HT-L航天粉煤加压气化技术及其应用1

国内最全的煤气化技术简介（最新整理）本文收集、整理、并汇总了国内当前大多数煤气化工艺（包括水煤浆、干煤粉、碎煤等加压气化工艺；固定床、流化床、气流床气化工艺；激冷流程、废锅流程；水冷壁、耐火砖等冷壁炉和热壁炉型），可作为煤化工、煤气化专业技术人员参考资料，是目前网络上公开交流的较为全面的一篇资料。

1、“神宁炉”粉煤加压气化技术（宁夏神耀科技有限责任公司）以高旋流单喷嘴大通量粉煤加压气化炉为目标载体，以多煤种理化特性数据为基础，构建了气化炉流场、传热分析等模型；基于燃烧器强动量传导机制，揭示了顶置式旋流气化场湍流燃烧的动力学机理；揭示了氧气和煤粉的强化反应规律，独创了高效无相变水冷壁反应室与“沉降-破泡式”激冷室相耦合的气化炉。

“神宁炉”干粉煤气化技术能源转化效率高，有效气成分≥91%，碳转化率≥98.5%。

固体灰渣好处理，灰渣中不含苯、酚、焦油等大分子有机物废物。

气化系统吨煤污水排放量控制在0.4—0.5t，废水处理后可完全回用。

高效、中空、高能点火系统，实现高压、惰性环境下点火成功率98%以上。

采用组合式燃烧器通道结构，控制火焰形成，确保气化炉内壁挂渣均匀。

2、“科林炉”CCG粉煤加压气化技术（德国科林工业技术有限责任公司）技术特点：（1）煤种适应性广：适用于各种烟煤、无烟煤、褐煤及石油焦等，对强度、热稳定性、结渣性、粘结性等没有具体要求。

对高灰分、高灰熔点、高硫含量的“三高”煤等低品质的煤种拥有很好的工业化业绩。

（2）技术指标高：因燃烧器采用多烧嘴顶置下喷的配置方式，原料在气化炉内碰撞混合更加充分，气化炉炉膛及顶部挂渣均匀，可实现较高的气化温度（1400～1700℃），碳转化率高达到99%以上，合成气中不含重烃、焦油等物质，有效合成气成分90～93%，冷煤气效率80～83%。

（3）投资低：根据项目规模不同，可提供日投煤量750吨/天至3000吨/天的不同气化炉炉型设计，主要设备制造已完全实现国产化，整个装置的投资建设成本低，建设周期短。

粉煤加压气化炉系统运行问题浅析中能公司目前使用的航天炉又名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。

粉煤气化技术的气化室炉体均为水冷壁/耐火材料复合结构,根据不同的炉型分为垂直管结构和盘管结构,利用管内的水或蒸汽强制冷却作用带走熔融炉渣的热量,使其附着在气化室内壁,在耐火材料表面形成稳定的固渣层一熔融层一流动层的热阻结构,使得在气化炉运行期间耐火材料不与高温熔渣直接接触,实现“以渣抗渣”的工艺,从而达到气化炉长寿命运行的目标。

本文旨在将实际运行过程中存在的粉煤输送，激冷室液位异常，灰水处理等问题和应对解决方法进行剖析。

关键词：粉煤加压气化；航天炉；粉煤输送；激冷室液位异常；灰水处理1、气化炉结构组成及作用气化炉作为整套气化装置的重要设备，主要由两部分组成，分别是燃烧室和激冷室。

工艺烧嘴将氧气、蒸汽和粉煤喷射至燃烧室内迅速雾化并发生部分氧化反应，反应放出大量热，生成以CO+H2为主要成分的粗合成气，在高温的作用下，煤中的灰分会变成液态的渣然后从燃烧室流入到激冷室内，粗合成气经过激冷室的初步除尘和降温后，粗煤气会和气化后的水蒸气一起离开气化炉激冷室，经过激冷降温后的灰渣可以通过排渣系统排出气化炉。

