HT-L炉粉煤加压气化技术

李相军

（濮阳龙宇化工有限责任公司，河南濮阳 457000）

HT-L炉粉煤加压气化技术

李相军

（濮阳龙宇化工有限责任公司，河南濮阳 457000）

HT-L炉是我国首套具有自主知识产权的粉煤加压气化技术，详细介绍了HT-L炉的工艺流程及技术特点，并通过实际运行数据说明了其先进性和可靠性。

HT-L炉；煤气化；技术特点

1 概述

HT-L粉煤加压气化技术是由北京航天装备公司开发的一种先进的煤气化技术，是我国自主研发的拥有自主知识产权的粉煤加压气化技术。关键设备、阀门均可以国产化，和壳牌、德士古气化工艺相比，具有工艺先进、投资少、原料煤适应性强、合成气中有效气成分含量高（CO+H2＞90%）、消耗低、环境污染少等优点，成为近几年国内生产厂家首选的煤气化工艺。

目前国内有两套气化装置投产，已经成功运用在甲醇生产中。第一套是河南濮阳的濮阳龙宇化工有限责任公司的20万t/a甲醇项目，该装置于2008年10月3日一次投料成功，目前已运行将近两年。另一套HT-L装置在安徽临泉。目前这两套气化装置运行正常，最长连续运行周期为93天。

2 HT-L炉煤气化的工艺原理

原料煤经过磨煤、干燥后储存在低压粉煤储罐，然后用N2（正常生产后用CO2输送）通过粉煤锁斗加压、粉煤给料罐加压输送，将粉煤输送到气化炉烧嘴。干煤粉（80℃）、纯氧气（200℃）、过热蒸汽（420℃）一同通过烧嘴进入气化炉气化室，瞬间发生升温、挥发分裂解、燃烧及氧化还原等物理和化学过程（1～10 s）。该反应系统中的放热和吸热的平衡是自动调节的，既有气相间反应，又有气固相间的反应。1 400～1 600℃的合成气出气化室通过激冷环、下降管被激冷水激冷冷却后，进入激冷室水浴洗涤、冷却，出气化炉的温度为210～220℃，然后经过文丘里洗涤器增湿、洗涤，进入洗涤塔进一步降温、洗涤，温度约为204℃、粉尘含量小于10×10-6的粗合成气送到变换、净化工段。

其工艺流程图见图1。

图1 HT-L炉煤气化工艺流程示意图

3 技术特点及主要工艺指标

3.1 技术特点

HT-L气化炉采用的是干粉进料气流床气化，其主要技术特点：以干煤粉为原料，用二氧化碳（或氮气）送入气化炉，对煤种适应范围宽。该工艺过程对煤的特性，例如煤的粒度、黏结性、含水量、含硫量、含氧量及灰分含量均不敏感，对于灰熔点较高的煤，可加入助熔剂（石灰石），改变溶渣性能。气化炉为水冷壁结构，可对粉煤进行高温气化，气化温度为1 400～1 600℃，最高能达到1 800℃，碳转化率高达99%以上，冷煤气效率可达到78%～83%，产品气体洁净，不含重烃，甲烷含量极低，煤气中有效气体（CO+H2）达到90%左右。氧耗低，与水煤浆气化相比，氧耗低15%～25%，因而为之配套的空分装置投资可减少。采用激冷流程除灰，同时冷却合成气，气体中汽气比较高。一次投资较少，运行维护成本也较低。

3.2 设计粗合成气的主要成分（见表1）

表1 粗合成气主要成分（体积分数） %

3.3 HT-L的主要工艺指标（见表2）

表2 HT-L炉的主要工艺指标

4 主要设备

4.1 气化炉

HT-L炉的核心设备是气化炉。HT-L炉分上下两个部分：上部是气化室，由内筒和外筒组成，包括盘管式水冷壁、环行空间和承压外壳。盘管式水冷壁的内侧向火面焊有许多抓钉，抓钉上涂抹一层耐火涂层，其作用是保护水冷壁盘管、减少气化炉热量损失。盘管式水冷壁的结构简单，材质为碳钢，易制作且造价较低。水冷壁盘管内的水采用强制密闭循环，在这循环系统内，有一个废热锅炉生产5.4 MPa（G）的中压蒸汽，将热量迅速移走，使水冷壁盘管内水温始终保持一恒定的范围。下部为激冷室，包括激冷环、下降管、破泡条和承压外壳。激冷室为一承压空壳，外径和气化室一样，上部和水冷壁相连的为激冷环，高温合成气经过激冷环和下降管煤气温度骤降。向下进入激冷室，激冷室下部为一锥形，内充满水，熔渣遇冷固化成颗粒落入水中，顺锁斗循环水排入灰锁斗。粗合成气从激冷室上部引出。

4.2 烧嘴

HT-L炉烧嘴是一个组合烧嘴，由一个主烧嘴、一个点火烧嘴和一个开工烧嘴组成。主烧嘴由一条氧气通道和三条煤粉通道组成。烧嘴的头部和本体设有冷却水盘管和夹套，并强制通入烧嘴循环冷却水，温度100～105℃，以保证烧嘴特别是烧嘴头部的温度稳定，避免因高温烧坏烧嘴。整个烧嘴的使用寿命为3年。HT-L炉烧嘴设计先进，结构合理、操作方便可靠，可实现从点火到投煤的连续性。相比之下德士古气化炉需要预热完成后拆掉开工烧嘴，安装上煤烧嘴再投煤，而壳牌气化炉在投煤后需要将开工和点火烧嘴拖出，配套系统复杂，故障率高，不易操作。

5 运行情况

HT-L炉自2008年10月运行以来，试烧了十几种煤，其主要工艺指标如下。

5.1 试烧过的煤种及参数（见表3）

5.2 灰水及残炭分析（见下转页表4）

表3 试烧煤种及参数

表4 灰水及残炭分析

5.3 不同原料煤的合成气成分（干基见表5）

表5 不同原料煤的合成气成分 %

从HT-L炉以上的运行指标可以看出，煤种的适应性较强，残炭含量低，合成气的有效成分高，连续运行周期长，其各项指标均达到或优于同类气流床煤气化技术。

6 结论

煤气化技术是煤炭洁净、高效、综合利用的重要技术和关键技术，在煤气化技术高速发展的今天，德士古、壳牌和GSP气化技术几乎占据了我国所有的市场，它们共同的特点是国外技术，专利费用高，投资大、备品备件费用高，一般的国内企业难以承受。

HT-L炉是具有我国自主知识产权的气流床气化技术，技术先进、专利费用低，关键设备全部可以国产化，所有指标均达到国内外先进水平。HTL炉特别适合甲醇工艺，是国内中小型煤化工企业进行气化装置更新换代的首要选择。

TQ546.2

B

1003-3467（2010）17-0049-02

2010-05-17

李相军（1974 - ），男，助理工程师，长期从事煤气化项目建设及生产管理工作，电话：13949726858。