HT-L粉煤加压气化炉

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气化炉型-航天炉

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。

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。

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。

气化炉型-航天炉教材

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
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。
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。

HT—L粉煤加压气化示范项目空分装置简介

第３７卷
第６期
化肥工业
２１００年１２月
Ｈ — ＴＬ粉煤加压气化示范项目空分装置简介
童二胜，杜桂芳
（安徽晋煤中能化工股份有限公司临泉
摘要
２６０）３４０
介绍了与航天炉粉煤加压气化示范装置配套的空分装置的工艺流程选择、备及产品的用途。膨胀设
ｎｔｆｒＨＴ－ｕｖｒｚｄｃａｅｓｒａｉｃｔｏｉｏＬｐｌｅｅｏｌｐｒｓｕｅｇｓｆａｉｎ，ｔｅｃｉｅｏｔｒｃｓｏｉｉｈｈｏｃｆｉｐｏｅｓｆｗ，ｅｕｐｎｎｒｄｓｌｑｉｍｅｔａｄｐｏ — ｕｔｕｅ．ＥｘａｄｄａｒｅｔｒｈｐｒｔｗｅｔｍＭ１ｃｕｒｏｏｕｍｎ，ｔｏｓｈｍｅｓｏｃｓｓｐｎｅｉｎｅｓｔｅｕｐｅｏｒｗｉｈａｓｒｄｅａｇｎｃｌｈｅｆｗｃｅｈｗｓｌｔｅａｖｎａｅｆｌｗｎｅｇｏｕｔｏｈｄａｔｇｓｏｏｅｒｙｃｎｓｍｐｉｎ，ｌｗｐｒｔｎｏｔａｅｙａｄｒｌａｌｔｏｏｅａｉｇｃｓ，ｓｆｔｎｅｉｂｉｙ，ｅｓｐｒｔｏｉａｙｏｅａｉｎａｄｌｔｅｍａｎｅａｃｒｎｉｌｉｔｎｎｅｗｏｋ．Ｔｏｅｓｔｏｉｅａａｉｎｕｎｔｈｓｂｅｎｔｅｍｒｍｏｅｔａｎｔｈｅｗｈｌｅｆａｒｓｐｒｔｏｉａｅｎｏｓｒａｆｒｈｎｏｅｏｙａ，ｉｓｏｅａｉｎｉｏｍａｎｔｂｌｅｒｔｐｒｔｓｎｒｌａｄｓａｅ，ａｓｒｎｏｔｎｏｓｓａｌｎｉｇｏｈａｉｅ．ｏｓｕｇｃｎｉｕｕｔｂｅｒｎｎｆｔｅｇｓｆｒｉｕｉ

HT-L航天粉煤加压气化装置引氧方案

HT-L航天粉煤加压气化装置培训教程之系统引氧方案编制：XXX XXX审核：XXX批准：XXXXXXX煤化工工程技术有限公司XXXX年XX月气化炉引氧方案一、目的二、系统引氧应具备的条件三、引氧的步骤四、引氧顺控程序五、安全注意事项一、目的系统引氧气的主要目的是对氧气系统进行真物料测试，对系统的自控阀门、仪表和自控系统等进行最后的测试和校验，进一步发现本系统中存在的问题，并及时解决，为下一步粉煤烧嘴点火和化工投料试车成功打下坚实基础。

同时对操作人员进行实战演习、锻炼，为以后的开车积累经验。

二、系统引氧应具备的条件氧气系统已经按照规范安装完毕；氧气系统及仪表取压管线及仪表、自控阀门安装调试合格。

引氧程序空试合格。

引氧程序程序氮变送器的排污管线必须经化学清洗脱脂合格，吹扫，气密结束。

所有气测试合格、没有遗留问题。

三、引氧的步骤1、氧气系统冲氮●连接DN50-HNCO-130001-E1D管线（清洁氮气到17XV-1002阀后管线）。

●打开清洁氮气到17XV-1002阀后管线上的手阀，向氧气缓冲罐及气化界区的氧气管线充氮气，氧气管线上只有17XV-1120（进混合器）17XV-1033（进烧嘴开工）、17XV-1065（进烧嘴点火）、17XV-1006（预热器前放空）17XV1118(进混合器前放空)17XV1034(进烧嘴开工放空)17XV1035(进烧嘴开工放空)17XV1069(进烧嘴点火放空)17XV1070（进烧嘴点火放空）关闭，氧气缓冲罐13PI-0080压力达1.5MPa停止。

