探析航天炉粉煤加压气化技术

吕忠勤

内蒙古伊泰化工有限责任公司

随着我国经济的快速发展，工业生产对能源的需求也日益增加。因此，对煤炭资源的利用越来越受到重视，而作为煤炭加工过程中的重要环节——煤化工，其对推动我国经济发展具有重要作用。在煤化工技术中，煤气化技术是其重要组成部分，而航天炉气化技术因其在工艺和设备上的创新应用，能够实现生产过程中煤资源的充分利用。

航天炉粉煤加压气化技术,其气化工艺为气流床气化，反应原料粉煤通过高压二氧化碳（或氮气）输送至粉煤烧嘴后高速喷入气化炉炉膛内，与气化剂（纯氧和少量水蒸汽）在高温高压下瞬间完成气化反应。反应生成以CO和H2为主要成分的合成气，经过洗涤除尘后送至变换单元。气化反应生成的反应热还可副产中压饱和蒸汽，实现能量最大限度的回收利用。航天炉气化技术的应用将传统工艺和现代设备有机地结合在一起，能够实现高温高压反应条件下进行能源的转化和利用。在航天炉气化技术中，粉煤主要由细粉、粗粉以及煤的灰分组成，其粒径分布比较均匀，可以更好地被利用。在航天炉气化技术中，主要利用了水蒸气与氧气对煤炭进行气化反应。在这个过程中，由于煤粉粒度分布5-90um占据80%，因此反应更加充分。航天炉气化技术主要通过加压方式和高温进行反应，使得反应更加快速和彻底。 从目前我国煤化工发展来看，航天炉气化技术已经逐渐取代了传统工艺成为主要的生产工艺。因此，对航天炉粉煤加压气化技术进行研究具有十分重要的意义。

一、航天炉气化技术的优点

与传统气化技术相比，航天炉气化技术具有以下几个方面的优点：第一，航天炉气化技术采用了干粉煤的方式，不仅可以降低对煤原料的需求，而且还能够有效地节约成本；第二，航天炉气化技术通过使用特殊的设备和工艺，能够实现气化反应的高效和快速；第三，航天炉气化技术是一种清洁能源，其不仅可以有效地将煤渣中的水分及灰分去除，而且还可以提高煤炭资源利用率；第四，航天炉气化技术能够将煤粉充分燃烧，不仅可以节约能源，而且还可以降低污染物排放；第五，航天炉气化技术在使用过程中能够实现对二氧化碳的充分利用；第六，航天炉气化技术操作简单、自动化程度高、污染少。

1、技术优势

（1）技术成熟，技术人员稳定，操作经验丰富，气化炉工艺设计参数经国内多家大型化工企业验证，完全满足实际生产需要。 （2）气化炉采用航天炉气化技术，在气化过程中不会产生焦油，煤种适应性强、原料范围广、对煤种要求不高。 （3）航天炉采用先进的干粉煤工艺，技术成熟、稳定、可靠。粉煤经干燥和加压后进入气化炉，气化温度高、压力大，产气量高。 （4）航天炉采用特殊的混合方式和高效的气流床技术，使粉煤在气化过程中形成良好的混合，不仅大大提高了合成气的热值和浓度，而且大大提高了合成气的质量。 （5）航天炉采用先进的为水冷壁结构，可对粉煤进行高温气化，采用水激冷流程除渣、同时冷却合成气，气体中汽/气比较高。

2、气化反应速度快

航天炉气化技术是一种新型的气化技术，其与传统气化技术相比，其不仅具有较高的气化效率，而且还具有较快的气化速度。在进行气化反应时，航天炉气化技术可以将煤粉在高温下进行充分燃烧，而由于其燃烧效率较高，所以可以有效地提高其利用效率。航天炉气化技术的具体流程是：将粉煤送入气化器后，在高温作用下进行充分燃烧，之后再通过气流对其进行冷却和净化，最终得到合成气。由此可见，航天炉气化技术的反应速度快是由其特殊的工艺和设备决定的。此外，在使用航天炉气化技术时，其不仅可以保证气化过程的安全性和稳定性，而且还可以有效地提高其操作效率。因此，航天炉气化技术的实际操作效率较高。

