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。

1.3航天炉主要特点1、干粉进料，煤被磨制成20-100μm粉煤颗粒，并经过热气干燥，惰性气体输送，介质为CO2或N2，加压气化强化燃烧，提高单位体积产气率，与常压炉相比在同样生产能力下航天炉气化强度高、设备尺寸小、结构紧凑、占地面积小、燃烧效率高。

2、一般操作温度为1400-1850℃，煤种适应范围广，对煤的灰熔点要求范围宽，碳转化率99%，有效气CO﹢H2体积比90%左右，CH4气体体积仅有几十至几百PPm3、水冷壁结构为多头并联结构可以保证管程流阻分布均匀，强制循环可以防止局部传热恶化发生爆管故障。

1.4气化炉正常生产时主要测定和控制的参数1.4.1气化煤种的煤质分析，已确定合理的氧煤比等操作条件1.4.2合成气分析，通过分析了解合成气的品质和炉内的反应情况1.4.3灰渣的产量和残炭分析，了解炉内工况和气化效率1.4.4粉煤、氧的温度、压力和消耗情况1.4.5气化炉温度测量、包括炉膛温度，上锥段温度，合成气出口温度，环腔温度，气化炉外壁温度1.4.6渣口压差，判断渣口是否堵渣1.4.7排渣状况，判断炉温和碳转化情况1.4.8激冷室液位，判断激冷室工作状态1.4.9盘管出口水密度，判断炉温及盘管工作状况1.4.9软化水分析包括烧嘴冷却水、盘管冷却水和激冷水，水质的好坏对稳定运行和炉子的寿命有影响。

2.1、磨煤及干燥单元（1500单元）该单元使用常规的煤研磨及干燥，来自原料煤贮仓的碎煤在磨煤机内磨成煤粉，并由高温惰性气流烘干。

粉煤的颗粒尺寸分布规格和粉煤的水分含量要满足以下要求：颗料尺寸≤90μm 占90％（重量）颗料尺寸≤ 5 μm 占10％（重量）水分含量典型值＜2％（wt）2.1.1、任务磨煤及干燥单元的任务是将输煤单元送来的原料煤，经过磨煤机研磨、热惰性气体干燥、在粉煤袋式过滤器内进行风粉分离等工序加工，生产出充足而合格的煤粉输送到1600单元，同时尽可能的降低各项消耗。

2.1.2、工艺流程本单元主要是将从贮存和运输系统送来的粒度小于30mm的原料煤，每小时60T的负荷贮存在原料煤贮仓中，运输系统间断运行，原料煤贮仓中的煤量少时，通知煤场启动运输系统开始输煤，原料煤贮仓的重量高时，通知煤场停运运输系统。

原料煤再经过本单元的加工处理，每小时生产出38.735T、106℃的粉煤送到1600单元，贮存在粉煤贮罐中。

在磨煤的过程中产生少量的废料送渣场。

来自原料煤贮仓的碎煤经振动料斗、称重给煤机计量以46.48t/h(根据生产负荷进行调整）的量送入到磨煤机中，被轧辊在研磨台上将原煤磨成粉状，并由来自惰性气体发生器（56000Nm³/h、260℃）的高温惰性气体进入磨煤机进行干燥和输送，出磨煤机的温度为104~110℃。

由惰性气体输送干燥的粉煤进入粉煤袋式过滤器进行风粉分离后，每小时约38.735T、104~110℃的粉煤经旋转卸料阀、粉煤振动筛、粉煤螺旋输送机送至1600单元的粉煤贮罐中；分离出的惰性气体部分排放至大气，剩余部分经循环风机进入惰性气体发生器循环使用。

惰性气体发生器的燃料气正常情况下来自合成驰放气（燃料气0.3~0.5MPa)与助燃空气（由燃烧鼓风机K-1505送入）按一定比例的进行燃烧反应。

2.1.3、本单元主要发生的反应化学变化：驰放气与助燃空气进行燃烧放热反应CH4+2O2=CO2+2H2O+Q 2H2+O2=2H2O+Q物理变化：大颗粒原料煤被磨煤机的三个磨辊研磨后，被通入磨煤机的150~350℃热惰性气体干燥，细粉吹送去粉煤袋式过滤器S-1503进行风粉分离，气体循环利用，粉煤送到1600单元的粉煤贮罐，即原煤变成粉煤的过程。

2.1.4.、工艺指标2.1.5、1500单元设备一览表2.2、粉煤加压及输送单元（1600单元）2.2.1、任务该单元采用锁斗来完成粉煤的加压和输送，通过粉煤进料程序将粉煤输送到粉煤给料罐中，在粉煤给料罐和气化之间保持恒定的压差，供17单元三条粉煤管线输送到气化炉烧嘴。

2.2.2、工艺流程接受来自15单元的粉煤，但保证V-1601粉煤储仓重量在94.5T以下，超出范围连锁停止磨煤机，在放料过程中，发现曲线程持续下降趋势时，及时与磨煤单元联系。

然后经过加压、放料至V-1603粉煤给料罐连续向17单元输送，为保证煤粉流量稳定，要求V-1603料位在低低限以上，如果15单元供煤不上或粉煤架桥等原因要求气化炉减量生产或停车。

