气化炉型-航天炉
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。
几种常用煤气化技术的优缺点
几种煤气化技术介绍煤气化技术发展迅猛，种类很多，目前在国内应用的主要有：传统的固定床间歇式煤气化、德士古水煤浆气化、多元料浆加压气化、四喷嘴对置式水煤浆气化、壳牌粉煤气化、GSP气化、航天炉煤气化、灰熔聚流化床煤气化、恩德炉煤气化等等，下别分别加以介绍。
一 Texaco水煤浆加压气化技术德士古水煤浆加压气化技术1983年投入商业运行后，发展迅速，目前在山东鲁南、上海三联供、安徽淮南、山西渭河等厂家共计13台设备成功运行，在合成氨和甲醇领域有成功的使用经验。
Texaco水煤浆气化过程包括煤浆制备、煤浆气化、灰水处理等工序：将煤、石灰石（助熔剂）、添加剂和NaOH称量后加入到磨煤机中，与一定量的水混合后磨成一定粒度的水煤浆；煤浆同高压给料泵与空分装置来的氧气一起进入气化炉，在1300～1400℃下送入气化炉工艺喷嘴洗涤器进入碳化塔，冷却除尘后进入CO变换工序，一部分灰水返回碳洗塔作洗涤水，经泵进入气化炉，另一部分灰水作废水处理。
其优点如下：（1）适用于加压下（中、高压）气化，成功的工业化气化压力一般在4.0MPa 和6.5Mpa。
在较高气化压力下，可以降低合成气压缩能耗。
（2）气化炉进料稳定，由于气化炉的进料由可以调速的高压煤浆泵输送，所以煤浆的流量和压力容易得到保证。
便于气化炉的负荷调节，使装置具有较大的操作弹性。
（3）工艺技术成熟可靠，设备国产化率高。
同等生产规模，装置投资少。
该技术的缺点是：（1）由于气化炉采用的是热壁，为延长耐火衬里的使用寿命，煤的灰熔点尽可能的低，通常要求不大于1300℃。
对于灰熔点较高的煤，为了降低煤的灰熔点，必须添加一定量的助熔剂，这样就降低了煤浆的有效浓度，增加了煤耗和氧耗，降低了生产的经济效益。
而且，煤种的选择面也受到了限制，不能实现原料采购本地化。
（2）烧嘴的使用寿命短，停车更换烧嘴频繁（一般45～60天更换一次），为稳定后工序生产必须设置备用炉。
无形中就增加了建设投资。
浅析航天炉粉煤加压气化技术
浅析航天炉粉煤加压气化技术作者：余明江来源：《中国化工贸易·下旬刊》2017年第09期摘要：随着科技的进步，我国的航天事业得到迅猛发展，为了使航天炉项目获得优质的产品，创造良好的经济效益，必须要对航天炉粉煤加压气化技术进行深入的理解和研究。
关键词：航天炉；粉煤加压气化；技术；特点；比较航天炉粉煤加压气化技术属于加压气流床工艺，是在借鉴壳牌、德士古及GSP加压气化工艺设计理念的基础上，由北京航天长征化学工程股份有限公司自主开发、具有独特创新的新型粉煤加压气化技术。
此项技术未经小试和中试，直接按照工艺设计于2008年先后在安徽临泉、河南龙宇建成2套单炉日投煤量720 t的示范装置，从当时运行情况看，基本达到设计要求，最长连续运行时间已达到128天。
发展至今，航天炉粉煤加压气化技术已应用于36个项目，已投运的有24个项目43套气化装置。
在已运行的装置中，最长年累计运行时间为365天，单炉最长的连续运行时间为407天。
本文将介绍航天炉粉煤加压气化装置以及其气化技术的主要特点，然后分析航天炉的主要特点，并将航天炉粉煤加压气化技术与其他煤制合成气相比较，探讨航天炉粉煤加压气化技术的优势，确保在煤制天燃气、油、烯烃、乙二醇、合成氨、甲醇等项目中，能利用准确的煤气化技术来生产粗合成气。
1 航天炉粉煤加压气化技术特点1.1 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，煤粉粒度会对碳的转化率造成影响；另外，如果煤粉含水量过高就会降低粉煤加压输送单元的输送效率；如果原料煤的灰分含量较少，试烧过后渣无法顺利挂在水冷壁上，因而航天炉燃烧室内无法形成稳定的保护渣层。
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。