●充氮完成后，将DN50-HNCO-130001-E1D（清洁氮气到17XV-1002 阀后管线）断开，断开处用盲板封闭。

2、接氧●利用空分氧气放空阀，将空分出界区氧压控制在2.0MPa。

●打开氧气缓冲罐入口手阀，缓慢打开空分出界区流量调节阀，向氧气缓冲罐充氧。

●分别手动强制打开17XV-1001（氧气主阀）前放空手阀、氧气预热器前放空手阀及17XV0006（预热器前）1118（混合器前），点火、开工路放空阀17XV －1034/1035（开工氧放空）1069/1070（点火氧放空）(注意放空阀的开关顺序，原则上先开末端放空阀)，置换氧气系统中的氮气。

3200型HT-L粉煤气化炉

一一～一徽冷室中被激冷水激冷降温瞽蒸发水蒸汽到饱干¨，时．熔渣迅速固化，通过分离装置实现合成气、液
冷煤气效率
８０％～８２％（ＩｆｌＩ】天）
联系方式
电话：０ｌ０－５８０２５７５５／５８０２５７５６
传真：０ｌＯ－５８０２５７４４
一
产品简介陔激冷水泉址ｌ、／、Ｊ址
２．采川ｔＪ靠的激冷流对合成气进行降温乖ｌｊＩ川，简傻易仃，适』１¨ 化工装置；
３．采¨ｊｊ』Ｉ特的水冷ｉ构，安 ‘吖靠，维护成夺
较眠；
４．采ｊｊＪ“ 集成的顶组合式燃烧器，具备点
目口Ｃｉｖｉｌ—Ｍｉｌｉｔａｌ｜Ｉ蛔硝ｔ
程控制；
７．采川独特的发个置，运使个性商；
８．采川Ｉ独特的ｔ火技术，点火 ¨Ｊ’似。
所属单位北京航人』『源煤化Ｉ
技术仃公
＝。八一一一
主要参数１气化炉直径
气化炉高度气化压力日投煤量气化温度
｝（ＣＯ＋Ｈ）有效气产量 ‘ｃ）含量
；氧耗
３２ｍ～３．８ｍ１９．５１１１４．０ＭＰａ
ｌ５００ｔ（ｔ种仃天）１３００Ｃ～ｌ７００（、（媒＂订．ｊ）
８００００Ｎｍ’，ｈ～ｌ１０００Ｎ１１１’，ｈ（求确定）
入破淤机ｒ｝１，许断续排Ｉ１；；含有细灰的水通过管口世人渣水处系统。

气化炉 GSP HT-L

GSPGSP 加压气流床气化技术融合了干法、湿法进料两种气化工艺技术的优点。

具体过程如下：粉煤及气化剂经组合喷嘴进入气化炉，喷嘴置于气化炉上端这不同于壳牌气化炉喷嘴布置。

粉煤在燃烧的同时放出大量热量供自身气化，生成粗煤气及熔渣，而后进入下部激冷室，熔渣在激冷室内被激冷水冷却后通过渣锁斗定期排入渣池，此过程与texco过程相似。

粗煤气被冷却到220℃左右并接近饱和状态，由激冷室上部排出，经两级串联的文丘里洗涤器分离后使粗煤气含尘量降至1mg/m3，送至合成单元。

下图是GSP工艺流程图。

1、GSP气化技术通过干法加料，采用多级组合进料技术, 粉体密相气体输送, 由常压、加压、变压、加料器和称重计量几个单元组成, 各单元间均由球形阀联结, 并配有压力、温度和料位等指示仪器。

该组合进料技术要求原料破碎至0.2mm 以下的粒级含量达80%以上, 粉体由载气通过输送管送入储仓, 载气经除尘过滤后排出系统, 两个加压锁斗交替充入粉体并使气体增压至 4.0MPa, 而且在后续过程形成加压连续输送, 粉体经过加压、料位检测进入加料器, 并经过秤重计量送入气化炉燃烧气化。

