HT-L爐粉煤加壓氣化技術(shù)

李相軍

（濮陽龍宇化工有限責(zé)任公司，河南濮陽 457000）

HT-L爐粉煤加壓氣化技術(shù)

李相軍

（濮陽龍宇化工有限責(zé)任公司，河南濮陽 457000）

HT-L爐是我國(guó)首套具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的粉煤加壓氣化技術(shù)，詳細(xì)介紹了HT-L爐的工藝流程及技術(shù)特點(diǎn)，并通過實(shí)際運(yùn)行數(shù)據(jù)說明了其先進(jìn)性和可靠性。

HT-L爐；煤氣化；技術(shù)特點(diǎn)

1 概述

HT-L粉煤加壓氣化技術(shù)是由北京航天裝備公司開發(fā)的一種先進(jìn)的煤氣化技術(shù)，是我國(guó)自主研發(fā)的擁有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的粉煤加壓氣化技術(shù)。關(guān)鍵設(shè)備、閥門均可以國(guó)產(chǎn)化，和殼牌、德士古氣化工藝相比，具有工藝先進(jìn)、投資少、原料煤適應(yīng)性強(qiáng)、合成氣中有效氣成分含量高（CO+H2＞90%）、消耗低、環(huán)境污染少等優(yōu)點(diǎn)，成為近幾年國(guó)內(nèi)生產(chǎn)廠家首選的煤氣化工藝。

目前國(guó)內(nèi)有兩套氣化裝置投產(chǎn)，已經(jīng)成功運(yùn)用在甲醇生產(chǎn)中。第一套是河南濮陽的濮陽龍宇化工有限責(zé)任公司的20萬t/a甲醇項(xiàng)目，該裝置于2008年10月3日一次投料成功，目前已運(yùn)行將近兩年。另一套HT-L裝置在安徽臨泉。目前這兩套氣化裝置運(yùn)行正常，最長(zhǎng)連續(xù)運(yùn)行周期為93天。

2 HT-L爐煤氣化的工藝原理

原料煤經(jīng)過磨煤、干燥后儲(chǔ)存在低壓粉煤儲(chǔ)罐，然后用N2（正常生產(chǎn)后用CO2輸送）通過粉煤鎖斗加壓、粉煤給料罐加壓輸送，將粉煤輸送到氣化爐燒嘴。干煤粉（80℃）、純氧氣（200℃）、過熱蒸汽（420℃）一同通過燒嘴進(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（1～10 s）。該反應(yīng)系統(tǒng)中的放熱和吸熱的平衡是自動(dòng)調(diào)節(jié)的，既有氣相間反應(yīng)，又有氣固相間的反應(yīng)。1 400～1 600℃的合成氣出氣化室通過激冷環(huán)、下降管被激冷水激冷冷卻后，進(jìn)入激冷室水浴洗滌、冷卻，出氣化爐的溫度為210～220℃，然后經(jīng)過文丘里洗滌器增濕、洗滌，進(jìn)入洗滌塔進(jìn)一步降溫、洗滌，溫度約為204℃、粉塵含量小于10×10-6的粗合成氣送到變換、凈化工段。

其工藝流程圖見圖1。

圖1 HT-L爐煤氣化工藝流程示意圖

3 技術(shù)特點(diǎn)及主要工藝指標(biāo)

3.1 技術(shù)特點(diǎn)

HT-L氣化爐采用的是干粉進(jìn)料氣流床氣化，其主要技術(shù)特點(diǎn)：以干煤粉為原料，用二氧化碳（或氮?dú)猓┧腿霘饣癄t，對(duì)煤種適應(yīng)范圍寬。該工藝過程對(duì)煤的特性，例如煤的粒度、黏結(jié)性、含水量、含硫量、含氧量及灰分含量均不敏感，對(duì)于灰熔點(diǎn)較高的煤，可加入助熔劑（石灰石），改變?nèi)茉阅?。氣化爐為水冷壁結(jié)構(gòu)，可對(duì)粉煤進(jìn)行高溫氣化，氣化溫度為1 400～1 600℃，最高能達(dá)到1 800℃，碳轉(zhuǎn)化率高達(dá)99%以上，冷煤氣效率可達(dá)到78%～83%，產(chǎn)品氣體潔凈，不含重?zé)N，甲烷含量極低，煤氣中有效氣體（CO+H2）達(dá)到90%左右。氧耗低，與水煤漿氣化相比，氧耗低15%～25%，因而為之配套的空分裝置投資可減少。采用激冷流程除灰，同時(shí)冷卻合成氣，氣體中汽氣比較高。一次投資較少，運(yùn)行維護(hù)成本也較低。

3.2 設(shè)計(jì)粗合成氣的主要成分（見表1）

表1 粗合成氣主要成分（體積分?jǐn)?shù)） %

3.3 HT-L的主要工藝指標(biāo)（見表2）

表2 HT-L爐的主要工藝指標(biāo)