1.2 应用此技术缩短了开停车的时间，提高了负荷升降的速度通过对装置的运行情况进行观察，开停车时间大大缩短，并且负荷升降的速度得以提高。
航天炉工艺及主要设备参数
航天炉⼯艺及主要设备参数航天炉⼯艺及主要设备参数介绍1、⽣产⼯艺介绍本装置为HT-L粉煤加压⽓化装置，是由北京航天院设计的⽰范装置，设计⽇消耗原料煤约929.64吨，消耗氧⽓约48.6万⽴⽅⽶。
在4.0MPa条件下通过⽓化反应，⽣产CO+ H2为1.22×106Nm3/d，经洗涤后送变换。
HT-L粉煤⽓化⼯艺是⼀种以⼲煤粉为原料，采⽤激冷流程⽣产粗合成⽓的⼯艺。
HT-L粉煤⽓化⼯艺采⽤了盘管式⽔冷壁⽓化炉，顶喷式单烧嘴，⼲法进料及湿法除渣，在较⾼温度（1400～1700℃）及压⼒（4.0 MPa左右）下，以纯氧及少量蒸汽为⽓化剂的⽓化炉中对粉煤进⾏部分⽓化，产⽣以CO、H2为主的湿合成⽓，经激冷和洗涤后，饱和了⽔蒸汽并除去细灰的合成⽓，送⼊变换系统。
该HT-L粉煤加压⽓化装置包括1500、1600、17000、1800四个单元：其中1500单元为磨煤单元、1600单元为粉煤加压及输送单元、1700单元为⽓化及合成⽓洗涤单元、1800单元为渣及灰⽔处理单元。
1500单元、1600单元、1700单元、均为双套装置、1800单元为单套装置。
1.1航天炉⼯艺原理航天炉属于粉煤加压⽓流床，利⽤纯氧和少量蒸汽为⽓化剂，⼆氧化碳或氮⽓输送粉煤，有特质的粉煤烧嘴送⼊⾼温⾼压的⽓化室完成⽓化反应，⽣成以CO和H2为主要成分的合成⽓，⽓室多余的热量由⽔冷壁吸收产⽣中压蒸汽，煤中的灰分形成熔渣，与⾼温合成⽓⼀同进⼊激冷室进⾏⽔激冷后排出⽓化炉。
1.2⽓化炉主要结构⽓化炉主要由⽓化炉外壳、螺旋盘管和⽔冷壁和激冷室内件组成，⽓化炉外壳为三类压⼒容器，螺旋盘管和⽔冷壁由⽓化室主盘管、渣⼝盘管、炉盖盘管三部分组成，盘管内⽔循环为强制循环，通过汽包副产中压饱和蒸汽，⽔冷壁向⽕侧敷有耐⽕材料⼀⽅⾯为了减少热损失，另⼀⽅⾯为了挂渣，充分利⽤渣层的隔热功能，以渣抗渣保护炉壁，⽓化炉上部为⽓化段，下部为熔渣激冷段，⽓化段位圆柱形反应室，激冷段内有激冷环、下降管、上升管和渣池⽔分离挡板等主要部件。
几种常用煤气化技术的优缺点
几种煤气化技术介绍煤气化技术发展迅猛，种类很多，目前在国内应用的主要有：传统的固定床间歇式煤气化、德士古水煤浆气化、多元料浆加压气化、四喷嘴对置式水煤浆气化、壳牌粉煤气化、GSP气化、航天炉煤气化、灰熔聚流化床煤气化、恩德炉煤气化等等，下别分别加以介绍。
一Texaco水煤浆加压气化技术德士古水煤浆加压气化技术1983年投入商业运行后，发展迅速，目前在山东鲁南、上海三联供、安徽淮南、山西渭河等厂家共计13台设备成功运行，在合成氨和甲醇领域有成功的使用经验。
Texaco水煤浆气化过程包括煤浆制备、煤浆气化、灰水处理等工序：将煤、石灰石<助熔剂）、添加剂和NaOH称量后加入到磨煤机中，与一定量的水混合后磨成一定粒度的水煤浆；煤浆同高压给料泵与空分装置来的氧气一起进入气化炉，在1300～1400℃下送入气化炉工艺喷嘴洗涤器进入碳化塔，冷却除尘后进入CO变换工序，一部分灰水返回碳洗塔作洗涤水，经泵进入气化炉，另一部分灰水作废水处理。
其优点如下：<1）适用于加压下<中、高压）气化，成功的工业化气化压力一般在 4.0MPa 和6.5Mpa。
在较高气化压力下，可以降低合成气压缩能耗。
<2）气化炉进料稳定，因为气化炉的进料由可以调速的高压煤浆泵输送，所以煤浆的流量和压力容易得到保证。
便于气化炉的负荷调节，使装置具有较大的操作弹性。
<3）工艺技术成熟可靠，设备国产化率高。
同等生产规模，装置投资少。
该技术的缺点是：<1）因为气化炉采用的是热壁，为延长耐火衬里的使用寿命，煤的灰熔点尽可能的低，通常要求不大于1300℃。
对于灰熔点较高的煤，为了降低煤的灰熔点，必须添加一定量的助熔剂，这样就降低了煤浆的有效浓度，增加了煤耗和氧耗，降低了生产的经济效益。