干法进料过程如图2。

图2 干法进料过程示意图2、GSP气化烧嘴设计采用多层内水夹套、多通道设计，共设计有6层通道，多种进料雾化方式,是GSP 气化技术的两大关键设备之一。

该烧嘴独有的特点就是每个通道都设计有各自的水夹套来冷却，使烧嘴受热均匀，温度始终保持在一个较低水平，极大地延长了烧嘴使用寿命，烧嘴中心管既可以是干粉通道，又可以是氧化剂通道，是GSP气化喷嘴独有的特点，是所有干法和湿法气流床气化喷嘴所不具有的。

图3 烧嘴结构图3、GSP 气化炉GSP气化炉为水冷壁炉, 分为colling screen 和cooling wall两种形式, 是GSP 气化技术的两大关键设备之一，采用单喷嘴顶喷式进料, 粗煤气激冷流程，底部液态排渣。

由气化喷嘴、水冷壁气化室和激冷室组成，整个气化炉主体为圆筒型结构，气化炉外壁带水夹套，其中气化室有水冷壁抓丁挂渣和砌筑耐火砖两种类型，规模大小不等。

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

HT-L气化工艺介绍

粉煤加压气化装置相对于灰融聚气化装置自动化程度高，开、停车一键启动。现将其单炉有关运行参数进行介绍：进煤量：35-37吨/小时进氧量：1-2万方/小时产气量：5万方/小时（净化气） ④残炭率：小于5%
优点：产气量大、现场相对干净、检修量小、碳的转化率高、冷煤气效率高、煤种适应性好、盘管式水冷壁副产中压蒸汽，能量利用率高。缺点：框架高、造价高、专利专有设备多。气化框架总高为76米，设备总高为84米。两套装置共有设备313台，动设备103台，静设备210台。
7、气化装置关键技术指标:
产气率： 1.6478 Nm3/Kg
比煤耗：606.9 Kg/KNm3
比氧耗：330～360 Nm3/KNm3 碳转化率：>99% 冷煤气效率：80 ～ 83% 热效率：～ 95%
9、布置图立面布置图
高压闪蒸罐底部的水和固体通过液位控制进入到真空闪蒸罐。在真空闪蒸罐的黑水进一步进行闪蒸，闪出其中溶解的少量气相组分。真空闪蒸罐顶蒸汽经过真空闪蒸冷凝器冷却，再经真空闪蒸分离罐分离后，不凝气由真空闪蒸真空泵排至大气，分离罐底液体进入灰水槽。真空闪蒸罐底部的液体和固体混合物自流进入沉降槽。
本单元的设备有静设备：除氧器、沉降槽、灰水槽、真空闪蒸罐、高压闪蒸罐等动设备：密封/冲洗水泵、低压灰水泵、沉降槽底流泵、洗涤塔给料泵等。
16单元的主要设备有：粉煤储罐、粉煤锁斗、粉煤给料罐等设备。其中粉煤给料罐为压力容器，工作压力为4.7Mpa；粉煤锁斗为压力容器，会有间断的充压泄压。静设备：14台动设备：2台
• 三、1700单元 • 17单元气化及合成气洗涤：本单元任务是将粉煤在高温下与纯氧发生不完全燃烧反应，转化成所需要的以有效气，同时副产蒸汽。该单元是HT-L加压粉煤气化工艺的核心。主要由氧气系统、粉煤进料系统、气化系统、气化汽水系统、合成气洗涤系统及排渣系统组成。

航天炉炉温的影响因素分析探究

航天炉炉温的影响因素分析探究摘要：航天炉(HT-L粉煤加压气化炉)是由中国航天科技集团借鉴国外先进煤气化技术自主研发的盘管式水冷壁气化炉，填补了我国粉煤加压气化技术的空白。

本文针对航天炉在正常生产过程中炉温变化情况，分析了影响炉温的主要因素，提出了避免炉温过高的预防措施，为航天炉系统的稳定运行提供参考依据。

关键词：航天炉、炉膛温度、煤质、测温系统。

1、工艺概述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，在高温（1400℃～1700℃）、高压（4.0MPa左右）下，以纯氧及少量蒸汽为气化剂，在气化炉内对粉煤进行气化反应，产生以CO、H2为主要成份的粗合成气。

在航天炉正常工作状态，炉内换热以辐射为主，兼有一定比例的对流换热。

炉内温度一般在1400℃以上，高温气体和灰颗粒通过辐射和对流将热量传向炉壁，经过渣层后温度降低到400℃～500℃，再经过耐火材料，向火面炉壁受冷却水的作用温度降低到略高于冷却水的水平。