2、常见问题分析2.1、粉煤输送不稳定，粉煤管线流量波动或出现断流。

2.2、气化炉渣口堵塞，激冷室易积灰导致液位过高或过低。

2.3、灰水系统处理难度大，水质不稳定。

3、针对以上三点问题逐条进行分析解决3.1、粉煤输送不稳定，粉煤管线流量波动或出现断流。

3.1.1、原因分析：3.1.1.1、伴热系统设计不合理，设备伴热效果差，粉煤容易板结堵塞粉煤调节阀，造成粉煤流量出现波动。

3.1.1.2、粉煤袋式过滤器顶部由于设计存在缺陷会造成雨水等进入粉煤系统设备影响伴热效果，从而导致粉煤结块，不利于粉煤的输送。

粉煤加压气化技术简介一、背景“九五”期间华东理工大学、兖矿鲁南化肥厂（水煤浆气化及煤化工国家工程研究中心）、中国天辰化学工程公司共同承担了国家“十五”科技攻关计划课题“粉煤加压气化制合成气新技术研究与开发”，建设具有自主知识产权的粉煤加压气化中试装置。

装置处理能力为15～45吨煤/天，操作压力2.0～2.5Mpa，操作温度1300～1400℃。

该课题于2001年年底启动，2002年10月完成研究开发阶段中期评估，中试装置进入设计施工阶段。

2004年7月装置正式投运，首次在国内展示了粉煤加压气化技术的运行结果，填补了国内空白，技术指标达到国际先进水平。

中试装置于2004年12月6日至9日顺利通过科技部组织的现场72 小时运行专家考核，2004年12月21日于北京通过科技部主持的课题专家验收。

同年，该成果入选2004年度煤炭工业十大科学技术成果。

二、装置流程与技术优势1、整个工艺流程如图1，具体流程为：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仓中。

加热用低压氮气大部分可循环使用。

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，并在高温高压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。

熔融灰渣在气化炉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，水蒸汽及一部分溶解在黑水中的酸性气CO2、H2S 等被迅速闪蒸出来，闪蒸气经冷凝、分离后与气化分厂生产系统的酸性气一并处理，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。

图1 粉煤加压气化中试装置单元流程图2、整个工艺流程与其他技术的指标差异如下表1。

将该粉煤气化技术与其它几种气流床水煤浆气化技术以及荷兰的Shell粉煤加压气化技术相比较，可以看出粉煤加压气化技术消耗低，碳转化率高，在气化炉条件或煤种相同情况下，比水煤浆气化技术节氧16~21％，节煤2~4％，有效气成份高6~10个百分点。

航天炉粉煤加压技术气化粗渣的研究发布时间：2021-07-20T06:01:08.360Z 来源：《防护工程》2021年8期作者：陈建林张国华黄保才童维风王彬彬刘才[导读] 随着科学技术的发展，我国的航天炉粉煤加压技术有了很大进展，利用X-射线荧光分析仪、X-射线衍射仪、扫描电子显微镜-能谱仪、显微共焦激光拉曼光谱仪等手段，研究了航天炉粉煤加压气化粗渣的化学组成、物相组成和微观结构;并通过物理解离和筛分来分离气化粗渣中的碳，了解粗渣中碳的分布情况、微观结构和存在形式。

陈建林张国华黄保才童维风王彬彬刘才安徽省阜阳市临泉县中能化工气化车间安徽省阜阳市 236400摘要：随着科学技术的发展，我国的航天炉粉煤加压技术有了很大进展，利用X-射线荧光分析仪、X-射线衍射仪、扫描电子显微镜-能谱仪、显微共焦激光拉曼光谱仪等手段，研究了航天炉粉煤加压气化粗渣的化学组成、物相组成和微观结构;并通过物理解离和筛分来分离气化粗渣中的碳，了解粗渣中碳的分布情况、微观结构和存在形式。

结果表明:(1)航天炉(HL-T)气化粗渣中含有大量的玻璃相和残碳，经过1000℃加热、自然冷却后析出钠长石和钙长石等晶体;(2)航天炉(HL-T)气化粗渣经过物理解离和筛分后，粗渣中的碳富集在粒径小的物料中。

通过分析，此渣可用于制备泡沫玻璃。

关键词：航天炉(HL-T)；气化粗渣；解离；微观结构；碳富集引言在航天炉粉煤加压气化工艺中，粉煤加压输送的稳定性对整个装置的运行稳定至关重要。

笔者针对正元氢能粉煤加压输送系统中不锈钢烧结金属滤芯(简称烧结滤芯)在使用过程中存在的问题进行原因分析，并提出改造措施。

1航天炉粉煤加压气化技术概述航天炉粉煤加压气化技术，由北京航天万源炼化工工程技术有限公司创新研发并在安徽中能化工股份有限公司一次试车而成。

从创新的角度观察，该技术立足我国传统煤制合成气基础，吸收了壳牌、德士古等加压气化工艺设计理念及相关经验。

从当前工业化示范项目应用成果及经验分析，作为一项加压气流床工艺，该技术在运行时间方面具有明显优势，突显了投资成本低、建设周期短、操作简易方便、易于集中式管理、降低能耗等特点。