3、煤种适应性强

航天炉气化技术具有较强的适应性，在我国目前的煤种中，其可以使用于很多的煤种。从我国目前的煤种来看，其主要包括：贫煤、贫焦煤、肥煤、瘦煤和气肥煤等，在这些煤种中，其所含水分、灰分以及挥发分都比较高，因此，在使用航天炉气化技术时，其所用的煤种需要在一定程度上进行提高。其次，从我国的煤种来看，其具有较高的灰熔点，在使用航天炉气化技术时，其不仅可以将灰分有效地去除，而且还能够将水分以及灰分进行有效地去除。此外，航天炉气化技术对于煤中所含有的杂质具有较强的适应性。例如：在使用航天炉气化技术时，其会将灰分去除得非常干净，因此在使用该技术时不会对环境产生较大的污染。

二、航天炉气化过程中存在的问题

在航天炉气化技术的实际应用过程中，其工艺存在一定的缺陷。从航天炉气化技术的工艺来看，其主要是通过高温高压的方式将氧气与煤粉进行反应，在这个过程中，会产生大量的灰渣。从目前来看，我国对于航天炉气化技术的研究相对落后，这在一定程度上也制约了该技术的发展。在目前航天炉气化技术中，虽然对设备和工艺进行了改进，但是还是存在一些缺陷，例如：在航天炉气化过程中，会产生大量灰渣。如果不进行及时处理，就会对环境造成严重影响。而在生产过程中产生大量灰渣不仅会影响到设备和设备的正常运转，还会影响到整个生产过程。因此，必须要加强对该技术的研究和开发。 在航天炉气化过程中出现的问题主要有以下几个方面：

1、气化炉激冷室液位不高

在航天炉气化过程中，温度的高低对于整个气化效果有很大影响。因此，必须要保证气化温度达到要求，同时温度高反应出激冷室液位较低。因此，在实际生产过程中，由于受到很多因素的影响，会出现气化炉激冷室液位不高的现象。例如：在生产过程中，如果操作人员没有按照工艺要求进行操作，就会造成气化炉激冷室液位不高的现象。而在这个过程中产生的合成气得不到充分的激冷，灰渣也不利于进行处理，系统压差升高，激冷室积灰。因此，必须要加强对该问题的研究和分析，针对不同煤种制定相应的操作规程，严格按照规程进行操作，从而提高气化炉液位，保证气化炉长周期运行。

2、灰渣处理不及时

同时，由于气化过程中产生的灰渣中含有大量的碳元素，在气化过程中会与氧气发生化学反应，生成碳化物和氧化物。碳化物和氧化物在气化过程中会逐渐增加，进而使灰渣的量越来越多。这些灰渣中含有大量的碳化物和氧化物，如果不进行及时处理，就会使灰渣中的碳元素与空气接触后发生氧化反应，生成碳酸盐。 一旦这些碳酸盐在空气中暴露过久后，就会与氧气发生化学反应，形成CaCO3、CaSO4等物质。这些物质在高温环境下具有一定的稳定性，而且还容易发生热分解。

三、结束语

综上所述，由于我国煤炭资源储量丰富，因此在煤炭加工过程中，应采用先进的技术和工艺，以提高煤炭资源利用效率。而作为煤化工重要组成部分——煤气化技术，其对我国经济发展具有重要作用。航天炉粉煤加压气化技术作为一种先进的煤加气技术，其不仅能够有效解决传统工艺存在的问题，而且还具有设备结构简单、操作灵活、安全性能好、成本低等优点。因此在煤化工行业中具有广泛的应用前景。但航天炉粉煤加压气化技术在实际应用过程中仍存在一定的问题，如原料煤要求高、气化反应条件苛刻等。因此在今后的发展中，应根据煤化工行业的实际情况，加强对航天炉粉煤加压气化技术研究与分析，不断完善技术工艺及设备性能，以提高产品质量、降低生产成本。同时，相关部门应加强对航天炉粉煤加压气化技术研究的重视和投入，使该技术能够更好地为煤化工行业服务。

作者简介：吕忠勤（1989年6月），男，汉族，甘肃永昌，本科，研究方向：煤化工粉煤气化航天炉，单位：内蒙古伊泰化工有限责任公司。