而且，煤种的选择面也受到了限制，不能实现原料采购本地化。
<2）烧嘴的使用寿命短，停车更换烧嘴频繁<一般45～60天更换一次），为稳定后工序生产必须设置备用炉。
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。
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。
煤气化技术简介及装置分类
煤气化技术简介及装置分类煤气化是清洁利用煤炭资源的重要途径和手段。
目前，国内自行开发和引进的煤气化技术种类众多，但总体上可以分为以下三大类：一、固定床气化技术以鲁奇为代表的加压块煤气化技术。
鲁奇加压气化炉是由联邦德国鲁奇公司于1930年开发的，属第一代煤气化工艺，技术成熟可靠，是目前世界上建厂最多的煤气化技术。
鲁奇气化炉是制取城市坑口煤气装置中的心脏设备。
它适应的煤种广﹑气化强度大﹑气化效率高﹑粗煤气无需再加压即可远距离输送。
鲁奇气化技术的特点为：采用碎煤加压式填料方式，即连接在炉体上部的煤锁将原料制成常温碎煤块，然后从进煤口经过气化炉的预热层，将温度提高至300℃左右。
从气化剂入口吹进的助燃气体将煤点燃，形成燃烧层。
燃烧层上方是反应层，产生的粗煤气从出口排出。
炉篦上方的灰渣从底部出口排到下方连接的灰锁设备中，所以气化炉与煤锁﹑灰锁构成了一体的气化装置。
鲁奇炉的代表炉型即第三代MARK－IV/4型Ф3800mm加压气化炉, 炉体由内外壳组成，其间形成50mm的环形水冷夹套，是一种技术先进﹑结构更为合理的炉型。
我公司为河南义马、大唐克旗等制做了多台鲁奇式气化炉。
图1 鲁奇加压块煤气化装置二、流化床气化技术以恩德炉、灰熔聚为代表的气化技术。
恩德炉粉煤流化床气化技术是朝鲜恩德“七.七”联合企业在温克勒粉煤流化床气化炉的基础上，经长期的生产实践，逐步改进和完善的一种煤气化工艺。
灰融聚流化床粉煤气化技术根据射流原理，在流化床底部设计了灰团聚分离装置，形成床内局部高温区，使灰渣团聚成球，借助重量的差异达到灰团与半焦的分离，在非结渣情况下，连续有选择地排出低碳量的灰渣。
目前，中科院山西煤化所山西省粉煤气化工程研究中心开发的加压灰熔聚气化工业装置已经成功应用于晋煤集团天溪煤制油分公司1 0万吨/年煤基MTG合成油示范工程项目，该项目配备了6台灰熔聚气化炉（5开1备），气化炉操作压力0.6MPa，日处理晋城无烟煤1600吨，干煤气产量125000Nm3/h（配套30万吨/年合成甲醇）。
航天炉煤气化技术讲稿
在给定原料煤的粒度特性与可磨性条件下，如何使水煤浆最终产品的粒度分布能达到较高 的“堆积效率”就需要合理选择磨矿设备与制浆工艺流程。 4.选配性能匹配的添加剂。
干法气化技术主要包括荷兰壳牌Shell气化技术和德国科林GSP气化技术。干法气化工艺是 以干煤粉进料，纯氧作气化剂，液态排渣操作。Shell气化技术是一种多喷嘴下置对喷的干 法气化工艺，该技术具有技术指标好、消耗低的优点，但同湿法气化技术相比存在设备投资 费用高（比湿法气化高30～50%）、设备加工无法实现国产化、建设周期长，且无工业化化
为提高水煤浆质量（高浓度、低粘度，具有良好的流动性与稳定性）所使用的化学药剂， 简称“添加剂”。添加剂的品种很多，配方不是一成不变的，必须通过试验研究才能确定。
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一.搅拌器 高浓度水煤浆具有
较高的粘度，为了方 便煤浆泵的吸入，除 了维持一定的吸入静 压外，还在煤浆槽设 置搅拌器，通过搅拌 作用，破坏煤浆的结 构黏度。如左图所示 搅拌器结构简图。搅 拌器由桨叶、搅拌轴、 机座、电机及传动装 置等构成。桨叶表面 包以氧丁橡胶，以作 耐磨防腐用。
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3.多原料浆气化 天润化肥采用多元料浆气化技术，是西北化工研究院自主开发的一种气流床加压气化专
