǒng)熱能量消耗的波動，從而使燃料氣量和助燃風量增加提高了成本。外表水突然增大，煤干燥系統(tǒng)為保證如爐中水儲量的穩(wěn)定，就要增大燃料的消耗，造成原料浪費及污染環(huán)境。外水的高低與采煤、貯存、運輸方式有關(guān)，通過人的努力是可以改變的。因此應盡量降低外水表含量，以節(jié)省開支且方便操作。內(nèi)存水是煤的內(nèi)在水分，即煤的結(jié)合水，以化學態(tài)形式存在于煤中。煤的內(nèi)水高，同樣會增加運輸費用。更重要的是，去除內(nèi)水要比去除外表水消耗更多的加熱燃料。因此，內(nèi)水越高，送入氣化爐的粉煤中含水量會增高，水分氣化所消耗的能量增多，粗合成氣中的有效氣體成份降低，氣化效率因此降低，煤耗增加。1、水分222、灰分灰分是煤中不直接參加氣化反應的惰性物質(zhì)，但灰的熔化卻要消耗煤在氣化反應過程中的大量熱。煤灰分含量高，則氣化后的有效氣體成分就少，送入氣化爐同質(zhì)量的煤，灰分高的煤產(chǎn)氣量少，灰渣量大，能耗高。根據(jù)資料介紹。在同樣反應條件下，灰分增加1%，氧增大0.7%~0.8%，煤耗增大1.3%~1.5%，灰分越高氣化煤耗、氧耗越高，灰渣對爐內(nèi)構(gòu)件的沖刷磨蝕越快；另外，灰渣量越大，對輸煤，氣化爐灰渣水處理系統(tǒng)的影響越大，氣化爐及灰渣處理的系統(tǒng)除渣負荷也就越重，對管道和設備的磨蝕也隨之加快。嚴重時會影響氣化爐的正常運行。但由于HT-L粉煤氣化裝置是采用冷壁結(jié)構(gòu)，以渣抗渣，如果灰分含量太低，氣化爐的熱損大，且不利于爐壁的抗渣保護，影響氣化爐的使用壽命。2、灰分233、灰熔點及灰組成HT-L粉煤氣化裝置采用液態(tài)排渣，為保證氣化爐排渣順利。正常操作溫度應高于灰熔點FT（流動溫度）約200℃。如煤灰熔點過高，勢必要求提高氣化操作溫度。提高操作溫度雖然有利于碳轉(zhuǎn)化及氣化爐排渣，但操作溫度過高，輻射室水冷壁散熱量增大，鍋爐蒸汽量也大幅提高，使得冷煤氣效率下降，從而影響氣化爐運行的經(jīng)濟性。因此選擇灰熔點低的煤種，可以降低操作溫度，提高煤的利用效率。另外，如果煤的灰熔點低，操作溫度就可以降低，與高灰熔點煤相比較，無需消耗過多氧與碳反應生成CO2來維持較高的操作溫度。有效氣體的產(chǎn)率就高。對高灰熔點煤，一般可以通過添加助熔劑來改變煤灰的熔融特性，一般為石灰石，但是加石灰要適量，石灰石添加不合適會直接影響氧炭比，過量會形成結(jié)垢對水系統(tǒng)的循環(huán)也是不利的，適量的石灰石以保證氣化爐的正常運轉(zhuǎn)。煤灰主要是由SiO2、AL2O3、CaO、MgO、TiO2及Na2O、K2O等組成。一般而言，煤灰中酸性組分SiO2、AL2O3、TiO2和堿性組分Fe2O3、CaO、MgO、Na2O等的比值越大，灰熔點越高，煤灰組成一般對氣化反應無多大影響，但其中某些組分含量過高會影響煤灰的熔融特性，造成氣化爐渣口排渣不暢或渣口堵塞。3、灰熔點及灰組成24六、現(xiàn)狀濮陽龍宇航天爐平穩(wěn)運行創(chuàng)紀錄截止2012年10月8日，濮陽龍宇甲醇項目航天爐裝置已連續(xù)運行210天，創(chuàng)國內(nèi)同類型氣化爐最長運行周期紀錄。9月份，該公司累計生產(chǎn)成品甲醇15637.67噸，平均日產(chǎn)甲醇504.4噸，是裝置設計負荷的112.1%。而在10月5日生產(chǎn)甲醇556.76噸，創(chuàng)建廠以來日產(chǎn)量最高紀錄?！ぐ不贞辉丛细脑祉椖亢教鞝t點火成功2013年3月22日，安徽昊源20萬噸/年合成氨原料路線改造項目航天爐點火投煤成功，并試運行近六個小時。該項目于2012年初開工建設，目前，該項目二氧化碳壓縮機、空分已開車成功?！x開百萬噸總氨項目尿素裝置投料成功2013年7月3日，由五環(huán)工程設計的河南晉開百萬噸總氨項目40萬噸/年大顆粒尿素（C系列）裝置投料成功。