气化炉型-航天炉

气化炉型—航天炉一、简介二、工艺介绍三、关键设备四、特点五、技术参数六、现状七、风险目录一、简介长期以来，国内缺乏自主的粉煤加压气化技术，国内煤化工不能大规模地发展引进国外技术选用德士古煤气化技术，无法实现原料煤的本地化；选用壳牌煤气化技术的投资又太大。所以，开发具有自主知识产权的高效、洁净、煤种适应性广的国内煤气化技术，一直是业界的梦想。航天炉又名HT-L煤粉加压气化炉，是借鉴荷兰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。气化炉的核心部件是气化炉燃烧喷嘴，该喷嘴必须具有超强的耐高温特性，这个特性要实现起来难度较大。而与此类似，火箭上天时喷嘴所经受的温度也很高，而且比气化炉燃烧喷嘴要经受的温度高得多。如果把航天技术“嫁接”到煤化工产业，那就有点像杀鸡用上宰牛刀，技术难度上是没有问题的。航天长征化学工程股份有限公司（简称“航天工程公司”）前身为北京航天万源煤化工工程技术有限公司，主营业务是以航天粉煤加压气化技术为核心，专业从事煤气化技术及关键设备的研发、工程设计、技术服务、设备成套供应及工程总承包。航天工程公司目前拥有自主知识产权的航天（HT-L）粉煤加压气化技术，该技术可广泛应用于煤制合成氨、煤制甲醇、煤制烯烃、煤制乙二醇、煤制天然气、煤制油、煤制氢、IGCC发电等领域。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。HT-L粉煤气化炉为航天粉煤加压气化装置核心、关键专利设备。粉煤、氧气蒸汽按一定比例通过燃烧器进入气化炉，在气化室中进行燃烧气化反应，生成的含有高温熔渣的粗合成气，一部分高温熔渣挂在复合水冷壁上，形成稳定的抵抗高温的渣层，其余熔渣和粗合成气进入激冷室。粗合成气在激冷室中被激冷水激冷降温，并蒸发水蒸气到饱和，同时熔渣迅速固化，通过分离装置实现合成气、液态水、固渣的分离。合成气通过管口输出进入后续工段，主要成分为一氧化碳和氢气。固渣通过排渣口进入破渣机中，并断续排出。含有细灰的黑水通过管口进入渣水处理系统。三条相同的进煤管线粉煤过滤器S-1103粉煤贮仓V-1201V-1204粉煤锁斗V-1205粉煤给料罐中压汽包V-1302原料煤贮仓V-1101磨煤机A-1101惰性气体发生器F-1101原料煤高压氮气空气燃料气渣称重给煤机X-1101氧气加热器E-1309P-1301A/B汽包循环泵F-1301气化炉洗涤塔C-1301高压闪蒸罐V-1401真空闪蒸罐V-1404除氧器V-1408灰水罐T-1401沉降槽S-1401过滤机S-1402锅炉给水中压过热蒸汽氧气粗合成气去火炬粗合成气脱盐水闪蒸气去火炬冷凝液来自变换低压饱和蒸汽滤饼污水中压蒸汽渣锁斗V-1303Q-1401/V-1411捞渣机备煤系统气化及合成气洗涤系统渣及灰水处理系统V-1309氧气缓冲罐工艺系统介绍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。四、关键设备气化压力：4MPa气化温度：1400—1700℃设计炉型能力：42000Nm3/h（CO+H2）单炉能力：20000—75000Nm3/h（CO+H2）炉体材料：15CrMoR+316L水冷盘管材料：15CrMoHT–L粉煤气化炉关键设备物料名称状态正常流量kg/s最大流量kg/s温度℃压力Mpa煤粉固7.769.3804.1氮气气体0.670.89804.1氧气气体6.296.921804.15蒸汽气体0.240.693005.0液化气气体0.14200.3点火氧气气体0.67200.4气化烧嘴关键设备破渣机序号使用单位数量(台)应用时间备注1上海焦化厂194.12德士古2浩良河化肥厂2+104.4德士古3德州化肥厂2+304.10德士古4金陵化肥厂304.10交货德士古5南京大化1+105.2交货德士古6上海惠生305.3订货德士古7湖北双环104.3交货壳牌8柳州化工105.3交货壳牌9云天化105.4订货壳牌10云占化105.5订货壳牌关键设备热风炉（惰性气体发生器）№工程名称主要技术参数及项目概况交付日期用户名称124万吨复合磷肥装置磷铵干燥机热风炉1.热负荷：（200～500）×104Kcal/h2.热风温度：343℃3.热风流量：7500m3/h19911995江西贵溪化肥厂湖北黄麦岭化工集团公司224万吨复合磷肥装置磷铵干燥机热风炉1.热负荷：（430～550）×104Kcal/h2.热风温度：270℃3.