利技术。本工艺技术主要有料浆制备、气化及灰水处理三部分组成。 气化装置的作用： 气化装置的设置：
气化装置主要包括煤浆制备工序，气化工序，灰水处理工序。 料浆制备工序按两套系列设置,正常运行两套。 气化工序按三套系列设置。正常运行两套。 灰水处理主要包括高压闪蒸单元、低压闪蒸单元、真空闪蒸单元和黑水沉降澄清单元、 细渣过滤单元，其中闪蒸单元为三套；灰水沉降、过滤、灰水除氧为一套。 气化单元共有设备约92台，其中动设备65台
【综述】航天炉HT-L煤气化工艺
【综述】航天炉HT-L煤气化工艺前言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1500-1700℃的高温；对煤种要求低，可实现原料的本地化；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。
HT-L粉煤气化煤质要求：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。
航天炉煤气化工艺简介主要技术路线：干煤粉作原料，采用激冷流程，主要特点是技术先进，具有的热效率(可达95%) ，碳转化率高(可达99%)；气化炉为水冷壁结构结构，气化温度能到1500-1700℃；对煤种要求低，可实现原料本地化；具有自主知识产权，专利费用低；关键设备全部国产化，投资少。
工艺流程关键设备（1）、HT-L粉煤气化炉气化压力：4MPa，气化温度：1500—1700℃，设计炉型能力：57070Nm3/h（CO+H2，单炉能力：20000—75000Nm3/h （CO+H2），炉体材料：15CrMoR+316L水冷盘管材料：15CrMo。
（2）关键设备气化喷嘴（3）关键设备-破渣机（4）关键设备-热风炉（惰性气体发生器）（5）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）（6）关键设备（激冷水循环泵）锁斗循环泵（7）关键设备（立式高速泵）卧式高速泵对煤质的要求及用煤的处理HT–L煤气化工艺的原料是干煤粉，用高压氮气或加压CO2输送入气化炉，对煤种的适用范围宽，能够以当地煤种为原料，而且碳转化率超过99％。
航天炉工艺介绍讲解
V-1205 粉煤给料罐
三条相同 的进煤管 线
Q-1401/V-1411 捞渣机
T-1401 灰水罐
S-1401 沉降槽
污水
HT–L粉煤气化炉
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。
航天炉工艺系统介绍
能 化12-班 韩新
ห้องสมุดไป่ตู้ 航天炉简介
长期以来，国内煤化工得不到大规模地发展，主要是因 为国内缺乏自主的粉煤加压气化技术。而进口的技术也不 能完全满足国内煤化工的需求——如果选用德士古煤气化 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。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。就这样，航天炉应运而生。
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：
航天炉系统联锁多，特别试车时，数据变动有可能造成跳
航天粉煤加压气化炉运行总结
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航 天 粉煤 加压 气 化 炉 运 行 总结
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（ ． 天 长征 化 学工程 股份有 限公 司 北京 １航
１０７ ； ． 西化 工集 团股份有 限公 司 山 东聊城 ０ １６ ２ 鲁
原 始 开车 期 间气 化 装 置 的停 车 原 因 、 作 的 操