4 主要設(shè)備

4.1 氣化爐

HT-L爐的核心設(shè)備是氣化爐。HT-L爐分上下兩個(gè)部分：上部是氣化室，由內(nèi)筒和外筒組成，包括盤管式水冷壁、環(huán)行空間和承壓外殼。盤管式水冷壁的內(nèi)側(cè)向火面焊有許多抓釘，抓釘上涂抹一層耐火涂層，其作用是保護(hù)水冷壁盤管、減少氣化爐熱量損失。盤管式水冷壁的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，材質(zhì)為碳鋼，易制作且造價(jià)較低。水冷壁盤管內(nèi)的水采用強(qiáng)制密閉循環(huán)，在這循環(huán)系統(tǒng)內(nèi)，有一個(gè)廢熱鍋爐生產(chǎn)5.4 MPa（G）的中壓蒸汽，將熱量迅速移走，使水冷壁盤管內(nèi)水溫始終保持一恒定的范圍。下部為激冷室，包括激冷環(huán)、下降管、破泡條和承壓外殼。激冷室為一承壓空殼，外徑和氣化室一樣，上部和水冷壁相連的為激冷環(huán)，高溫合成氣經(jīng)過激冷環(huán)和下降管煤氣溫度驟降。向下進(jìn)入激冷室，激冷室下部為一錐形，內(nèi)充滿水，熔渣遇冷固化成顆粒落入水中，順鎖斗循環(huán)水排入灰鎖斗。粗合成氣從激冷室上部引出。

4.2 燒嘴

HT-L爐燒嘴是一個(gè)組合燒嘴，由一個(gè)主燒嘴、一個(gè)點(diǎn)火燒嘴和一個(gè)開工燒嘴組成。主燒嘴由一條氧氣通道和三條煤粉通道組成。燒嘴的頭部和本體設(shè)有冷卻水盤管和夾套，并強(qiáng)制通入燒嘴循環(huán)冷卻水，溫度100～105℃，以保證燒嘴特別是燒嘴頭部的溫度穩(wěn)定，避免因高溫?zé)龎臒?。整個(gè)燒嘴的使用壽命為3年。HT-L爐燒嘴設(shè)計(jì)先進(jìn)，結(jié)構(gòu)合理、操作方便可靠，可實(shí)現(xiàn)從點(diǎn)火到投煤的連續(xù)性。相比之下德士古氣化爐需要預(yù)熱完成后拆掉開工燒嘴，安裝上煤燒嘴再投煤，而殼牌氣化爐在投煤后需要將開工和點(diǎn)火燒嘴拖出，配套系統(tǒng)復(fù)雜，故障率高，不易操作。

5 運(yùn)行情況

HT-L爐自2008年10月運(yùn)行以來，試燒了十幾種煤，其主要工藝指標(biāo)如下。

5.1 試燒過的煤種及參數(shù)（見表3）

5.2 灰水及殘?zhí)糠治觯ㄒ娤罗D(zhuǎn)頁表4）

表3 試燒煤種及參數(shù)

表4 灰水及殘?zhí)糠治?/p>

5.3 不同原料煤的合成氣成分（干基見表5）

表5 不同原料煤的合成氣成分 %

從HT-L爐以上的運(yùn)行指標(biāo)可以看出，煤種的適應(yīng)性較強(qiáng)，殘?zhí)亢康停铣蓺獾挠行С煞指?，連續(xù)運(yùn)行周期長(zhǎng)，其各項(xiàng)指標(biāo)均達(dá)到或優(yōu)于同類氣流床煤氣化技術(shù)。

6 結(jié)論

煤氣化技術(shù)是煤炭潔凈、高效、綜合利用的重要技術(shù)和關(guān)鍵技術(shù)，在煤氣化技術(shù)高速發(fā)展的今天，德士古、殼牌和GSP氣化技術(shù)幾乎占據(jù)了我國(guó)所有的市場(chǎng)，它們共同的特點(diǎn)是國(guó)外技術(shù)，專利費(fèi)用高，投資大、備品備件費(fèi)用高，一般的國(guó)內(nèi)企業(yè)難以承受。

HT-L爐是具有我國(guó)自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的氣流床氣化技術(shù)，技術(shù)先進(jìn)、專利費(fèi)用低，關(guān)鍵設(shè)備全部可以國(guó)產(chǎn)化，所有指標(biāo)均達(dá)到國(guó)內(nèi)外先進(jìn)水平。HTL爐特別適合甲醇工藝，是國(guó)內(nèi)中小型煤化工企業(yè)進(jìn)行氣化裝置更新?lián)Q代的首要選擇。

TQ546.2

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1003-3467（2010）17-0049-02

2010-05-17

李相軍（1974 - ），男，助理工程師，長(zhǎng)期從事煤氣化項(xiàng)目建設(shè)及生產(chǎn)管理工作，電話：13949726858。