該項目位于河南開封，分兩期同時開工建設4臺航天爐，年產(chǎn)120萬噸合成氨、120萬噸尿素、81萬噸稀硝酸、60萬噸硝酸銨、60萬噸硝基復合肥、20萬噸濃硝酸。項目于2010年4月開工。六、現(xiàn)狀濮陽龍宇航天爐平穩(wěn)運行創(chuàng)紀錄25·滄州正元6080項目氨合成塔運抵現(xiàn)場2013年9月5日，由石家莊正元塔器設備有限公司制造的DN3000氨合成塔運抵滄州正元6080項目施工現(xiàn)場，項目由基礎(chǔ)建設進入設備安裝階段。該項目采用航天爐粉煤加壓氣化技術(shù)，一期工程概算投資43億元。項目規(guī)模為年產(chǎn)60萬噸合成氨、80萬噸尿素。工程計劃2014年4月進入試車條件，8月投入運行?！曳勖簹饣瘜嶒灮芈鋺羯綎|東平縣2013年12月8日，由中化二建承建的晉煤天溪煤制油工程航天爐吊裝就位，該公司造氣工藝技術(shù)改造工程進入了全面安裝階段。該航天爐直徑為3.2米、高度為15.84米、重量為160噸?！ぐ不贞辉春教鞝t加壓氣化首用等溫變換截至2014年5月5日，安徽昊源化工集團世界首套與航天爐配套的等溫變換裝置，已滿負荷平穩(wěn)運行12天，各項指標均達到或優(yōu)于設計要求。該裝置應用于安徽昊源二期18萬噸/年合成氨、30萬噸/年尿素原料路線改造項目。安徽昊源36·60項目分兩期建設，一期18·30裝置已于2013年建成投產(chǎn)?！嬷菡?080項目氨合成塔運抵現(xiàn)場26氣化爐型-航天爐教材課件27氣化爐型-航天爐教材課件28氣化爐型-航天爐教材課件29七、風險HT-L煤粉加壓氣化爐是結(jié)合SHELL、GSP、TEXACO的一些優(yōu)勢特點所開發(fā)的一種爐型，如粉煤干燥、加壓輸送是利用了SHELL技術(shù)；爐內(nèi)輻射段類似于GSP爐，頂端單噴嘴采用的是粉煤分三路進入氣化爐燒嘴的三個粉煤管旋轉(zhuǎn)斜噴進料與GSP環(huán)形噴嘴不同；水冷壁盤管則采用四進四出平行并繞與GSP單管并繞不同；激冷室以下段與TEXACO爐完全相同。認為采用航天爐存在以下風險：★目前SHELL爐在國內(nèi)投運了5套，僅湖北雙環(huán)經(jīng)過半年多的調(diào)試，能連續(xù)運行58天，其余裝置都不能正常運行，還得接受時間的考驗。反映在煤粉輸送上的主要問題是煤粉不能穩(wěn)定地輸送和磨損嚴重等。航天爐的投運可能也會出現(xiàn)類似的問題。七、風險HT-L煤粉加壓氣化爐是結(jié)合SHELL、GSP、TE30★GSP冷壁爐的商業(yè)化裝置目前已運行了十年未換過燒嘴，航天爐燒嘴為規(guī)避侵犯知識產(chǎn)權(quán)進行了從新設計，但未進行工業(yè)化試驗，風險很大?！餁饣癄t的水冷壁，SHELL爐是多段豎管排列，GSP爐則是圓筒單管盤管，設計和制造難度都很大，內(nèi)件（特別是傳熱面）用異型鋼管等材料，目前只能都依賴進口。航天爐水冷壁內(nèi)件的設計和制造能否達到國際水平，很難做出評估，風險很大。★以CO2為輸送氣體的粉煤輸送和氣化，目前還沒有成功的經(jīng)驗和數(shù)據(jù)，存在著一定的風險。★褐煤干燥工藝的不確定性（揮發(fā)分的丟失、能耗等），為用褐煤氣化的經(jīng)濟性提出的挑戰(zhàn)。★氣化爐的開發(fā)需要煤炭、金屬材料、化工流體力學、傳質(zhì)傳熱知識、耐火材料、自動控制等技術(shù)的相互結(jié)合，在國內(nèi)真正擁有知識產(chǎn)權(quán)的大容量先進氣化技術(shù)至今幾乎仍是空白。甘肅省院和航天十一所在國內(nèi)煤化工研究、開發(fā)、設計行業(yè)非一流院、所，填補空白的能力值得質(zhì)疑。★GSP冷壁爐的商業(yè)化裝置目前已運行了十年未換過燒嘴，航天31謝謝收看！謝謝收看！32氣化爐型—航天爐氣化爐型—航天爐33一、簡介二、工藝介紹三、關(guān)鍵設備四、特點五、技術(shù)參數(shù)六、現(xiàn)狀七、風險

