航天爐

航天爐又名HT-L粉煤加壓氣化爐。航天爐的主要特點是具有較高的熱效率（可達95%）和碳轉化率（可達99%）；氣化爐為水冷壁結構，能承受1500℃至1700℃的高溫；對煤種要求低，可實現原料的本地化；

基本介紹

• 中文名：航天爐
• 又名：HT-L粉煤加壓氣化爐
• 主要特點：較高的熱效率和碳轉化率
• 煤種要求：較低
• 總水： 4.5~30.7

簡介

長期以來，國內煤化工之所以不能大規模地發展，就是因為國內缺乏自主的粉煤加壓氣化技術。

而進口的技術也不能完全滿足國內煤化工的需求——如果選用德士古煤氣化技術，無法實現原料煤的本地化；選用殼牌煤氣化技術的投資又太大。所以，開發具有自主智慧財產權的高效、潔淨、煤種適應性廣的國內煤氣化技術，一直是業界的夢想。

氣化爐的核心部件是氣化爐燃燒噴嘴，該噴嘴必須具有超強的耐高溫特性，這個特性要實現起來難度較大。而與此類似，火箭上天時噴嘴所經受的溫度也很高，而且比氣化爐燃燒噴嘴要經受的溫度高得多。如果把航天技術“嫁接”到煤化工產業，那就有點像殺雞用上宰牛刀，技術難度上是沒有問題的。

特點

航天爐的主要特點是具有較高的熱效率（可達95%）和碳轉化率（可達99%）；氣化爐為水冷壁結構，能承受1500℃至1700℃的高溫；對煤種要求低，可實現原料的本地化；擁有完全自主智慧財產權，專利費用低；關鍵設備已經全部國產化，投資少，生產成本低。據專家測算，套用航天爐建設年處理原煤25萬噸的氣化工業裝置，一次性投資可比殼牌氣化爐少3億元，比德士古氣化爐少5440萬元；每年的運行和維修費用比殼牌氣化爐少2500萬元，比德士古氣化爐少500萬元。

它與殼牌、德士古等國際同類裝置相比，有三大優勢：一是投資少，比同等規模投資節省三分之一；二是工期短，比殼牌爐建設時間縮短三分之一；三是操作程式簡便，適應中國煤化工產業的實際，易於大面積推廣。

HT-L粉煤氣化煤質要求

HT-L粉煤氣化工藝對煤種的適應性廣泛，從較差的褐煤、次煙煤、煙煤到石油焦均可作為氣化的原料。即使是高灰分、高水份、高硫的煤種也能使用。但從經濟運行角度考慮，並非所有煤種都能夠獲得好的經濟效益。因此，使用者應該認真細緻地選擇合適的煤種，在滿足設計要求的前提下，保證裝置的穩定運行。

技術參數

HT-L粉煤氣化裝置對煤種的一般要求

煤種分析項目 數據範圍

總水（AR；%） 4.5~30.7

灰分（%；MF） 5.7~35.0

含氧（%；MF） 5.3~16.3

總硫（%；MF） 0.3~5.2

總氯（%；MF） 0.01~0.41

Na2O（%；on Ash） 0.1~3.1

K2O(%; on Ash) 0.1~3.3

CaO(%; on Ash) 1.2~23.7

Fe2O3(on Ash) 5.9~27.8

SiO2(%; on Ash) 24.9~58.9

AL2O3(%; on Ash) 9.5~32.6

高熱值（MJ/kg;MF） 22.8~33.1

1、 水分

煤中水分包括外表水和記憶體水，他們屬於化合水部分，游離水也是煤中水分的一部分。外表水是煤粒表面的水分，來源於機械採煤的**，露天放置或運輸中的雨水，防止自然飛灰的灑水。煤的外表水對氣化雖然沒有影響，但外表水高會增加運輸費用。對磨煤時可能因水分高使原煤倉下煤不暢，外表水分不穩定還易造成煤乾燥系統熱能量消耗的波動，從而使燃料氣量和助燃風量增加提高了成本。外表水突然增大，煤乾燥系統為保證如爐中水儲量的穩定，就要增大燃料的消耗，造成原料浪費及污染環境。外水的高低與採煤、貯存、運輸方式有關，通過人的努力是可以改變的。因此應儘量降低外水錶含量，以節省開支且方便操作。

記憶體水是煤的內在水分，即煤的結合水，以化學態形式存在於煤中。煤的內水高，同樣會增加運輸費用。更重要的是，去除內水要比去除外表水消耗更多的加熱燃料。因此，內水越高，送入氣化爐的粉煤中含水量會增高，水分氣化所消耗的能量增多，粗合成氣中的有效氣體成份降低，氣化效率因此降低，煤耗增加。

2、 灰分

灰分是煤中不直接參加氣化反應的惰性物質，但灰的熔化卻要消耗煤在氣化反應過程中的大量熱。煤灰分含量高，則氣化後的有效氣體成分就少，送入氣化爐同質量的煤，灰分高的煤產氣量少，灰渣量大，能耗高。根據資料介紹。在同樣反應條件下，灰分增加1%，氧增大0.7%~0.8%，煤耗增大1.3%~1.5%，灰分越高氣化煤耗、氧耗越高，灰渣對爐內構件的沖刷磨蝕越快；另外，灰渣量越大，對輸煤，氣化爐灰渣水處理系統的影響越大，氣化爐及灰渣處理的系統除渣負荷也就越重，對管道和設備的磨蝕也隨之加快。嚴重時會影響氣化爐的正常運行。但由於HT-L粉煤氣化裝置是採用冷壁結構，以渣抗渣，如果灰分含量太低，氣化爐的熱損大，且不利於爐壁的抗渣保護，影響氣化爐的使用壽命。

3、 灰熔點及灰組成

HT-L粉煤氣化裝置採用液態排渣，為保證氣化爐排渣順利。正常操作溫度應高於灰熔點FT（流動溫度）約200℃。如煤灰熔點過高，勢必要求提高氣化操作溫度。提高操作溫度雖然有利於碳轉化及氣化爐排渣，但操作溫度過高，輻射室水冷壁散熱量增大，鍋爐蒸汽量也大幅提高，使得冷煤氣效率下降，從而影響氣化爐運行的經濟性。因此選擇灰熔點低的煤種，可以降低操作溫度，提高煤的利用效率。另外，如果煤的灰熔點低，操作溫度就可以降低，與高灰熔點煤相比較，無需消耗過多氧與碳反應生成CO2來維持較高的操作溫度。有效氣體的產率就高。

對高灰熔點煤，一般可以通過添加助熔劑來改變煤灰的熔融特性，一般為石灰石，但是加石灰要適量，石灰石添加不合適會直接影響氧炭比，過量會形成結垢對水系統的循環也是不利的，適量的石灰石以保證氣化爐的正常運轉。煤灰主要是由SiO2、AL2O3、CaO、MgO、TiO2及Na2O、K2O等組成。一般而言，煤灰中酸性組分SiO2、AL2O3、TiO2和鹼性組分Fe2O3、CaO、MgO、Na2O等的比值越大，灰熔點越高，煤灰組成一般對氣化反應無多大影響，但其中某些組分含量過高會影響煤灰的熔融特性，造成氣化爐渣口排渣不暢或渣口堵塞。