浅析气化剂配比对航天炉运行的影响
赵海昭
（河南晋开化工投资控股集团有限责任公司，河南 开封 475002）
[摘 要] 结合河南晋开化工投资控股集团有限责任公司二分公司2×600 kt/a合成氨装置4台φ3 200/φ3 800 mm 航天炉的实际运行情况及气化反应原理，分析探讨氧煤比、水煤比对航天炉的煤耗、炉温、有效气成分及气量、粗渣含碳量等技术经济指标的影响。
[关键词] 航天炉；气化剂；氧煤比；水氧比；炉温；煤耗；有效气；影响
[中图分类号] TQ546.8 [文献标志码] B [文章编号] 1004-9932（2018）02-0034-02
河南晋开化工投资控股集团有限责任公司二分公司百万吨总氨项目包括两期600 kt/a（共1 200 kt/a）合成氨及配套工程，采用国内自主创新的HT-L粉煤加压气化技术，以干煤粉为原料，氧气和蒸汽为气化剂，采用激冷流程生产粗合成气。气化车间共建有4台φ3 200/φ3 800 mm 航天炉（HT-L），包括一期项目2台航天炉（简称A炉、B炉），二期项目2台航天炉（简称C炉、D炉）。单台航天炉设计满负荷运行耗氧量30 000 m3/h、耗蒸汽4.5 t/h、耗原煤60 t/h（粉煤量55 t/h），正常情况下有效气（CO+H2）产量170 840 m3/h（一、二期项目产氨量均为83.3 t/h）。装置生产粗合成气（CO+H2）的设计操作弹性范围为60%～110% 、年运行周期为300 d。
1 航天炉中的主要反应
煤炭气化是指，在特定的设备内，在一定温度及压力下，煤中有机质与气化剂（如蒸汽/氧气等）发生一系列化学反应，将煤炭转化为含有CO、H2、CH4等可燃气体和CO2、N2等非可燃气体的过程。航天炉中的主要化学反应[（1）～（4）]及次要化学反应[（5）～（6）]如下：
C+O2＝＝CO2 △H=393 MJ/kmol （1）
C+CO2＝＝2CO △H=-173 MJ/kmol （2）
C+H2O＝＝CO+H2 △H=-131 MJ/kmol （3）
C+2H2＝＝CH4 △H= 75 MJ/kmol （4）
CO+H2O＝＝CO2+H2 △H=41 MJ/kmol （5）
CH4+H2O＝＝CO+3H2 △H=-211 MJ/kmol （6）
可以看出，煤的气化是一个十分复杂的反应，既有煤与气化剂的反应，又有气化剂与生成物的反应，即气化剂在航天炉内的反应中扮演着主要的角色。
航天炉的运行过程中，存在着2个重要的操作控制指标——氧碳比和水氧比，而气化剂——氧气和蒸汽的配比恰恰是控制的关键，在很大程度上决定着航天炉运行的经济性与效率，以及煤耗、碳转化率、炉膛温度、合成气成分等技术经济指标。
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