航天爐工藝介紹

1、航天爐工藝系統(tǒng)介紹 能化12-班 韓新航天爐簡介 長期以來，國內(nèi)煤化工得不到大規(guī)模地發(fā)展，主要是因?yàn)閲鴥?nèi)缺乏自主的粉煤加壓氣化技術(shù)。而進(jìn)口的技術(shù)也不能完全滿足國內(nèi)煤化工的需求如果選用德士古煤氣化技術(shù)，無法實(shí)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(yīng)性廣的國內(nèi)煤氣化技術(shù)，一直是業(yè)界的夢想。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(qiáng)的耐高溫特性，這個(gè)特性要實(shí)現(xiàn)起來難度較大。而與此類似，火箭上天時(shí)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(diǎn)像殺雞用上宰牛刀，技術(shù)難度上是沒

2、有問題的。就這樣，航天爐應(yīng)運(yùn)而生。 航天爐又名HT-L粉煤加壓氣化爐。主要優(yōu)點(diǎn)如下：l技術(shù)先進(jìn)，具有的熱效率(可達(dá)95%) ，碳轉(zhuǎn)化率高(可達(dá)99%)；l氣化爐為水冷壁結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)，氣化溫度能到1500至1700度；l對煤種要求低，可實(shí)現(xiàn)原料本地化；l具有自主知識產(chǎn)權(quán)，專利費(fèi)用低；l關(guān)鍵設(shè)備全部國產(chǎn)化，投資少，比同等規(guī)模投資節(jié)省三分之一。l工期短，比殼牌爐建設(shè)時(shí)間縮短三分之一；l操作程序簡便，適應(yīng)中國煤化工產(chǎn)業(yè)的實(shí)際，易于大面積推廣。缺點(diǎn)： l航天爐系統(tǒng)聯(lián)鎖多，特別試車時(shí)，數(shù)據(jù)變動(dòng)有可能造成跳車。 l多種因素會(huì)導(dǎo)致爐溫超溫，燒壞耐火材料甚至盤管。 l由于操作不穩(wěn)定等因素，會(huì)造成粗渣、濾餅中殘?zhí)亢?/p>

3、較高。 l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。 l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。 l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。2005-7-20HTL煤氣化工藝系統(tǒng)介紹 對煤質(zhì)的要求及用煤的處理對煤質(zhì)的要求及用煤的處理 HTL煤氣化工藝的原料是干煤粉，用高壓氮?dú)饣蚣訅篊O2輸送入氣化爐，對煤種的適用范圍寬，能夠以當(dāng)?shù)孛悍N為原料，而且碳轉(zhuǎn)化率超過99。該工藝過程對煤的特性，例如煤的粒度、粘結(jié)性、含水量、含硫量、含氧量及灰分含量均不敏感，但對于灰熔點(diǎn)較高的煤如灰熔點(diǎn)1400須加入助熔劑(

4、石灰石)，改變?nèi)茉阅堋７勖好簹饣療^的煤種的特性粉煤煤氣化燒過的煤種的特性煤種分析項(xiàng)目煤種分析項(xiàng)目粉煤氣化爐燒過的煤種粉煤氣化爐燒過的煤種數(shù)據(jù)范圍數(shù)據(jù)范圍總水總水(AR;%)(AR;%)4.5-30.74.5-30.7灰分灰分(%;MF)(%;MF)5.7-35.05.7-35.0含氧含氧(%;MF)(%;MF)5.3-16.35.3-16.3總硫總硫(%;MF)(%;MF)0.3-5.20.3-5.2總氯總氯(%;MF)(%;MF)0.01-0.410.01-0.41Na2O(%:on Ash)Na2O(%:on Ash)0.1-3.10.1-3.1K2O(%:on Ash)K2O(%:o

5、n Ash)0.1-3.30.1-3.3CaO(%:on Ash)CaO(%:on Ash)1.2-23.71.2-23.7Fe2O3(%:on Ash)Fe2O3(%:on Ash)5.9-27.85.9-27.8SiO2 (%:on Ash)SiO2 (%:on Ash)24.9-58.924.9-58.9Al2O3 (%:on Ash)Al2O3 (%:on Ash)9.5-32.69.5-32.6高熱值高熱值(MJ/kg;MF)(MJ/kg;MF)22.8-33.122.8-33.1工藝介紹 HT-L粉煤氣化技術(shù)工藝原理：原料煤經(jīng)過磨煤、干燥后，用N2進(jìn)行加壓輸送，將粉煤輸送到氣化爐燒

6、嘴。干煤粉（80）、純氧氣（200）、過熱蒸汽（420）一同進(jìn)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(xué)過程。生成的14001600的合成氣經(jīng)過冷卻后，出氣化爐的溫度為210220，再經(jīng)過文丘里洗滌器增濕、洗滌，和洗滌塔進(jìn)一步降溫、洗滌，產(chǎn)出溫度約為204、粉塵含量小于1010-6的粗合成氣。三條相同的進(jìn)煤管線粉煤過濾器S-1103粉煤貯倉V-1201V-1204粉煤鎖斗V-1205粉煤給料罐中壓汽包V-1302原料煤貯倉V-1101磨煤機(jī)A-1101惰性氣體發(fā)生器F-1101原料煤高壓氮?dú)饪諝馊剂蠚庠Q重給煤機(jī)X-1101氧氣加熱器E-1309P-1301A/B汽包