目錄一、簡介目錄34一、簡介長期以來，國內(nèi)缺乏自主的粉煤加壓氣化技術(shù)，國內(nèi)煤化工不能大規(guī)模地發(fā)展引進國外技術(shù)選用德士古煤氣化技術(shù)，無法實現(xiàn)原料煤的本地化；選用殼牌煤氣化技術(shù)的投資又太大。所以，開發(fā)具有自主知識產(chǎn)權(quán)的高效、潔凈、煤種適應性廣的國內(nèi)煤氣化技術(shù)，一直是業(yè)界的夢想。航天爐又名HT-L煤粉加壓氣化爐

，是借鑒荷蘭SHELL、德國GSP、美國TEXACO煤氣化工藝中先進技術(shù)，配置自己研發(fā)的盤管式水冷壁氣化爐而形成的一套結(jié)構(gòu)簡單、有效實用的煤氣化工藝。一、簡介長期以來，國內(nèi)缺乏自主的粉煤加壓氣化技術(shù)，國內(nèi)煤化工35

氣化爐的核心部件是氣化爐燃燒噴嘴，該噴嘴必須具有超強的耐高溫特性，這個特性要實現(xiàn)起來難度較大。而與此類似，火箭上天時噴嘴所經(jīng)受的溫度也很高，而且比氣化爐燃燒噴嘴要經(jīng)受的溫度高得多。如果把航天技術(shù)“嫁接”到煤化工產(chǎn)業(yè)，那就有點像殺雞用上宰牛刀，技術(shù)難度上是沒有問題的。