粉煤加压是通过高压CO2加压来实现的，高压CO2缓冲罐的最低压力不低于公用工程压力，最高压力在7.5MPa以下，压力曲线呈下降趋势时，及时与调度联系提高高压CO2的压力。

高压CO2温度控制在95-155℃。

该单元采用锁斗来完成粉煤的连续加压及输送。

在一次加料过程中，常压粉煤贮罐内的粉煤通过重力作用进入粉煤锁斗（V-1602）。

粉煤锁斗（V-1602）内充满粉煤后，即与粉煤贮罐及所有低压设备隔离，然后用高压N2(CO2)对粉煤锁斗进行加压，当其压力升至与粉煤给料罐（V-1603）内的压力基本相同时，打开V-1602与V-1603之间的平衡阀门进行压力平衡，当V-1603料位降低到足以接收一批粉煤时，然后依次打开粉煤锁斗和粉煤给料罐之间的两个切断阀，粉煤通过重力作用进入粉煤给料罐。

粉煤锁斗卸料完成后，通过将气体排放至粉煤贮罐过滤器（S-1601B）进行泄压，泄压完成后重新于粉煤贮罐经压力平衡后连通，此时，一次加料完成。

V-1602加压是通过充入高压CO2（开工时为氮气）完成的，高压二氧化碳经充气锥、充气板（笛管）、管道充气器和锁斗高压过滤器（S-1602）直接进入V-1602。

为保证到烧嘴的煤流量的稳定，在粉煤给料罐（V-1603）和气化炉之间通过控制一个恒定的压差，此压差的设定值由16PDIYC-2128B来控制的。

2.2.3、本单元主要发生的反应本单元无化学反应，S-1601粉煤储罐过滤器是一个常压过滤器与大气连通，V-1601粉煤储仓始终是一个常压粉煤储罐其压力绝对不能超过40KPa，V-1602粉煤锁斗其压力从常压到高压交替变换的；空罐时是常压，当充满料后，与所有的低压设备隔，对其进行冲压，当锁斗压力与V-1603压力一致时，打开平衡阀进行压力平衡。

卸料完成后还要泄到常压，V1603始终处于一个高压状态其压力与气化炉保持一定的压差，这个压差通过16PDICYA-2128控制器来控制（给料罐与气化炉压差）。

2.2.4、工艺指标压力：16PI-X101<40KPa（粉煤贮罐压力）16PS-1114A～C/16PS-2114D～F <5.1MPa(粉煤锁斗压力)16PIC-X127<5.1MPa（粉煤给料罐压力）压差：16PdYIC-X102<1.0MPa（粉煤锁斗笛管与粉煤锁斗的压差）16PdYIC-X103/16PdYIC-X104<1.0MPa（粉煤锁斗充气锥、充气器与粉煤锁斗的压差）16PdICYA-X128B<1.0MPa（粉煤给料罐与气化炉之间的压差）16PdIC-X121/X221/X321<0.8MPa（粉煤给料罐充气锥与粉煤给料罐的压差）料位：16WT-X101（粉煤贮罐重量）在30~90T16LIZA-X104（粉煤给料罐低料位）不触发系统温度>80度2.2.5、1600单元设备一览表2.3、气化及合成气洗涤单元（1700单元）2.3.1、任务粉煤分三条煤粉管线进入气化炉的烧嘴。

氧气经预热后先在混合器内按一定的比例与蒸汽混合，然后也进入烧嘴。

煤粉与氧气在炉膛内发生部分氧化反应，生成合成气的主要成分为CO和H2。

在激冷室，合成气被激冷并被饱和，熔渣迅速固化。

出气化炉的合成气再经文丘里洗涤器和合成洗涤塔用水进一步润湿洗涤，炉膛内气化反应的部分热量，通过水冷壁产生中压饱和蒸汽回收热量。

2.3.2、工艺流程由空分生产出的氧气（5.0MPaG、25℃）进入氧气缓冲罐。

氧气由氧气缓冲罐出来先进入氧气预热器E-1709，被中压汽包循环水加热到180℃。

预热后的氧气进入氧气/蒸汽混合器X-1721。

汽包副产的中压饱和蒸汽（5.4MPaG、270℃）先通过蒸汽电加热器E-1701过热至300℃，然后进入蒸汽过滤器S-1703以确保没有铁锈颗粒（>10μm）进入不锈钢的氧气管道中，然后按蒸汽与氧气的比例控制（通常对应于每种煤是固定的比例，一般取H2O/O2：0.5～0.1，根据具体项目和煤种变化）送入氧气/蒸汽混合器进行混合，混合器（4.1MPaG、197℃）去粉煤烧嘴A-1701.从粉煤给料罐下部三个充气锥送出来的粉煤（4.7MPaG、80℃）进入粉煤加料器X-1701A-F，由调节阀17FV-1101/1201/1301控制粉煤质量流量，该阀主要由氧气/煤比例控制（一般为O2/C:0.6～1.0），并参照合成气中的二氧化碳（一般为5.0～16.0V％,干基)或者甲烷（<500ppm)的含量进行调节。