污水 处理 后 可达标 排 放 ， 中水 回用率 ７ ％ 。 ０
ｓ ｓｅ ｔ ａｌ ｉ ｎ ｒ ｙ ｔ ｍａ ｉ ｌｙ ｔ ｃ ｓ ｏ ｍ ｑ ｏ ａ ｆ ｏ ｓ ｍｐｔ ｎ ｎｄ ｏ ｒ ｈ ｎ ｉｅ ｎ ｒ ｙ ｏ ｓ ｕ ｔ ｏ ｃ ｎ ｕ ｉ ａ ｃ ｍｐ ｅ ｅ ｓｖ ｅ ｅ ｇ ｃ ｎ ｕｍｐ ｉ ｎ， ａ ｄ ｃ ｓ ｏ ｔｏ ｎ ａ ｏ ｔ
煤 的 △ ＝ ７℃ ， 于黏温 特性 较差 的煤种 。 。 ３ 属 航天 炉设计 有炉 膛测 温系 统和渣 口压 差测 量 系统 。操作 温度 偏高 时 ， 炉膛测 温点 温度 上升 ， 渣
渣 和滤 饼 的 比例 约 １３， 此计 算 出碳 转 化 ： 据 率为 ９％ （ 计值为 ９％） ７ 设 ９ 。可 见 ， 由于 航 天 粉 煤气化 技术 自身 独 有 的技 术 特 点 ， 全 可 以 气化 完 低 灰分 、 黏温 特性 差 的煤 种 。气化 此类 煤种 时 ， 可 适 当降低 氧煤 比和碳转 化率 ， 以达 到安 全操 作 、 稳
用 工程 、 助 生产 和生 活设施 ， 辅 生产 工艺 流程 示意
如 图 １所示 。
图 １ 生产 工艺 流 程 示 意
２ ０
化
航天炉
HT-L航天炉煤气化工艺介绍一、工艺简介航天炉又名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。
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，需要引进国外先进技术，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。
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。
煤化工知识—煤气炉概述
碳一化学知识：航天炉（HT-L）气化工艺一、煤气化技术综述煤气化技术是煤化工项目的龙头技术。
煤气化是指在一定的温度、压力下，用气化剂对煤进行热化学加工，将煤转化为燃气的过程。
目前在国内推广的煤气化技术，包括我国自主开发技术和国外技术10多种。
煤气化技术一般是按炉型分，主要有固定床、流化床、气流床三种。
固定床气化炉是最早开发出的气化炉，炉子下部为炉排，用以支撑上面的煤层。
通常，煤从气化炉的顶部加入，而气化剂（氧或空气和水蒸汽）则从炉子的下部供入，因而气固间是逆向流动的。
特点是单位容积的煤处理量小，大型化困难。
流化床气化炉是在分散板上供给粉煤，在分散板下送入气化剂，使煤在悬浮状下进行气化。
流化床气化炉不能用灰分融点低的煤，副产焦油少，碳利用率低。
气流床气化炉是将粉煤与气化剂一起从喷嘴高速吹入炉内，快速气化。
气流床气化炉按进料形式不同，分为干煤粉进料和水煤浆进料两大类，而以气化炉内是否衬有耐火保温材料分类，又有热壁炉和水冷壁炉两种。
所谓水冷壁，就是由水管、石英砂、煤渣组成的内腔。
一直以来，水冷壁都用于粉煤气化炉，水煤浆气化炉则多用耐火砖结构的热壁炉。
目前国际上应用最广的是气流床气化工艺。
主要有Shell公司的SCGP 粉煤加压气化工艺、美国德士古公司的水煤浆加压气化工艺和德国未来能源公司的GSP粉煤加压气化工艺，航天炉气化工艺是借鉴以上三种工艺中先进技术，配置我国自行研发的盘管式水冷壁气化炉而形成的一套结构简单、有效实用的煤粉气化工艺。
该工艺煤种适用范围广、碳转化率高，技术可靠、投资少、所有设备国产化、工程实施简单等优点。
二、航天炉（HT-L）气化工艺航天炉（ HT－L 粉煤加压气化技术造气炉）是由中国航天科技集团公司下属公司研制成功的，是中国首套拥有自主知识产权的新型气化装置，其主要经济技术指标已达到国际领先水平。
该技术充分吸收了当今世界先进煤气化技术的优点，采用“粉煤+水激冷”流程，利用航天多年来在煤气化以及能源化工行业关键设备研制方面的成果，重点在原料煤本地化、工艺路线的优化、减少投资、关键设备国产化方面做了深入细致的工作。
