航天粉煤加压气化技术

航天粉煤加压气化技术

航天粉煤加压气化技术(HT-L)是中国运载火箭技术研究院开发出的具有自主知识产权的煤气化技术。

2005年2月,针对我国煤化工领域的技术现状,中国运载火箭技术研究院经过深入探讨,决定利用自身技术优势和军转民多年的技术储备,研发我国自主知识产权的煤气化技术。2005年3月,完成了HT-L的专利申请。截至目前,HT-L拥有发明及实用新型专利共计30多项,并通过了多家跨国公司的专利独立性审查。

为了项目的迅速开展,中国运载火箭技术研究院选择了安徽临泉化工股份有限公司和河南永煤集团濮阳龙宇公司作为HT-L工业化示范工程依托单位,并决定垫资研发示范工程气化装置,采用炉型均为日投煤量750吨航天炉

2008年10月13日,濮阳示范工程投煤成功,产出合格的合成气。2008年10月31日,临泉示范工程投煤成功,11月2日打通全部工艺流程,成功产出甲醇。2009年10月,HT-L通过中国石油和化学工业协会组织的科技成果鉴定。鉴定委员会认为:该装置操作简便、维护方便,煤种适应性广、投资费用和运行成本低、开工率高、气化炉的故障率低。该技术拥有自主知识产权,总体技术水平处于国际领先。

2012年10月,日投煤量1500~2000吨航天炉于晋开集团一次投产成功,当年3台相同型号航天炉投入运行,各项指标良好。2012年3月,新建成的航天煤化工产业基地投用,占地面积540000平方米。目前正在进行上海主板IPO上市工作。

一、技术特点

HT-L包括磨煤及干燥(1500)、煤加压及进煤(1600)、气化及合成气洗涤(1700)、渣及灰水处理(1800)、气化公用工程(1900)5个单元,该技术具有如下特点:

1、煤粉为原料、纯氧和过热蒸汽为气化剂

其中,原料煤粉为5~90微米;输送介质为氮气或二氧化碳;气化压力在4.0~6.5MPa;以粉煤为原料,块煤、面煤均可利用;单位有效气体氧耗低、煤耗低,热效率高;粗合成气中有效气体(一氧化碳+氢气)成分高,氮氧化物含量低,对环境影响小;惰性气体浓相输送,除合成氨装置外,原则上均可以二氧化碳作为煤粉输送介质,实现二氧化碳循环利用,减少碳排放;浓相输送煤粉,实现DCS、ESD系统对气化过程的精确控制。

2、盘管水冷壁结构,副产中压蒸汽,高温气化

气化炉气化段盘管水冷壁结构,可以实现高的气化温度(1200~1700℃),适应原料煤宽泛的灰熔点范围,适当添加碳酸钙助溶剂,可以适应各种原料煤,实现原料煤本地化;水冷壁气化炉,升温、降温迅速,与热壁气化炉相比,可以大大缩短停车检修时间;盘管水冷壁结构,强制两相流汽包水循环,水流分布均匀,有利于气化炉的长周期安全运行;气化温度高,废水、废渣易处理,减少对环境的影响;副产中压蒸汽,实现能量的高效利用。

3、水冷壁自我修复式隔热结构

水冷壁向火侧焊接渣钉固定耐火材料,并对耐火材料冷却。运行过程中,耐火材料表面会形成固渣层和液渣层;隔热结构可以最大限度地降低气化段的散热损失,减少水冷壁蒸汽产量,从而使原料煤的热量高效地用于气化反应,生产有效气体(一氧化碳+氢气)。

密布的渣钉,可以使耐火材料温度远低于原料煤的灰熔点,从而使熔融的灰渣在耐火材料表面固化,形成固渣层。在固渣层的表面,熔融的灰渣以液态沿壁面向下流动,最后从气化段排渣口排出。随着煤种变化,操作温度、压力、负荷变化,固渣层和液渣层厚度会发生变化,从而形成了自我修复式耐火材料结构,有效地保护了水冷壁,实现“以渣抗渣”。

4、单一的顶置式组合燃烧器

气化炉只设置1台组合燃烧器,安装在气化段顶部。组合燃烧器将点火装置、点火烧嘴、开工烧嘴、工艺烧嘴设计成一体。

组合燃烧器安装、维护、调节简便、快捷,其设计寿命大于10年。每6个月对燃烧器头部局部维修一次,8小时之内可以完成组合燃烧器的更换。

燃烧火焰、炉内流场与炉膛良好匹配,炉内煤粉热解区、火焰燃烧区、烟气射流