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。

航天炉的优缺点
航天炉的优点：
1、HT-L煤气化工艺是适合我国国情的由航天十一所自主研发的一种煤粉加压气化技术，虽然没有中试装置，但各个单元的技术都有成熟的设计基础和丰富的运行经验，直接实现了工业化生产，没有设计缺陷和运行瓶颈。

2、投资少。

河南龙宇15万吨甲醇项目总投资6.4亿元，其中气化装置投资3.1亿元，比同规模SHELL工艺投资要少三分之一。

结构简单，操作方便。

3、国产化率高。

HT-L煤气化装置许多设备如：粉煤锁斗阀、破渣机、烧嘴、气化炉、煤粉循环三通阀、渣水循环泵、激冷水泵、锅炉水循环泵、热风炉等都是由北京航天十一所设计、制造或委托制造的，设备运行平稳、操作维护方便，也带动了相关产业的发展，对于促进我国经济技术的发展有重大意义。

4、HT-L煤气化工艺虽然热效率低，热量损失大，但在以后的运行和设计中可以进行技改，增加废热利用装置，降低能耗。

综上所述，HT-L煤气化工艺经济可靠，值得推广和应用。

航天炉也存在一些问题，主要有：
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。

HT-L与Shell及Texaco粉煤气化技术的比较吴胜军【摘要】介绍了HT-L粉煤气化技术的工艺特点,并从比氧耗、有效气成分、煤气化效率、能耗等方面与Shell 及Texaco粉煤气化技术进行了分析比较.结果表明:HT-L粉煤气化技术具有高效节能、煤种适用范围广、气化效率高、能耗低、建设和运行成本低、工艺成熟可靠并具有自主知识产权的优点,具有广阔的发展前景.%Process features are described of the HT-L pulverized coal gasification technology, and an analytical comparison is done with the Shell and Texaco pulverized coal gasification technology in terms of specific oxygen consumption, active gas constituent, coal gasification efficiency, and energy consumption. The results show that the HT-L technology has the advantages of highly efficient energy saving, wide scope of application to various coal types, high gasification efficiency, low energy consumption, low construction and operation cost, mature and reliable technology, and possession of independent intellectual property, and so it brings about broad prospects for development.【期刊名称】《化肥工业》【年(卷),期】2011(038)003【总页数】3页(P10-12)【关键词】粉煤气化;分析;比较【作者】吴胜军【作者单位】北京航天万源煤化工工程技术有限公司兰州分公司,730050【正文语种】中文煤粉、氧气及蒸汽在加压条件下并流进入气化炉,在极为短暂的时间内完成升温、挥发分脱除、裂解、燃烧及转化等一系列物理和化学过程[1]。

粉煤加压气化煤气化设备在炼化、化工等领域的应用研究随着能源需求的不断增长和环境保护的要求日益严格，煤炭气化技术作为一种高效利用煤炭资源的方法，受到了越来越多的关注。