7、循環(huán)泵F-1301氣化爐洗滌塔C-1301高壓閃蒸罐V-1401真空閃蒸罐V-1404除氧器V-1408灰水罐T-1401沉降槽S-1401過濾機(jī)S-1402鍋爐給水中壓過熱蒸汽氧氣粗合成氣去火炬粗合成氣脫鹽水閃蒸氣去火炬冷凝液來自變換低壓飽和蒸汽濾餅污水中壓蒸汽渣鎖斗V-1303Q-1401/V-1411撈渣機(jī)備煤系統(tǒng)氣化及合成氣洗滌系統(tǒng)渣及灰水處理系統(tǒng)V-1309氧氣緩沖罐工藝流程圖HTLHTL粉煤氣化爐 HT-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(shè)備。粉煤、氧氣蒸汽按一定比例通過燃燒器進(jìn)入氣化爐，在氣化室中進(jìn)行燃燒氣化反應(yīng)，生成的含有高溫熔渣的粗合成氣，一部分高溫熔渣掛在復(fù)合

8、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(jìn)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(shí)熔渣迅速固化，通過分離裝置實(shí)現(xiàn)合成氣、液態(tài)水、固渣的分離。合成氣通過管口輸出進(jìn)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(jìn)入破渣機(jī)中，并斷續(xù)排出。含有細(xì)灰的黑水通過管口進(jìn)入渣水處理系統(tǒng)。HT-LHT-L粉煤氣化爐設(shè)備參數(shù)2005-7-202800型型氣化爐直徑：氣化爐直徑：2.8-3.2米米氣化爐高度：氣化爐高度：14.5米米氣化壓力：氣化壓力：4.0MPa日投煤量：日投煤量：750t（與煤種（與煤種有關(guān)）有關(guān)）（CO+H2）有效氣產(chǎn)量：）有效氣產(chǎn)量：4000

9、0-51000Nm3/h（根（根據(jù)要求確定）。據(jù)要求確定）。3200型型氣化爐直徑：氣化爐直徑：3.2-3.8米米氣化爐高度：氣化爐高度：19.5米米氣化壓力：氣化壓力：4.0MPa日投煤量：日投煤量：1500t（與（與煤種有關(guān)）煤種有關(guān)）（CO+H2）有效氣產(chǎn)量：）有效氣產(chǎn)量：80000-110000Nm3/h（根據(jù)要求確定）。（根據(jù)要求確定）。4000型型氣化爐直徑：氣化爐直徑：4.0米米氣化爐高度：氣化爐高度：24.5米米氣化壓力：氣化壓力：4.0MPa日投煤量：日投煤量：2500t（與（與煤種有關(guān)）煤種有關(guān)）（CO+H2）有效氣產(chǎn)量：）有效氣產(chǎn)量：140000-180000Nm3/h（

10、根據(jù)要求確定）。（根據(jù)要求確定）。三種爐型 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。運(yùn)行現(xiàn)狀濮陽龍宇航天爐平穩(wěn)運(yùn)行創(chuàng)紀(jì)錄截止2012年10月8日，濮陽龍宇甲醇項(xiàng)目航天爐裝置已連續(xù)運(yùn)行210天，創(chuàng)國內(nèi)同類型氣化爐最長運(yùn)行周期紀(jì)錄。9月份，該公司累計(jì)生產(chǎn)成品甲醇 15637.67噸，平均日產(chǎn)甲醇504.4噸，是裝置設(shè)計(jì)負(fù)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(jì)錄。安徽昊源原料改造項(xiàng)目航天爐點(diǎn)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(xiàng)目航天爐點(diǎn)火投煤成功，并試運(yùn)行近六個(gè)小時(shí)。該項(xiàng)目于2

11、012年初開工建設(shè)，目前，該項(xiàng)目二氧化碳壓縮機(jī)、空分已開車成功。晉開百萬噸總氨項(xiàng)目尿素裝置投料成功2013年7月3日，由五環(huán)工程設(shè)計(jì)的河南晉開百萬噸總氨項(xiàng)目40萬噸/年大顆粒尿素（C系列）裝置投料成功。該項(xiàng)目位于河南開封，分兩期同時(shí)開工建設(shè)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(fù)合肥、20萬噸濃硝酸。項(xiàng)目于2010年4月開工。滄州正元6080項(xiàng)目氨合成塔運(yùn)抵現(xiàn)場2013年9月5日，由石家莊正元塔器設(shè)備有限公司制造的DN3000氨合成塔運(yùn)抵滄州正元6080項(xiàng)目施工現(xiàn)場，項(xiàng)目由基礎(chǔ)建設(shè)進(jìn)入設(shè)備安裝階段。該項(xiàng) 目采用航天爐粉煤加壓氣化技術(shù)，一

