激冷室积灰的原因分析及应对措施.pdfVIP

激冷室积灰的原因分析及应对措施

摘要：简要介绍HT-L航天炉激冷室积灰的原因及应对措施，通过掺烧合适

的煤种，保证渣口压差的稳定，改善激冷水水质及流量，降低激冷水温度来避免

气化炉激冷室积灰，保证了航天炉系统长期稳定的运行。

关键词：航天炉激冷室积灰

一、工艺概述：

航天炉又名HT-L粉煤加压气化炉。航天炉的主要特点是具有较高的热效率

（可达95%）和碳转化率（可达99%）；气化炉为水冷壁结构，能承受1500℃至

1700℃的高温；对煤种要求低，可实现原料的本地化。由中国航天科技集团公司

下属北京航天石化技术装备工程公司开发，该项目技术是结合国内外煤化工的现

状，独自研发的拥有自主知识产权的粉煤加压气化技术，打破了国外对该技术的

垄断。中能化工三期航天炉装置从2017年7月开工建设，2020年5月31日气化

炉一次投料开车成功。

中能公司252万Nm3（CO+H2）/日原料路线改造工程，设计生产能力为252

万Nm3（CO+H2）/天的HT-L航天粉煤加压气化装置，单炉日处理原煤1500吨，

气化炉运行压力4.0Mpa，该炉型的燃烧室为3.2米，激冷室为3.8米。在气化炉

长期运行中，由于气化炉的自身特性决定了长周期运行时，激冷室容易积灰，造

成激冷室液位过高或过低，合成气水浴效果差。带水带灰量大，合成气温度高、

流速快，冲刷合成气管线弯头，造成合成气管线变薄，合成气泄露，严重影响到

气化炉正常负荷的运行，甚至气化炉被迫停车。本文分析了造成气化炉激冷室积

灰的原因，从生产实际出发，避免出现类似情况，并给出了相应的解决措施，保

证了气化炉的长周期稳定运行。

二、航天炉的结构及原理

气化炉由上部的燃烧室和下部的激冷室组成。加压后的粉煤采用二氧化碳输

送到气化炉烧嘴，与氧气和水蒸汽通过烧嘴喷入燃烧室内反应，放出的热量被燃

烧室内的水冷盘管带出气化炉，生成的粗合成气主要有一氧化碳和氢气为主，并

混合着液态炉渣和细固体颗粒。粗合成气离开燃烧室，通过渣口及下降管进入激

冷室水浴，粗合成气经过初步水浴后，携带的大量颗粒留在水里，同时粗合成气

也被冷却、饱和。冷却后的合成气通过上升管离开气化炉，进入文丘里及旋风分

离器进一步处理。炉渣在水中固化并沉淀到气化炉底部，经过破渣机破碎后进入

渣锁斗，通过渣锁斗间断排出捞渣机后送出。激冷室的固体颗粒通过黑水排水阀

排到高压闪蒸罐，做进一步闪蒸处理。激冷水分4路进入激冷环，沿着下降管均

匀的形成水膜落入激冷室中，通过一定液位来为粗合成气水浴。

三、气化炉激冷室积灰的危害

激冷室积灰后，造成激冷室分离空间小，合成气流速变大，合成气带灰带水

严重，对合成气管线冲刷严重，极易造成合成气泄露。持续恶性带水带灰后，上

升管和下降管之间积灰，不但影响合成气的洗涤效果，还会导致激冷室液位大幅

度波动，影响装置负荷，将被迫减负荷运行。

四、气化炉激冷室积灰的原因及解决措施

4.1气化炉渣口压差偏高

4.1.1气化炉渣口压差偏高危害

渣口压差升高后，合成气偏流，有损坏烧坏下降管的风险。同时渣的流动性

变差后，容易堵塞激冷环，造成激冷环布水不均匀，造成下降管烧坏。渣口压差

高导致煤和氧在气化炉内的反应时间变长，且大量的热量无法及时带出，造成气

化炉憋压，盘管受热辐射增大，盘管内水密度变低，存在烧坏盘管的风险。

4.1.2气化炉渣口压差偏高导致激冷室积灰的原因

渣口堵塞后，通道变小，燃烧室内温度变高，渣经过渣口容易时形成玻璃拉

丝，而玻璃丝渣比较粘，加剧激冷室积灰。渣口压差升高后，玻璃丝渣容易造成

上升管内壁积灰，合成气上升通道变窄，气体流速增大，系统带灰带水量增大，

对合成气管线冲刷磨损加剧，极易造成合成泄漏。持续恶性带水带灰后，上升管

和下降管之间，上升管外部等积灰，不但影响合成气洗涤效果，还会导致激冷室

液位大幅波动，影响装置的负荷。随着激冷室不断积灰恶化，激冷室液位会越来

越低，系统只能被迫提高激冷水流量和减少气化炉黑水外排，而黑水外排的减少

会进步不加剧激冷室积灰。待激冷室进一步积灰后，激冷室灰垢会占有激冷室体

积，导致激冷室液位会越来越高，而实际激冷室并没有多少激冷水，为了安全运

行，气化炉只能被迫停车。

4.1.3气化炉渣口压差高的原因及措施

煤质发生变化，渣的粘温特性差，流动性差。频繁调整煤种，煤的流动区间、

黏温特性发生改变，导致堵塞渣口。在