其中，粉煤加压气化煤气化设备是一种应用广泛的气化技术，其在炼化、化工等领域具有重要的应用价值。

本文将对其应用领域进行研究，并探讨其优势和挑战。

首先，粉煤加压气化煤气化设备在炼化行业中的应用是非常重要的。

炼化工业是利用煤气、石油、天然气等热源进行化学反应来制造石油化学产品的生产过程。

粉煤加压气化煤气化设备可以将固体煤转化为气体燃料，为炼化行业提供了廉价、清洁的能源。

与传统的燃煤锅炉相比，粉煤加压气化煤气化设备具有更高的燃烧效率和更低的环境污染排放，因此在炼化行业中得到了广泛应用。

其次，粉煤加压气化煤气化设备在化工领域的应用也是非常重要的。

化工行业是利用化学反应、物理作用和物理分离将天然资源转化为有用产品的生产行业。

粉煤加压气化煤气化设备可以将煤转化为合成气，而合成气可以用于制备合成氨、合成甲醇等化工原料。

由于煤炭资源丰富，粉煤加压气化煤气化设备的应用为化工行业提供了更多的原料选择，降低了原料成本，促进了化工产业的发展。

此外，粉煤加压气化煤气化设备还可以应用于其他领域，如钢铁行业、发电行业等。

在钢铁行业中，粉煤加压气化煤气化设备能够将煤转化为高品质的合成气，用于替代传统的焦炉煤气，在高炉炼铁过程中提高燃烧效率，降低煤炭消耗。

在发电行业中，粉煤加压气化煤气化设备可以将煤转化为燃气，用于燃气轮机发电，提高发电效率，减少排放。

然而，粉煤加压气化煤气化设备在应用过程中也面临着一些挑战。

首先是设备成本较高。

粉煤加压气化煤气化设备涉及到多个工艺单元，包括气化炉、净化器、冷却器等，需要大量的投资。

其次是气化技术的复杂性。

粉煤加压气化涉及到多相流、多组分传质反应等复杂的物理化学过程，需要精确的控制和优化。

此外，粉煤加压气化过程还产生了大量含硫、含氮化合物等有害物质，需要进行净化处理，增加了设备的运营成本。

2016年第35卷第3期CHEMICAL INDUSTRY AND ENGINEERING PROGRESS ·653·化工进展现代煤气化技术发展趋势及应用综述汪寿建（中国化学工程集团公司，北京 100007）摘要：现代煤气化技术是现代煤化工装置中的重要一环，涉及整个煤化工装置的正常运行。

本文分别介绍了中国市场各种现代煤气化工艺应用现状，叙述汇总了其工艺特点、应用参数、市场数据等。

包括第一类气流床加压气化工艺，又可分为干法煤粉加压气化工艺和湿法水煤浆加压气化工艺。

干法气化代表性工艺包括Shell炉干煤粉气化、GSP炉干煤粉气化、HT-LZ航天炉干煤粉气化、五环炉（宁煤炉）干煤粉气化、二段加压气流床粉煤气化、科林炉（CCG）干煤粉气化、东方炉干煤粉气化。

湿法气化代表性工艺包括 GE水煤浆加压气化、四喷嘴水煤浆加压气化、多元料浆加压气化、熔渣-非熔渣分级加压气化（改进型为清华炉）、E-gas(Destec)水煤浆气化。

第二类流化床粉煤加压气化工艺，主要有代表性工艺包括U-gas灰熔聚流化床粉煤气化、SES褐煤流化床气化、灰熔聚常压气化（CAGG）。

第三类固定床碎煤加压气化，主要有代表性工艺包括鲁奇褐煤加压气化、碎煤移动床加压气化和BGL碎煤加压气化等。

文章指出应认识到煤气化技术的重要性，把引进国外先进煤气化技术理念与具有自主知识产权的现代煤化工气化技术有机结合起来。

关键词：煤气化；市场应用；气化特点；参数数据分析中图分类号：TQ 536.1 文献标志码：A 文章编号：1000–6613（2016）03–0653–12DOI：10.16085/j.issn.1000-6613.2016.03.001Development and applicatin of modern coal gasification technologyWANG Shoujian（China National Chemical Engineering Group Corporation，Beijing100007，China）Abstract：Modern coal gasification technology is an important part of modern coal chemical industrial plants，involving stable operation of the entire coal plant. This paper introduces application of modern coal gasification technologies in China，summarizes characteristics of gasification processes，application parameters，market data，etc. The first class gasification technology is entrained-bed gasification process，which can be divided into dry pulverized coal pressurized gasification and wet coal-water slurry pressurized gasification. The typical dry pulverized coal pressurized gasification technologies include Shell Gasifier，GSP Gasifier，HT-LZ Gasifier，WHG (Ning Mei) Gasifier，Two-stage Gasifier，CHOREN CCG Gasifier，SE Gasifier. The typical wet coal-water slurry pressurized gasification technologies include GE (Texaco) Gasifier，coal-water slurry gasifier with opposed multi-burners，Multi-component Slurry Gasifier，Non-slag/slag Gasifier (modified as Tsinghua Gasifier)，E-gas (Destec) Gasifier. The second class gasification technology is fluidized-bed coal gasification process. The typical fluidized-bed coal gasification technologies include U-gas Gasifier，SES Lignite Gasifier，CAGG Gasifier. The third class gasification technology is fixed-bed coal gasification process. The typical fixed-bed coal gasification technologies include Lurgi Lignite收稿日期：2015-09-14；修改稿日期：2015-12-17。