12、期工程概算投資43億元。項(xiàng)目規(guī)模為年產(chǎn)60萬噸合成氨、80萬噸尿素。工程計(jì)劃2014年4月進(jìn)入試車條件，8月投入 運(yùn)行。 國家粉煤氣化實(shí)驗(yàn)基地落戶山東東平縣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(jìn)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。 安徽昊源航天爐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(tuán)世界首套與航天爐配套的等溫變換裝置，已滿負(fù)荷平穩(wěn)運(yùn)行12天，各項(xiàng)指標(biāo)均達(dá)到或優(yōu)于設(shè)計(jì)要求。該裝置應(yīng)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(xiàng)目。安徽昊源3660項(xiàng)目分

13、兩期建設(shè)，一期1830裝置已于2013年建成投產(chǎn)。2005-7-20HTL、Shell、Texaco三種氣化爐比較名稱名稱HTLHTLShellShellTexacoTexaco比氧耗比氧耗(Nm(Nm3 3/KNm/KNm3 3) )330-360330-360330-360330-360410-430410-430有效氣成分有效氣成分CO+H2(%)CO+H2(%)898991918989939378788181碳轉(zhuǎn)化率碳轉(zhuǎn)化率(%)(%)999999999898冷煤氣效率冷煤氣效率(%)(%)808083838080838371717676煤氣化熱效率煤氣化熱效率(%)(%) 95959

14、6968686原料煤輸送形式原料煤輸送形式干粉干粉, ,氣體輸送氣體輸送干粉干粉, ,氣體輸送氣體輸送水煤漿水煤漿, ,泵輸送泵輸送燒嘴壽命燒嘴壽命1010年年, ,每每6 6個(gè)月維修頭部個(gè)月維修頭部1010年年, ,每每1.51.5年維修頭部年維修頭部每每1.51.5個(gè)月維修頭部個(gè)月維修頭部水冷壁或耐火磚水冷壁或耐火磚壽命壽命水冷壁結(jié)構(gòu)簡單，屬圓筒盤水冷壁結(jié)構(gòu)簡單，屬圓筒盤管型，水路簡單，易制造，管型，水路簡單，易制造，壽命壽命1010年年水冷壁呈多段豎管排列，水水冷壁呈多段豎管排列，水路復(fù)雜，合金鋼材質(zhì)，制造路復(fù)雜，合金鋼材質(zhì)，制造難度大，壽命難度大，壽命1010年年昂貴的耐火磚只能用一年

15、昂貴的耐火磚只能用一年 原料煤的適應(yīng)性原料煤的適應(yīng)性氣化原料煤幾乎函蓋從褐煤氣化原料煤幾乎函蓋從褐煤到無煙煤的所有煤種，可以到無煙煤的所有煤種，可以實(shí)現(xiàn)原料煤本地化實(shí)現(xiàn)原料煤本地化氣化原料煤幾乎函蓋從褐煤氣化原料煤幾乎函蓋從褐煤到無煙煤的所有煤種，可以到無煙煤的所有煤種，可以實(shí)現(xiàn)原料煤本地化實(shí)現(xiàn)原料煤本地化對煤種要求高（灰熔點(diǎn)低對煤種要求高（灰熔點(diǎn)低于于12501250度，成漿性好）度，成漿性好）, ,無法實(shí)現(xiàn)原料煤本地化無法實(shí)現(xiàn)原料煤本地化電耗電耗低低因有激冷氣壓縮機(jī)和反吹氣因有激冷氣壓縮機(jī)和反吹氣壓縮機(jī)壓縮機(jī), ,所以電耗較高所以電耗較高低低 HT-L煤粉加壓氣化爐是結(jié)合SHELL、GSP

16、、TEXACO的一些優(yōu)勢特點(diǎn)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(jìn)入氣化爐燒嘴的三個(gè)粉煤管旋轉(zhuǎn)斜噴進(jìn)料與GSP環(huán)形噴嘴不同；水冷壁盤管則采用四進(jìn)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(rèn)為采用航天爐存在以下風(fēng)險(xiǎn)： 目前SHELL爐在國內(nèi)投運(yùn)了5套，僅湖北雙環(huán)經(jīng)過半年多的調(diào)試，能連續(xù)運(yùn)行58天，其余裝置都不能正常運(yùn)行，還得接受時(shí)間的考驗(yàn)。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(yán)重等。航天爐的投運(yùn)可能也會(huì)出現(xiàn)類似的問題。 GSP冷壁爐的商業(yè)化裝置目前已運(yùn)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(jìn)行了從新設(shè)計(jì)，但未進(jìn)行工業(yè)化試驗(yàn)，風(fēng)險(xiǎn)很大。氣化爐的水冷壁，SHELL爐是多段豎管排列，GSP爐則是圓筒單管盤管，設(shè)計(jì)和制造難度都很大，內(nèi)件（特別是傳熱面）用異型