安徽中能化工股份有限公司 安徽省阜阳市 236400
摘要：近年来，我国的航天工程建设有了很大进展，本文以中国航天院设计打造的航天炉为主题，探析航天炉粉煤加压气化技术及相关问题。具体论述中，结合安徽中能化工气化车间日常工作经验和其他航天炉部门的经验对航天炉的概念进行简要说明，然后分析航天炉粉煤加压气化装置与技术特点，以及航天炉的结构特征。
关键词：航天炉；粉煤加压气化；技术
引言
航天炉粉煤加压气化装置是具有自主知识产权的高效、洁净、煤种适应性广的国内煤气化技术，该装置利用粉煤与纯氧在高温高压下发生不完全燃烧反应，生成粗合成气供下游工序使用。从技术角度观察，航天炉粉煤加压气化技术的发明，是以传统煤制合成气方法的比较优势为基础，利用一些创新方法与技术突破创造的新技术，也在根本上推动了我国航天事业的进一步快速发展。下面以此为出发点对主题展开具体讨论。
1航天炉粉煤加压气化工作开展的装置要求
对于航天炉粉煤加压气化工作而言，一般来说，为了保证良好的运行效果，要求粉煤加压气化的装置功能正常、覆盖全面，主要涵盖四个不同的单元，具体来说依次为：以磨煤与干燥处理为主要任务的15单元；以粉煤加压与运输为主要任务的16单元；以粉煤气化为主要任务的17单元；以灰水与渣处置为主要任务的18单元。对于15单元而言，其中包括了两条生产运行线，即1开1备，以便达到维持装置持续运行的效果。对于装置当中的16单元来说，可以实现针对所储存粉煤的加压处理，完成之后，使粉煤被运输到料罐当中。对于17单元来说，属于粉煤加压气化装置的核心组成部分，可以发挥出一定的燃烧作用，并合理进行气激冷与相关设施的清洁处理。对于18单元而言，可以对装置实施黑水的有效处理，并且能够反复循环使用，节约了资源。
2航天炉粉煤加压气化技术特点分析
航天炉粉煤加压气化技术有三大特点，分别是原料煤适应性强；开停车时间短，负荷增减快；可进行全程安全监控。比如，在其装置试烧与装置应用中，燃烧效果明显、效用显著。针对质量分数为85um、水分为1.8%、灰分为12%的褐煤，质量分数为90um、水分为1.5%、灰分为15%的烟煤，质量分数为80um、水分为1.0%、灰分为25%的无烟煤进行试烧与应用效果观察，其转化率相对较高，根据现阶段的应用数据分析，航天炉粉煤气化中，对于入炉粉煤的标准要求应该限定在如下范围：若粒径＜90um，则煤质量分数应该控制在90%以上；若粒径≤5um，则应该将其控制在10%以内；水分含量以＜2%为宜；灰分质量以≥10%为准。再如，当前的工艺通常从停车到开车一般可在2h范围内完成，其中2h内的负荷可以由40%增至100%，从而有效降低了物料消耗。再如，现阶段使用的航天炉，已经不再使用火焰检测器，而通过高清摄相头安装，对2个火检管内情况，实施直观观察与监控，因此，整个过程实现了实时动态的可视化监控，有效提升了由点火到投料的过程技术管控。
3航天炉粉煤加压气化装置运行过程中存在的不足与解决对策
第一，在航天炉粉煤加压气化装置的运行过程当中会受到合成气带灰因素的不良影响，由此造成一定的问题，鉴于该影响问题的严重性，导致系统的阻力快速提高，对系统的长久运行产生了十分严重的阻碍影响。那么，对于此问题所采取的解决对策具体为：通过对文丘当中的洗涤器部件加以更换处理，并由洗涤塔替代文丘当中的洗涤器喷淋水装置，完成供给料泵的任务，从汽提塔当中抽取水之后，有效洗涤合成气。同时，使得系统当中的黑水排放量加大，从以往的15m3/h提升到不低于25m3/h，而激冷室外的相应排水量则从以往的130m3/h提高到165m3/h，使系统的水循环量得以增加。
通过利用此解决对策，使得洗涤塔替代文丘里当中的洗涤器喷淋水装置，完成供给料泵的任务，虽获取到相应成效，不过却不够显著；利用对系统的水循环量增加的方法，使合成气的洗涤成效较为显著。当完成合成气带灰缺陷的处理之后，相关装置的运行稳定性便获得增强。第二，在航天炉粉煤加压气化装置的运行过程当中会受到磨煤机液压油站的油温太高的因素影响。鉴于磨煤机液压油站属于单台泵的运行方式，在设计油循环管路的过程当中，忽略了针对液压油的冷却处理因素的考虑，致使装置在运行的时候液压油的温度不断提升，最高达到了70℃。
4航天炉结构及比较优势分析
从结构构成分析，航天炉由“烧嘴-气化燃烧室-激冷室-承压外壳”构成。其中，烧嘴组成部分，主要采用组合方式，具体包括“点火-开工-粉煤”；气化炉燃烧室则主要是通过内部设置水冷壁，用以抵抗高温与熔渣侵蚀风险，目前累积数据表明，其耐高温程度可以由1450℃升至1700℃。从原理分析，主要是运用中压锅炉循环泵进行水循环强制，从而实现对热量、蒸汽的吸收。从激冷室方面分析，它主要由承压空壳组件构成，其外径相当于U1700单元气化炉燃烧室直径，其中设置了激冷环，从而能够有效将环喷激冷水送入气化炉。另外，为了有效解决气化炉带水问题，航天炉工艺方案中设计了破泡条设置与旋风分离装置，至目前为止其应用效用未发生递减。从材料角度分析，航天炉设计者除了将不锈钢材料应用于盘管与烧嘴之外，基本上实现了碳钢材料的全面应用，因而，了其使用寿命，比如在烧嘴设计中，其使用寿命可以达到10a（其中只有头部维护以半年1次为准）；而在气化炉、水冷壁设计方面，其使用寿命能够达到10~20a，有效降低了投资成本。与壳牌煤气化技术相比，航天炉在工艺设计与操作流程，以及投资成本方面，具有相对比较优势。目前，壳牌气化投资成本约在3亿，其变换率约在70%左右，其中H2制纯比例较大；相反，航天炉工艺能够将激冷控制到210℃左右、合成气出界区温度控制在190~200℃，对于CO变换率明显高出前者。在电耗方面，壳牌气化工艺对于CO2与N2的使用量较大，其中主要以废锅、干法送料、吹扫为准，在合成气方面对于N2的使用几乎为零，因此，在吹扫环节所用的CO2量往往是航天炉工艺用量的1.5倍，甚至更高；再如，在废锅换热环节，壳牌工艺中的换热管应用，还需匹配一台激冷压缩机，确保其煤气返回，因此，电耗相对较高；而航天炉工艺应用了单元式简化结构，工艺流程与单元功能高度统一，使用效率相对较高，其电耗数据表明，在生产1t94%粗甲醇时，其电耗量仅为330kW·h。
结语
综上所述，粉煤输送装置创新项目操作性强，运行稳定可靠，摆脱了粉煤输送压缩机对气化装置的局限，为单套气化炉投用尿素装置提供了基础。本文依据航天炉粉煤加压气化工作开展的装置要求，分析了航天炉粉煤加压气化装置的运行状况，并说明其中的不足与解决对策。望此次研究的内容和结果，能够获得相关部门人员的重视，并从中得到相应帮助，有效推进航天事业管理的改革进程。
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