航天炉温度监测是保障气化炉高效、稳定、安全运行的的重要辅助手段，温度在操作过程中其至能够起到操作人员“眼睛” 的作用，能够最直观、最快速的反映气化炉运行状态的变化，因此确保气化炉温度在工艺指标之内非常重要。

2、航天炉测温系统概述气化室的温度测点包括：4个上锥段温度测点，位于上锥段的耐火材料内，测量耐火层的温度；6个炉膛插入式测温点，热电偶的头部伸出耐火料，在无结渣的情况下测量的是炉气温度，分为上中下3层，每层2个；12个炉膛埋入式测温点，热电偶的头部埋在耐火料里面贴近管壁，测量靠近壁面的耐火料温度，分为上中下3层，每层4个，和炉膛插入式测温点一起周向均布；环腔测温点，测量环腔内的气体温度；锥盘测温点，测量激冷室顶部锥盘的温度；外壳测温点，测量气化炉外壁的温度。

其中上锥段测温点和炉膛测温点是运行中重要的控制参数，关系着气化炉的操作安全。

锥盘温度一般较低(低于220℃)，但是锥盘温度上涨(特别是超过操作压力下水的饱和温度时)应引起高度重视，往往是激冷室内件损坏导致，如果处理不及时会引起停车甚至设备损坏的事故。

HT-L航天粉煤加压气化技术及其应用1

临泉、濮阳 HT-L 示范装置模型
北京航天煤化工工程公司10
主要内容
1
单位基本情况
2
HT-L煤气化项目的意义
3 HT–L粉煤加压气化工艺 4 HT–L主要设备
5 6
HT–L控制技术
HT–L示范装置开车情况
北京航天煤化工工程公司11
HT–L粉煤加压气化工艺
主要技术路线：干煤粉作原料
北京航天煤化工工程公司18
主要内容
1
单位基本情况
2
HT-L煤气化项目的意义
3 HT–L粉煤加压气化工艺 4 HT–L主要设备
5 6

HT–L控制技术
HT–L示范装置开车情况
北京航天煤化工工程公司19
关键设备
HT–L粉煤气化炉气化烧嘴破渣机热风炉安全阀特种阀高压耐磨泵、高速泵煤粉阀锁渣阀煤粉调节阀、换向阀黑水调节阀
北京航天煤化工工程公司24
关键设备
2、气化炉炉膛允许操作温度：1400–1800℃ 优点：（1）煤种适应性广煤的灰熔点可选范围宽，可实现原料煤的本地化。（2）碳转化率高、粗合成气品质好，CH4含量低碳转化率≥99%,出口有效气体(CO+H2)成分≥90%, CH4含量≤200ppm 。（3）炉膛耐火料壁面配有温度测点对水冷壁温度进行有效监测，在气化炉开车、换煤种或煤种不稳定时，能起到良好的保护作用。
采用激冷流程 • • • • • • 主要特点：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，气化温度能到1400至1850度；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。

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。

激冷室积灰的原因分析及应对措施

激冷室积灰的原因分析及应对措施摘要：简要介绍HT-L航天炉激冷室积灰的原因及应对措施，通过掺烧合适的煤种，保证渣口压差的稳定，改善激冷水水质及流量，降低激冷水温度来避免气化炉激冷室积灰，保证了航天炉系统长期稳定的运行。

关键词：航天炉激冷室积灰一、工艺概述：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。

由中国航天科技集团公司下属北京航天石化技术装备工程公司开发，该项目技术是结合国内外煤化工的现状，独自研发的拥有自主知识产权的粉煤加压气化技术，打破了国外对该技术的垄断。

中能化工三期航天炉装置从2017年7月开工建设，2020年5月31日气化炉一次投料开车成功。

中能公司252万Nm3（CO+H2）/日原料路线改造工程，设计生产能力为252万Nm3（CO+H2）/天的HT-L航天粉煤加压气化装置，单炉日处理原煤1500吨，气化炉运行压力4.0Mpa，该炉型的燃烧室为3.2米，激冷室为3.8米。