航天長征化學工程股份有限公司（簡稱“航天工程公司”）前身為北京航天萬源煤化工工程技術(shù)有限公司，主營業(yè)務是以航天粉煤加壓氣化技術(shù)為核心，專業(yè)從事煤氣化技術(shù)及關(guān)鍵設備的研發(fā)、工程設計、技術(shù)服務、設備成套供應及工程總承包。航天工程公司目前擁有自主知識產(chǎn)權(quán)的航天（HT-L）粉煤加壓氣化技術(shù)，該技術(shù)可廣泛應用于煤制合成氨、煤制甲醇、煤制烯烴、煤制乙二醇、煤制天然氣、煤制油、煤制氫、IGCC發(fā)電等領(lǐng)域。氣化爐的核心部件是氣化爐燃燒噴嘴，該噴嘴必須具36二、工藝介紹HT-L粉煤氣化技術(shù)工藝原理為原料煤經(jīng)過磨煤、干燥后，用N2進行加壓輸送，將粉煤輸送到氣化爐燒嘴。干煤粉（80℃）、純氧氣（200℃）、過熱蒸汽（420℃）一同進入氣化爐氣化室，瞬間發(fā)生升溫、揮發(fā)分裂解、燃燒及氧化還原等物理和化學過程。生成的1400℃～1600℃的合成氣經(jīng)過冷卻后，出氣化爐的溫度為210℃～220℃，再經(jīng)過文丘里洗滌器增濕、洗滌，和洗滌塔進一步降溫、洗滌，產(chǎn)出溫度約為204℃、粉塵含量小于10×10-6的粗合成氣。二、工藝介紹HT-L粉煤氣化技術(shù)工藝原理為原料煤經(jīng)過磨煤、干37HT-L粉煤氣化爐為航天粉煤加壓氣化裝置核心、關(guān)鍵專利設備。粉煤、氧氣蒸汽按一定比例通過燃燒器進入氣化爐，在氣化室中進行燃燒氣化反應，生成的含有高溫熔渣的粗合成氣，一部分高溫熔渣掛在復合水冷壁上，形成穩(wěn)定的抵抗高溫的渣層，其余熔渣和粗合成氣進入激冷室。粗合成氣在激冷室中被激冷水激冷降溫，并蒸發(fā)水蒸氣到飽和，同時熔渣迅速固化，通過分離裝置實現(xiàn)合成氣、液態(tài)水、固渣的分離。合成氣通過管口輸出進入后續(xù)工段，主要成分為一氧化碳和氫氣。固渣通過排渣口進入破渣機中，并斷續(xù)排出。含有細灰的黑水通過管口進入渣水處理系統(tǒng)。HT-L粉煤氣化爐為航天粉煤加壓氣38工藝系統(tǒng)介紹1、磨煤與干燥系統(tǒng)

磨煤與干燥系統(tǒng)的工藝流程、運行原理、控制參數(shù)都與SHELL工藝相同，兩套系統(tǒng)一開一備，單套能力35噸/小時，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。沒有單獨的石灰石加入系統(tǒng)，只是利用皮帶秤通過比值調(diào)節(jié)將粒狀石灰石加到輸煤皮帶上，一塊進入磨煤機研磨。

2、加壓輸送系統(tǒng)

加壓輸送系統(tǒng)的工藝流程、運行原理、控制參數(shù)都與SHELL工藝相同，目的是將制出的合格煤粉利用壓差輸送至氣化爐進行燃燒氣化。不同是V1205下面是三條腿，三條線輸送，到燒嘴處匯合從燒嘴環(huán)隙呈螺旋狀噴入爐膛。

工藝系統(tǒng)介紹393、氣化及凈化

燒嘴設計同GSP，采用單燒嘴頂燒式氣化，氣化爐采用TEXACO激冷工藝，氣化爐升壓到1MPa時，煤粉及氧、蒸汽混合以一定的氧煤比進入氣化爐，穩(wěn)壓1小時掛渣，爐膛內(nèi)設置有8個溫度檢測點，可以作為氣化溫度的參考點，也可以判斷掛渣的狀態(tài)。設計氣化溫度1400-1600℃，氣化壓力4.0MPa。熱的粗煤氣和熔渣一起在氣化爐下部被激冷，也由此分離，激冷過程中，激冷水蒸發(fā)，煤氣被水蒸汽飽和，出氣化爐為199℃，經(jīng)文丘里洗滌器、洗滌塔洗滌后，194℃、固體含量小于0.2mg/m3的合成氣送去變換。