热风流量：10000m3/h1997铜陵磷铵厂336万吨复合磷肥装置磷铵干燥机热风炉1.热负荷：500×104Kcal/h2.热风温度：90～135℃3.热风流量：50000~135000m3/h1999宁波东海复合肥有限公司420万吨复合磷肥装置磷铵干燥机热风炉1.热负荷：（100～200）×104Kcal/h2.热风温度：120～150℃3.热风流量：90100m3/h2000巴基斯坦ENGRO化学工程公司515万吨复合磷肥装置磷铵干燥机热风炉1.热负荷：（150～500）×104Kcal/h2.热风温度：120～150℃3.热风流量：110000m3/h2000福建永安智胜化工联合公司630万吨复合磷肥装置干燥机热风炉1.热负荷：（150～450）×104Kcal/h2.热风温度：120～350℃3.热风流量：176470m3/h2002河南省中原大化有限责任公司730万吨复合磷肥装置干燥机热风炉1.热负荷：（150～550）×104Kcal/h2.热风温度：120～350℃3.热风流量：206470m3/h2004中国石油宁夏石化公司化肥厂关键设备黑水调节阀、煤粉阀、煤粉调节阀、煤粉换向阀、锁渣阀用户口径压力等级主要材质上线时间数量鲁南化肥厂4″600Lb1Cr18Ni9Ti、碳化钨93年2台上海焦化总厂4″600LbIncoloy825、碳化钨94年4台6″600LbIncoloy825、碳化钨96年4台黑龙江浩良河化肥厂4″600LbIncoloy825、碳化钨04年4台6″600LbIncoloy825、碳化钨04年4台10″150LbIncoloy825、碳化钨04年4台中石化金陵化肥厂4″600LbIncoloy825、碳化钨04年4台6″600LbIncoloy825、碳化钨04年4台8″150LbIncoloy825、碳化钨04年4台目前正在为下列用户：陕西神木甲醇厂、南京化学工业公司化肥厂、上海焦化总厂生产黑水调节阀产品，其中南化公司化肥厂的阀门最高单级压降达8MPa，阀体及内件材料为超级双相钢2507和碳化钨硬质合金。关键设备型号流量m3/h扬程m入口压力bar(G)电机功率kW数量使用日期/厂家CSB-Wy2035337.5493/鲁南化肥厂100130297542726417.5404/浩良河化肥厂22012041132425802018.5298/天津碱厂25206715297/渭河化肥厂3217417.52已交/柳州化肥厂21947415521627427.54已交/陕西神木220140431325452141116已交/金陵化肥厂22012041132945206718.51已交/渭河化肥厂4001406722011521417.5３已交/山西丰喜2408841132３激冷水循环泵锁斗循环泵关键设备立式高速泵型号流量m3/h扬程m转速r/min电机功率kW首批使用年代GSB-L13~100200~19204800~2370045~1321992GSB-L23~60100~5805000~141795.5~371993GSB-L33~100200~19209400~23700160~315关键设备卧式高速泵型号流量m3/h扬程m转速r/min电机功率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。缺点问题：1、航天炉系统联锁多，特别试车时，数据变动有可能造成跳车。2、多种因素会导致炉温超温，烧坏耐火材料甚至盘管。3、由于操作不稳定等因素，会造成粗渣、滤饼中残炭含量较高。4、粗渣和滤饼中含水量较高，后续处理较为困难，一般无法回收。5、水处理系统不太完美，水温较高，易造成滤布变形跑偏或打折损坏滤布，两级闪蒸不如三级闪蒸。6、副产蒸汽为饱和蒸汽，如需用过热蒸汽只能降压使用，给全厂的蒸汽平衡带来一定困难。五、技术参数HT-L粉煤气化装置对煤种的一般要求:HT-L粉煤气化工艺对煤种的适应性广泛，从较差的褐煤、次烟煤、烟煤到石油焦均可作为气化的原料。即使是高灰分、高水份、高硫的煤种也能使用。但从经济运行角度考虑，并非所有煤种都能够获得好的经济效益。因此，使用者应该认真细致地选择合适的煤种，在满足设计要求的前提下，保证装置的稳定运行。目前航天长征公司根据不同用户的需要，主要提供三种不同的炉型，三种炉型基本结构相同，主要区别在日投煤量的差异。1、2800型气化炉直径：2.8-3.2米；气化炉高度：14.5米；气化压力：4.0MPa；日投煤量：～750吨（与煤种有关）；（CO+H2）有效气产量：400