在气化炉长期运行中，由于气化炉的自身特性决定了长周期运行时，激冷室容易积灰，造成激冷室液位过高或过低，合成气水浴效果差。

带水带灰量大，合成气温度高、流速快，冲刷合成气管线弯头，造成合成气管线变薄，合成气泄露，严重影响到气化炉正常负荷的运行，甚至气化炉被迫停车。

本文分析了造成气化炉激冷室积灰的原因，从生产实际出发，避免出现类似情况，并给出了相应的解决措施，保证了气化炉的长周期稳定运行。

二、航天炉的结构及原理气化炉由上部的燃烧室和下部的激冷室组成。

加压后的粉煤采用二氧化碳输送到气化炉烧嘴，与氧气和水蒸汽通过烧嘴喷入燃烧室内反应，放出的热量被燃烧室内的水冷盘管带出气化炉，生成的粗合成气主要有一氧化碳和氢气为主，并混合着液态炉渣和细固体颗粒。

粗合成气离开燃烧室，通过渣口及下降管进入激冷室水浴，粗合成气经过初步水浴后，携带的大量颗粒留在水里，同时粗合成气也被冷却、饱和。

HTL粉煤加压气化工艺流程

粉煤加压气化工艺流程
原煤除杂后送入磨煤机破碎，同时由经过加热的低压氮气将其干燥，制备出合格煤粉存于料舱中。

加热用低压氮气大部分可循环利用。

料仓中的煤粉先后在低压氮气和高压氮气的输送下，通过气化喷嘴进入气化炉。

气化剂氧气、蒸汽也通过气化喷嘴进入气化炉，并在高温下与煤粉进行气化反应。

出气化炉的高温合成气经激冷、洗涤后并入造气车间合成气管线。

熔融灰渣在气化激冷室中被激冷固化，经锁斗收集，定期排放。

洗涤塔出来的黑水经过二级闪蒸，水蒸气及一部分溶解在黑水中的酸性气、等被迅速闪蒸出来，闪蒸汽经冷凝、分离后与其花分厂生产系统的酸性气体一并处理，闪蒸黑水经换热器冷却后排入地沟，送气化分厂生产装置的污水处理系统。

HT-L航天粉煤加压气化的运行及技术发展

煤粉颗粒质量流量 kg/s
4.0
3.5
3.0
2.5
2.0
1.5
HCN CH4
10
20
30
40
50
60
70
反应时间（步长）/0.1S
时间（步长） /0.1S
各气体摩尔流量随时间变化图
煤粉（含灰）质量流量随时间变化图
中国航800
灰熔点流动温度FT ℃
注：表中为晋煤中能化工数据
中国航天科技集团公司第一研究院
航天长征化学工程公司
航天粉煤加压气化装置运行情况
晋煤中能化工甲醇和合成氨装置二期合成氨装置运行情况：
2012年元月5日打通流程；
全年累计运行351天，单炉最长连续运行215天。装置日产合成氨超过600吨，吨合成氨生产成本约2200元左右。
中国航天科技集团公司第一研究院
航天长征化学工程公司
航天粉煤加压气化装置运行情况
鲁西化工30/52工程合成氨装置采用两台直径2800/3200炉型，年产合成氨 30万吨，另产1万Nm3/h CO。煤种：使用粘温特性较差的神华化工煤为原料, 原煤热值约5600~5700kCal/kg 装置运行情况：该项目2011年10月5日打通流程，生产出合格的合成氨产品。该项目是航天工程应用航天粉煤加压气化装置承担的第一套合成氨装置，配套的高CO 高水汽比变换和低压液氮洗工艺，均属航天工程公司自主开发和设计，全流程得到了工程验证。
设计平台：全厂三维设计
中国航天科技集团公司第一研究院
航天长征化学工程公司
运行篇
中国航天科技集团公司第一研究院
航天长征化学工程公司
航天粉煤加压气化装置运行情况

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。

HT-L粉煤加压气化炉

HT-L粉煤加压气化炉航天炉又名HT-L粉煤加压气化炉长期以来，国内煤化工之所以不能大规模地发展，就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。

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；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。

HT-L粉煤气化装置对煤种的一般要求煤种分析项目数据范围总水（AR；%） 4.5~30.7灰分（%；MF） 5.7~35.0含氧（%；MF） 5.3~16.3总硫（%；MF）0.3~5.2总氯（%；MF）0.01~0.41Na2O（%；on Ash）0.1~3.1K2O(%; on Ash) 0.1~3.3CaO(%; on Ash) 1.2~23.7Fe2O3(on Ash) 5.9~27.8SiO2(%; on Ash) 24.9~58.9AL2O3(%; on Ash) 9.5~32.6高热值（MJ/kg;MF）22.8~33.11、水分煤中水分包括外表水和内存水。