4、渣及灰水處理系統(tǒng)

渣及灰水處理系統(tǒng)的工藝流程、運行原理、控制參數(shù)都與TEXACO工藝相同。渣經(jīng)破渣機，高壓變低壓鎖斗，排到撈渣機，進行渣水分離，水回收處理利用；灰水經(jīng)高壓閃蒸、真空閃蒸后到沉降池，清水作為激冷水回收利用，漿水經(jīng)真空抽濾后制成濾餅。

3、氣化及凈化

燒嘴設計同GSP，采用單40四、關(guān)鍵設備氣化壓力：4MPa氣化溫度：1400—1700℃設計爐型能力：42000Nm3/h（CO+H2）單爐能力：20000—75000Nm3/h（CO+H2）爐體材料：15CrMoR+316L水冷盤管材料：15CrMoHT–L粉煤氣化爐四、關(guān)鍵設備氣化壓力：4MPaHT–L粉煤氣化爐41關(guān)鍵設備物料名稱狀態(tài)正常流量kg/s最大流量kg/s溫度℃

壓力Mpa

煤粉固7.769.3804.1氮氣氣體0.670.89804.1氧氣氣體6.296.921804.15蒸汽氣體0.240.693005.0液化氣氣體0.14200.3點火氧氣氣體0.67200.4氣化燒嘴關(guān)鍵設備物料名稱狀態(tài)正常流量最大流量溫度壓力煤粉固7.76942關(guān)鍵設備破渣機序號使用單位數(shù)量(臺)應用時間備注1上海焦化廠194.12德士古2浩良河化肥廠2+104.4德士古3德州化肥廠2+304.10德士古4金陵化肥廠304.10交貨德士古5南京大化1+105.2交貨德士古6上海惠生305.3訂貨德士古7湖北雙環(huán)104.3交貨殼牌8柳州化工105.3交貨殼牌9云天化105.4訂貨殼牌10云占化105.5訂貨殼牌關(guān)鍵設備破渣機序號使用單位數(shù)量(臺)應用時間備注1上海焦化廠43關(guān)鍵設備熱風爐（惰性氣體發(fā)生器）№工程名稱主要技術(shù)參數(shù)及項目概況交付日期用戶名稱124萬噸復合磷肥裝置磷銨干燥機熱風爐1.熱負荷：（200～500）×104Kcal/h2.熱風溫度：343℃3.熱風流量：7500m3/h19911995江西貴溪化肥廠湖北黃麥嶺化工集團公司224萬噸復合磷肥裝置磷銨干燥機熱風爐1.熱負荷：（430～550）×104Kcal/h2.熱風溫度：270℃3.熱風流量：10000m3/h1997銅陵磷銨廠336萬噸復合磷肥裝置磷銨干燥機熱風爐1.熱負荷：500×104Kcal/h2.熱風溫度：90～135℃3.熱風流量：50000~135000m3/h1999寧波東海復合肥有限公司420萬噸復合磷肥裝置磷銨干燥機熱風爐1.熱負荷：（100～200）×104Kcal/h2.熱風溫度：120～150℃3.熱風流量：90100m3/h2000巴基斯坦ENGRO化學工程公司515萬噸復合磷肥裝置磷銨干燥機熱風爐1.熱負荷：（150～500）×104Kcal/h2.熱風溫度：120～150℃3.熱風流量：110000m3/h2000福建永安智勝化工聯(lián)合公司630萬噸復合磷肥裝置干燥機熱風爐1.熱負荷：（150～450）×104Kcal/h2.熱風溫度：120～350℃3.熱風流量：176470m3/h2002河南省中原大化有限責任公司730萬噸復合磷肥裝置干燥機熱風爐1.熱負荷：（150～550）×104Kcal/h2.熱風溫度：120～350℃3.