国内气化炉市场“百家争鸣”，煤化工“心脏”的国产化成功之作
国内气化炉市场“百家争鸣”，煤化工“心脏”的国产化成功之作展开全文■ 信息来源| 最国产10年前国内煤化工核心装置——气化炉，基本靠引进国外先进技术。
10年后的今天，国内自主煤气化技术发展迅速，尤其以水煤浆气化技术的国产化，使我们国内大型项目摆脱了对进口技术的依赖。
气化炉作为化工项目的心脏投资巨大，年处理原煤25万吨的气化炉进口品牌单台造价接近1亿人民币，而国产化后的价格仅为进口的三分之一。
目前国内煤化工应用的气化炉大约有40种，截止2020年我国对煤气化炉的需求量将达到2250套，中国已经成为世界上最大的煤气化炉市场。
煤化工气化炉根据煤的性质和对煤气的不同要求有多种气化方法，按照煤颗粒的运动状态相应的气化设备有固定床（移动床）气化炉、流化床(沸腾床)气化炉、气流床煤气化炉。
从煤的相态上来分辨，两种主流气化炉分别为，水煤浆和干煤粉。
随着国产气化技术的逐步提升，一系列国产新炉型的陆续投产实现长周期运行，加之进口炉型昂贵的专利费和过高的前期投资，新项目逐渐采用了价格便宜，操作简单的国产炉型，一些国外炉型逐渐没落。
固定床气化炉：进入国内市场最早，投资高，对蒸汽需求量大，产气量略小。
主要供应商有：•美国UGI：我国以煤炭为原料的合成氨厂的造气炉绝大多数是基于UGI炉型发展起来的。
它的优点是设备简单，易于操作。
缺点是：因常压操作生产强度低，生产需要高压的合成气时能耗高，对煤种要求比较严格，通常须采用有一定粒度要求的无烟煤或焦炭。
炉子为直立圆筒形结构，下部有水夹套，上部内衬耐火材料，炉底设转动炉篦以利排灰渣。
国内主要应用项目：晋煤集团，湖北三宁，丰喜集团合成氨项目德国鲁奇（Lurgi)：生产能力大，以块煤为原料，尤其适应褐煤，碳转化率高，调节负荷方便，缺点是投资大，结构复杂，加工难度高。
主要国内应用项目：大唐煤制气，新疆广汇能源，河南义马等项目德国BGL（液态排渣鲁奇炉）:BGL炉是英国BG公司和德国鲁奇联合开发的炉型，与其他以氧气为主的气化系统相比，BGL气化炉耗氧量较低，从而使总效率明显提高。
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电机功率 kW 5.5~22 22~55 160~315
首批 使用 年代 1988 1991 1993
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。
状态 固 气体 气体 气体 气体 气体
关键设备
破渣机
序号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 使用单位 上海焦化厂 浩良河化肥厂 德州化肥厂 金陵化肥厂 南京大化 上海惠生 湖北双环 柳州化工 云天化 云占化 数量(台) 1 2+1 2+3 3 1+1 3 1 1 1 1 应用时间 94.12 04.4 04.10 04.10交货 05.2交货 05.3订货 04.3交货 05.3交货 05.4订货 05.5订货 备注 德士古 德士古 德士古 德士古 德士古 德士古 壳牌 壳牌 壳牌 壳牌
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。
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。
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：15CrMo
HT–L粉煤气化炉
关键设备
气化烧嘴
电机功率 kW
45~132 5.5~37 160~315
首批使 用年代
1992 1993
关键设备
卧式高速泵
型号 GSB-W2 GSB-W3 GSB-W5
流量 m3/h 0.5~28 3~50 10~120
扬程 m 70~500 150~550 300~1700
转速 7000~16000
V-1205 粉煤给料罐
