HT-L爐粉煤加壓氣化技術

李相軍

（濮陽龍宇化工有限責任公司，河南濮陽 457000）

HT-L爐粉煤加壓氣化技術

李相軍

（濮陽龍宇化工有限責任公司，河南濮陽 457000）

HT-L爐是我國首套具有自主知識產權的粉煤加壓氣化技術，詳細介紹了HT-L爐的工藝流程及技術特點，并通過實際運行數據說明了其先進性和可靠性。

HT-L爐；煤氣化；技術特點

1 概述

HT-L粉煤加壓氣化技術是由北京航天裝備公司開發的一種先進的煤氣化技術，是我國自主研發的擁有自主知識產權的粉煤加壓氣化技術。關鍵設備、閥門均可以國產化，和殼牌、德士古氣化工藝相比，具有工藝先進、投資少、原料煤適應性強、合成氣中有效氣成分含量高（CO+H2＞90%）、消耗低、環境污染少等優點，成為近幾年國內生產廠家首選的煤氣化工藝。

目前國內有兩套氣化裝置投產，已經成功運用在甲醇生產中。第一套是河南濮陽的濮陽龍宇化工有限責任公司的20萬t/a甲醇項目，該裝置于2008年10月3日一次投料成功，目前已運行將近兩年。另一套HT-L裝置在安徽臨泉。目前這兩套氣化裝置運行正常，最長連續運行周期為93天。

2 HT-L爐煤氣化的工藝原理

原料煤經過磨煤、干燥后儲存在低壓粉煤儲罐，然后用N2（正常生產后用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℃）一同通過燒嘴進入氣化爐氣化室，瞬間發生升溫、揮發分裂解、燃燒及氧化還原等物理和化學過程（1～10 s）。該反應系統中的放熱和吸熱的平衡是自動調節的，既有氣相間反應，又有氣固相間的反應。1 400～1 600℃的合成氣出氣化室通過激冷環、下降管被激冷水激冷冷卻后，進入激冷室水浴洗滌、冷卻，出氣化爐的溫度為210～220℃，然后經過文丘里洗滌器增濕、洗滌，進入洗滌塔進一步降溫、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 技術特點及主要工藝指標

3.1 技術特點

HT-L氣化爐采用的是干粉進料氣流床氣化，其主要技術特點：以干煤粉為原料，用二氧化碳（或氮氣）送入氣化爐，對煤種適應范圍寬。該工藝過程對煤的特性，例如煤的粒度、黏結性、含水量、含硫量、含氧量及灰分含量均不敏感，對于灰熔點較高的煤，可加入助熔劑（石灰石），改變溶渣性能。氣化爐為水冷壁結構，可對粉煤進行高溫氣化，氣化溫度為1 400～1 600℃，最高能達到1 800℃，碳轉化率高達99%以上，冷煤氣效率可達到78%～83%，產品氣體潔凈，不含重烴，甲烷含量極低，煤氣中有效氣體（CO+H2）達到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，同時冷卻合成氣，氣體中汽氣比較高。一次投資較少，運行維護成本也較低。

3.2 設計粗合成氣的主要成分（見表1）

表1 粗合成氣主要成分（體積分數） %

3.3 HT-L的主要工藝指標（見表2）

表2 HT-L爐的主要工藝指標

4 主要設備

4.1 氣化爐

HT-L爐的核心設備是氣化爐。HT-L爐分上下兩個部分：上部是氣化室，由內筒和外筒組成，包括盤管式水冷壁、環行空間和承壓外殼。盤管式水冷壁的內側向火面焊有許多抓釘，抓釘上涂抹一層耐火涂層，其作用是保護水冷壁盤管、減少氣化爐熱量損失。盤管式水冷壁的結構簡單，材質為碳鋼，易制作且造價較低。水冷壁盤管內的水采用強制密閉循環，在這循環系統內，有一個廢熱鍋爐生產5.4 MPa（G）的中壓蒸汽，將熱量迅速移走，使水冷壁盤管內水溫始終保持一恒定的范圍。下部為激冷室，包括激冷環、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，高溫合成氣經過激冷環和下降管煤氣溫度驟降。向下進入激冷室，激冷室下部為一錐形，內充滿水，熔渣遇冷固化成顆粒落入水中，順鎖斗循環水排入灰鎖斗。粗合成氣從激冷室上部引出。

4.2 燒嘴

HT-L爐燒嘴是一個組合燒嘴，由一個主燒嘴、一個點火燒嘴和一個開工燒嘴組成。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有冷卻水盤管和夾套，并強制通入燒嘴循環冷卻水，溫度100～105℃，以保證燒嘴特別是燒嘴頭部的溫度穩定，避免因高溫燒壞燒嘴。整個燒嘴的使用壽命為3年。HT-L爐燒嘴設計先進，結構合理、操作方便可靠，可實現從點火到投煤的連續性。相比之下德士古氣化爐需要預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火燒嘴拖出，配套系統復雜，故障率高，不易操作。

5 運行情況

HT-L爐自2008年10月運行以來，試燒了十幾種煤，其主要工藝指標如下。

5.1 試燒過的煤種及參數（見表3）

5.2 灰水及殘炭分析（見下轉頁表4）

表3 試燒煤種及參數

表4 灰水及殘炭分析

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爐以上的運行指標可以看出，煤種的適應性較強，殘炭含量低，合成氣的有效成分高，連續運行周期長，其各項指標均達到或優于同類氣流床煤氣化技術。

6 結論

煤氣化技術是煤炭潔凈、高效、綜合利用的重要技術和關鍵技術，在煤氣化技術高速發展的今天，德士古、殼牌和GSP氣化技術幾乎占據了我國所有的市場，它們共同的特點是國外技術，專利費用高，投資大、備品備件費用高，一般的國內企業難以承受。

HT-L爐是具有我國自主知識產權的氣流床氣化技術，技術先進、專利費用低，關鍵設備全部可以國產化，所有指標均達到國內外先進水平。HTL爐特別適合甲醇工藝，是國內中小型煤化工企業進行氣化裝置更新換代的首要選擇。

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，長期從事煤氣化項目建設及生產管理工作，電話：13949726858。