熱風流量：206470m3/h2004中國石油寧夏石化公司化肥廠關(guān)鍵設備熱風爐№工程名稱主要技術(shù)參數(shù)及項目概況交付用戶名稱144關(guān)鍵設備黑水調(diào)節(jié)閥、煤粉閥、煤粉調(diào)節(jié)閥、煤粉換向閥、鎖渣閥用戶口徑壓力等級主要材質(zhì)上線時間數(shù)量魯南化肥廠4″600Lb1Cr18Ni9Ti、碳化鎢93年2臺上海焦化總廠4″600LbIncoloy825、碳化鎢94年4臺6″600LbIncoloy825、碳化鎢96年4臺黑龍江浩良河化肥廠4″600LbIncoloy825、碳化鎢04年4臺6″600LbIncoloy825、碳化鎢04年4臺10″150LbIncoloy825、碳化鎢04年4臺中石化金陵化肥廠4″600LbIncoloy825、碳化鎢04年4臺6″600LbIncoloy825、碳化鎢04年4臺8″150LbIncoloy825、碳化鎢04年4臺目前正在為下列用戶：陜西神木甲醇廠、南京化學工業(yè)公司化肥廠、上海焦化總廠生產(chǎn)黑水調(diào)節(jié)閥產(chǎn)品，其中南化公司化肥廠的閥門最高單級壓降達8MPa，閥體及內(nèi)件材料為超級雙相鋼2507和碳化鎢硬質(zhì)合金。關(guān)鍵設備用戶口徑壓力等級主要材質(zhì)上線時間數(shù)45關(guān)鍵設備型號流量m3/h揚程m入口壓力bar(G)電機功率kW數(shù)量使用日期/廠家CSB-Wy2035337.5493/魯南化肥廠100130297542726417.5404/浩良河化肥廠22012041132425802018.5298/天津堿廠25206715297/渭河化肥廠3217417.52已交/柳州化肥廠21947415521627427.54已交/陜西神木220140431325452141116已交/金陵化肥廠22012041132945206718.51已交/渭河化肥廠4001406722011521417.5３已交/山西豐喜2408841132３激冷水循環(huán)泵鎖斗循環(huán)泵關(guān)鍵設備型號流量揚程入口壓力電機功率kW數(shù)量使用日期/廠家C46關(guān)鍵設備立式高速泵型號流量m3/h揚程m轉(zhuǎn)速r/min電機功率kW首批使用年代GSB-L13~100200~19204800~2370045~1321992GSB-L23~60100~5805000~141795.5~371993GSB-L33~100200~19209400~23700160~315關(guān)鍵設備立式高速泵型號流量揚程轉(zhuǎn)速電機功率kW首批使用年代G47關(guān)鍵設備臥式高速泵型號流量m3/h揚程m轉(zhuǎn)速r/min電機功率kW首批使用年代GSB-W20.5~2870~5006159~295445.5~221988GSB-W33~50150~5506700~901822~551991GSB-W510~120300~17007000~16000160~3151993關(guān)鍵設備臥式高速泵型號流量揚程轉(zhuǎn)速電機功率kW首批使用年代G48四、特點航天爐的優(yōu)點1、具有較高的熱效率（可達95%）和碳轉(zhuǎn)化率（可達99%）；2、氣化爐為水冷壁結(jié)構(gòu)，能承受1500℃至1700℃的高溫；3、對煤種要求低，可實現(xiàn)原料的本地化；4、擁有完全自主知識產(chǎn)權(quán)，專利費用低，關(guān)鍵設備已經(jīng)全部國產(chǎn)化，投資少，生產(chǎn)成本低。