三条相同 的进煤管 线
Q-1401/V-1411 捞渣机
T-1401 灰水罐
S-1401 沉降槽
污水
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。
锁斗循环泵
已交/陕西神木
已交/金陵化肥厂
已交/渭河化肥厂
已交/山西丰喜
关键设备
立式高速泵
型号 GSB-L1 GSB-L2 GSB-L3
流量 m3/h
3~100 3~60 3~100
扬程 m
200~1920 100~580 200~1920
转速 r/min
4800~23700 5000~14179 9400~23700
04年
04年 04年 04年 04年 04年
4台
4台 4台 4台 4台 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
激冷水循环泵
型号
流量 m3/h 20 100 27 220
黑水调节阀、煤粉阀、煤粉调节阀、煤粉换向阀、锁渣阀
用户 鲁南化肥厂 上海焦化总厂
口 径 4″ 4″ 6″
压 力 等 级 600Lb 600Lb 600Lb
主 要 材
质
上线时间 93年 94年 96年
数量 2台 4台 4台
1Cr18Ni9Ti、碳化钨 Incoloy825、碳化钨 Incoloy825、碳化钨
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。
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。
20
67 41 41 42 43 41 41 67 67 41 41
18.5
15 7.5 55 7.5 132 11 132 18.5 220 7.5 132
2
2 2 2 4 5 6 9 1 1 ３ ３
98/天津碱厂
97 /渭河化肥厂 已交/柳州化肥厂
219 16 220 45 220 45 400 15 240
备煤系统
原料煤 S-1103 粉煤过滤器 V-1302 中压汽包 P-1301A/B 汽包循环泵 V-1201 粉煤贮仓 E-1309 氧气加热器 V-1309 氧气缓冲罐
中压蒸汽
气化及合成气洗涤系统
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
V-1101 原料煤贮仓 X-1101 称重给煤机
正常流 量 kg/s 7.76 0.67 6.29 0.24 0.14 0.67 最大流 量 kg/s 9.3 0.89 6.92 0.69 温 度 ℃ 80 80 180 300 20 20 压力 Mpa 4.1 4.1 4.15 5.0 0.3 0.4
物料名称 煤粉 氮气 氧气 蒸汽 液化气 点火氧气
扬程 m 35 130 26 120
入口压力 bar(G) 33 29 41 41
电机功率 kW 7.5 75 7.5 132
数 量 4 4 4 4
使用日期/厂家 93/鲁南化肥厂
04/ 浩良河化肥厂
25
25 32 CSBWy
80
20 17 47 27 140 21 120 20 140 21 88
4″
黑龙江 浩良河化肥厂 6″ 10″ 4″ 中石化 金陵化肥厂 6″ 8″
600Lb
600Lb 150Lb 600Lb 600Lb 150Lb
Incoloy825、碳化钨
Incoloy825、碳化钨 Incoloy825、碳化钨 Incoloy825、碳化钨 Incoloy825、碳化钨 Incoloy825、碳化钨
C-1301 洗涤塔 V-1204 粉煤锁斗 F-1301 气化炉
渣及灰水处理系统
高压氮气
A-1101 磨煤机 F-1101 惰性气体发生器 空气 燃料气 渣 V-1303 渣锁斗
冷凝液来自变换 V-1401 高压闪蒸罐 V-1404 真空闪蒸罐 V-1408 除氧器 低压饱和蒸汽 S-1402 过滤机 滤饼
主要技术参数及项目概况