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航天炉又名HT-L粉煤加压气化炉
长期以来，国内煤化工之所以不能大规模地发展，就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。

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。

HT-L粉煤气化装置对煤种的一般要求
煤种分析项目数据范围
总水（AR；%） 4.5~30.7
灰分（%；MF） 5.7~35.0
含氧（%；MF） 5.3~16.3
总硫（%；MF）0.3~5.2
总氯（%；MF）0.01~0.41
Na2O（%；on Ash）0.1~3.1
K2O(%; on Ash) 0.1~3.3
CaO(%; on Ash) 1.2~23.7
Fe2O3(on Ash) 5.9~27.8
SiO2(%; on Ash) 24.9~58.9
AL2O3(%; on Ash) 9.5~32.6
高热值（MJ/kg;MF）22.8~33.1
1、水分
煤中水分包括外表水和内存水。

外表水是煤粒表面的水分，来源于机械采煤的**，露天放置或运输中的雨水，防止自然飞灰的洒水。

煤的外表水对气化虽然没有影响，但外表水高会增加运输费用。

外表水分不稳定还易造成煤干燥系统热能量消耗的波动。

外表水突然增大，煤干燥系统为保证如炉中水储量的稳定，就要增大燃料的消耗，造成原料浪费及污染环境。

外水的高低与采煤、贮存、运输方式有关，通过人的努力是可以改变的。

因此应尽量降低外水表含量，以节省开支且方便操作。

内存水是煤的内在水分，即煤的结合水，以化学态形式存在于煤中。

煤的内水高，同样会增加运输费用。

更重要的是，去除内水要比去除外表水消耗更多的加热燃料。

因此，内水越高，送入气化炉的粉煤中含水量会增高，水分气化所消耗的能量增多，粗合成气中的有效气体成份降低，气化效率因此降低，煤耗增加。

2、灰分
灰分是煤中不直接参加气化反应的惰性物质，但灰的熔化却要消耗煤在气化反应过程中的大量热。

煤灰分含量高，则气化后的有效气体成分就少，送入气化炉同质量的煤，灰分高的煤产气量少，灰渣量大，能耗高。

根据资料介绍。

在同样反应条件下，灰分增加1%，氧增大0.7%~0.8%，煤耗增大1.3%~1.5%，灰分越高气化煤耗、氧耗越高，灰渣对炉内构件的冲刷磨蚀越快；另外，灰渣量越大，对输煤，气化炉灰渣水处理系统的影响越大，气化炉及灰渣处理的系统除渣负荷也就越重，对管道和设备的磨蚀也随之加快。

严重时会影响气化炉
的正常运行。

但由于HT-L粉煤气化装置是采用冷壁结构，以渣抗渣，如果灰分含量太低，气化炉的热损大，且不利于炉壁的抗渣保护，影响气化炉的使用寿命。

3、灰熔点及灰组成
HT-L粉煤气化装置采用液态排渣，为保证气化炉排渣顺利。

正常操作温度应高于灰熔点FT（流动温度）约200℃。

如煤灰熔点过高，势必要求提高气化操作温度。

提高操作温度虽然有利于碳转化及气化炉排渣，但操作温度过高，辐射室水冷壁散热量增大，锅炉蒸汽量也大幅提高，使得冷煤气效率下降，从而影响气化炉运行的经济性。

因此选择灰熔点低的煤种，可以降低操作温度，提高煤的利用效率。

另外，如果煤的灰熔点低，操作温度就可以降低，与高灰熔点煤相比较，无需消耗过多氧与碳反应生成CO2来维持较高的操作温度。

有效气体的产率就高。

对高灰熔点煤，一般可以通过添加助熔剂来改变煤灰的熔融特性，以保证气化炉的正常运转。

煤灰主要是由SiO2、AL2O3、CaO、MgO、TiO2及Na2O、K2O等组成。

一般而言，煤灰中酸性组分SiO2、AL2O3、TiO2和碱性组分Fe2O3、CaO、MgO、Na2O等的比值越大，灰熔点越高，煤灰组成一般对气化反应无多大影响，但其中某些组分含量过高会影响煤灰的熔融特性，造成气化炉渣口排渣不畅或渣口堵塞。