據(jù)專家測算，應用航天爐建設年處理原煤25萬噸的氣化工業(yè)裝置，一次性投資可比殼牌氣化爐少3億元，比德士古氣化爐少5440萬元；每年的運行和維修費用比殼牌氣化爐少2500萬元，比德士古氣化爐少500萬元。它與殼牌、德士古等國際同類裝置相比，有三大優(yōu)勢：一是投資少，比同等規(guī)模投資節(jié)省三分之一；二是工期短，比殼牌爐建設時間縮短三分之一；三是操作程序簡便，適應中國煤化工產(chǎn)業(yè)的實際，易于大面積推廣。四、特點航天爐的優(yōu)點49缺點問題：1、航天爐系統(tǒng)聯(lián)鎖多，特別試車時，數(shù)據(jù)變動有可能造成跳車。2、多種因素會導致爐溫超溫，燒壞耐火材料甚至盤管。3、由于操作不穩(wěn)定等因素，會造成粗渣、濾餅中殘?zhí)亢枯^高。4、粗渣和濾餅中含水量較高，后續(xù)處理較為困難，一般無法回收。5、水處理系統(tǒng)不太完美，水溫較高，易造成濾布變形跑偏或打折損壞濾布，兩級閃蒸不如三級閃蒸。6、副產(chǎn)蒸汽為飽和蒸汽，如需用過熱蒸汽只能降壓使用，給全廠的蒸汽平衡帶來一定困難。缺點問題：50五、技術(shù)參數(shù)HT-L粉煤氣化裝置對煤種的一般要求:HT-L粉煤氣化工藝對煤種的適應性廣泛，從較差的褐煤、次煙煤、煙煤到石油焦均可作為氣化的原料。即使是高灰分、高水份、高硫的煤種也能使用。但從經(jīng)濟運行角度考慮，并非所有煤種都能夠獲得好的經(jīng)濟效益。因此，使用者應該認真細致地選擇合適的煤種，在滿足設計要求的前提下，保證裝置的穩(wěn)定運行。五、技術(shù)參數(shù)HT-L粉煤氣化裝置對煤種的一般要求:51目前航天長征公司根據(jù)不同用戶的需要，主要提供三種不同的爐型，三種爐型基本結(jié)構(gòu)相同，主要區(qū)別在日投煤量的差異。1、2800型氣化爐直徑：2.8-3.2米；氣化爐高度：14.5米；氣化壓力：4.0MPa；日投煤量：～750噸（與煤種有關(guān)）；（CO+H2）有效氣產(chǎn)量：40000-51000Nm3/h（根據(jù)要求確定）。2、3200型氣化爐直徑：3.2-3.8米；氣化爐高度：19.5米；氣化壓力：4.0MPa；日投煤量：～1500噸（與煤種有關(guān)）；（CO+H2）有效氣產(chǎn)量：80000~11000Nm3/h（根據(jù)要求確定）。3、4000型氣化爐直徑：4.0米；氣化爐高度：24.5米；氣化壓力：4.0MPa；日投煤量：～2500噸（與煤種有關(guān)）；（CO+H2）有效氣產(chǎn)量：140000-180000Nm3/h（根據(jù)要求確定）。目前航天長征公司根據(jù)不同用戶的需要，主要提供三種不同的爐型，52煤種分析項目數(shù)據(jù)范圍總水（AR；%）4.5~30.7灰分（%；MF）5.7~35.0含氧（%；MF）5.3~16.3總硫（%；MF）0.3~5.2總氯（%；MF）0.01~0.41Na2O（%；onAsh）0.1~3.1K2O(%;onAsh)0.1~3.3CaO(%;onAsh)1.2~23.7Fe2O3(onAsh)5.9~27.8SiO2(%;onAsh)24.9~58.9AL2O3(%;onAsh)9.5~32.6高熱值（MJ/kg;MF）22.8~33.1煤種分析項目數(shù)據(jù)范圍531、水分煤中水分包括外表水和內(nèi)存水，他們屬于化合水部分，游離水也是煤中水分的一部分。外表水是煤粒表面的水分，來源于機械采煤的潤濕，露天放置或運輸中的雨水，防止自然飛灰的灑水。煤的外表水對氣化雖然沒有影響，但外表水高會增加運輸費用。對磨煤時可能因水分高使原煤倉下煤不暢，外表水分不穩(wěn)定還易造成煤干燥系統(tǒng)熱能量消耗的波動，從而使燃料氣量和助燃風量增加提高了成本。外表水突然增大，煤干燥系統(tǒng)為保證如爐中水儲量的穩(wěn)定，就要增大燃料的消耗，造成原料浪費及污染環(huán)境。外水的高低與采煤、貯存、運輸方式有關(guān)，通過人的努力是可以改變的。因此應盡量降低外水表含量，以節(jié)省開支且方便操作。內(nèi)存水是煤的內(nèi)在水分，即煤的結(jié)合水，以化學態(tài)形式存在于煤中。煤的內(nèi)水高，同樣會增加運輸費用。更重要的是，去除內(nèi)水要比去除外表水消耗更多的加熱燃料。因此，內(nèi)水越高，送入氣化爐的粉煤中含水量會增高，水分氣化所消耗的能量增多，粗合成氣中的有效氣體成份降低，氣化效率因此降低，煤耗增加。1、水分542、灰分灰分是煤中不直接參加氣化反應的惰性物質(zhì)，但灰的熔化卻要消耗煤在氣化反應過程中的大量熱。煤灰分含量高，則氣化后的有效氣體成分就少，送入氣化爐同質(zhì)量的煤，灰分高的煤產(chǎn)氣量少，灰渣量大，能耗高。根據(jù)資料介紹。在同樣反應條件下，灰分增加1%，氧增大0.7%~0.8%，煤耗增大1.3%~1.5%，灰分越高氣化煤耗、氧耗越高，灰渣對爐內(nèi)構(gòu)件的沖刷磨蝕越快；另外，灰渣量越大，對輸煤，氣化爐灰渣水處理系統(tǒng)的影響越大，氣化爐及灰渣處理的系統(tǒng)除渣負荷也就越重，對管道和設備的磨蝕也隨之加快。嚴重時會影響氣化爐的正常運行。但由于HT-L粉煤氣化裝置是采用冷壁結(jié)構(gòu)，以渣抗渣，如果灰分含量太低，氣化爐的熱損大，且不利于爐壁的抗渣保護，影響氣化爐的使用壽命。2、灰分553、灰熔點及灰組成HT-L粉煤氣化裝置采用液態(tài)排渣，為保證氣化爐排渣順利。正常操作溫度應高于灰熔點FT（流動溫度）約200℃。如煤灰熔點過高，勢必要求提高氣化操作溫度。提高操作溫度雖然有利于碳轉(zhuǎn)化及氣化爐排渣，但操作溫度過高，輻射室水冷壁散熱量增大，鍋爐蒸汽量也大幅提高，使得冷煤氣效率下降，從而影響氣化爐運行的經(jīng)濟性。因此選擇灰熔點低的煤種，可以降低操作溫度，提高煤的利用效率。另外，如果煤的灰熔點低，操作溫度就可以降低，與高灰熔點煤相比較，無需消耗過多氧與碳反應生成CO2來維持較高的操作溫度。有效氣體的產(chǎn)率就高。對高灰熔點煤，一般可以通過添加助熔劑來改變煤灰的熔融特性，一般為石灰石，但是加石灰要適量，石灰石添加不合適會直接影響氧炭比，過量會形成結(jié)垢對水系統(tǒng)的循環(huán)也是不利的，適量的石灰石以保證氣化爐的正常運轉(zhuǎn)。煤灰主要是由SiO2、AL2O3、CaO、MgO、TiO2及Na2O、K2O等組