黄玉兵
（航天长征化学工程股份有限公司，北京100000）
［摘 要］安徽晋煤中能化工股份有限公司150 kt/a甲醇项目（即一期航天炉项目）采用HT-L粉煤加压气化技术，航天炉渣口设计尺寸为φ550 mm，运行中经常出现渣口压差不稳定、渣口堵渣等现象，因此中能化工200 kt/a合成氨装置原料路线改造工程（即二期航天炉项目）设计时渣口扩径为了φ650 mm，但随之带来一个突出的问题是二期航天炉所产粗煤气中的有效气含量始终低于一期航天炉。为此，通过理论分析并结合实际生产情况研判，中能化工决定对其二期航天炉渣口实施缩径技改。实践表明，二期航天炉渣口缩径（改为φ550 mm）后，再辅之以混、配煤优化，不仅粗煤气中的有效气含量提升2%左右，而且航天炉渣口堵塞问题也基本得到解决，技改达到了预期目的。
［关键词］航天炉；渣口尺寸；渣口压差；渣口堵塞；有效气含量；渣口缩径技改；效益分析
［中图分类号］TQ545 ［文献标志码］B ［文章编号］1004-9932（2021）01-0009-04
0 引 言
安徽晋煤中能化工股份有限公司（简称中能化工）150 kt/a甲醇项目（即一期航天炉项目）采用HT-L粉煤加压气化技术，设计有效气（CO+H2）生产能力100×104 m3/d，单炉日处理原料煤750 t，航天炉运行压力4.0 MPa。一期航天炉项目于2006年10月开工建设，2008年8月开始系统联动试车，2008年10月31日航天炉一次投料开车成功。在多年的应用过程中，HT-L粉煤加压气化装置不断改进和完善，从一个没有经过小试、中试的示范装置一步步走向规范化、成熟化的高产低耗的先进粉煤气化装置，其运行的稳定性和可驾驭性不断提升。
中能化工200 kt/a合成氨装置原料路线改造工程（即二期航天炉项目），在总结一期航天炉项目运行经验的基础上，确定合成氨装置气化系统仍然配套航天炉（二期），二期航天炉设计粗煤气生产能力123×104 m3/d，日处理原料煤800 t，航天炉运行压力4.0 MPa。二期航天炉项目于2009年开工建设，2011年6月开始单体试车，2011年12月系统开始联动试车，2012年1月4日二期航天炉一次投料开车成功，但在之后的运行过程中，二期航天炉所产粗煤气中的有效气含量始终低于一期航天炉，后通过不断地优化改进——对航天炉渣口进行缩径改造，目前二期航天炉逐步实现了经济、稳定运行。以下对有关情况作一介绍。
1 二期航天炉系统工艺流程简介
中能化工二期航天炉仍采用干法进料、湿法除尘的工艺设计。空分装置来纯度99.6%以上的氧气与粉煤在航天炉炉膛内燃烧，产生高温粗煤气，粗煤气组分为H2、CO、CO2及少量其他气体；高温粗煤气快速流动经渣口进入激冷室，激冷后的灰渣部分通过渣锁斗排出，部分细渣通过水系统排至灰水处理系统进行下一步处理；激冷后的粗煤气（含饱和水蒸气）沿上升管上升、折流后经粗煤气出口进入文丘里洗涤器增湿除尘，之后进入洗涤塔进一步除尘，降温除尘合格后的粗煤气出洗涤塔进入变换系统。
2 二期航天炉系统运行状况
一期航天炉渣口设计尺寸为φ550 mm，由于中能化工航天炉使用煤种较多，原料煤煤质差别较大，一期航天炉运行中经常出现渣口压差不稳定、渣口堵渣等现象；为确保二期航天炉渣口压差能处于正常水平，二期航天炉设计时渣口扩径为φ650 mm。二期航天炉投运以后，渣口直径的扩大对渣口的顺畅排渣起到了一定的作用，其渣口压差较一期航天炉降低5 kPa左右，但同时带来一个突出的问题是粗煤气中的有效气含量相对偏低：使用氮气作为粉煤输送载气时，二期航天炉所产粗煤气中的有效含量在85%左右，而一期航天炉所产粗煤气中的有效气含量在89%左右（使用CO2作为粉煤输送载气）；2018年二期航天炉所产粗煤气用于生产甲醇期间，航天炉粉煤输送载气调整为CO2，粗煤气中的有效气含量得到一些改善，有效气含量可达87%左右，同时炉况的稳定性也得到一定提高，但相较于一期航天炉来说有效气含量仍偏低，即在同等负荷、煤种、粉煤输送介质等条件下二期航天炉所产粗煤气中的有效气含量仍偏低2%左右，这对气化装置的产气量造成一定影响，导致二期气化装置比煤耗相对偏高。
通过分析研判，认为二期航天炉渣口尺寸的变化对炉内煤的燃烧气化造成了一定的影响，进而影响所产粗煤气中的有效气含量。对二期航天炉渣口进行技改，可以提高其所产粗煤气中的有效气含量。
3 气化反应机理及技改理论依据
3.1 航天炉内的主要化学反应
航天炉运行过程中，粉煤通过烧嘴均匀分布，与有一定旋角的氧气混合出烧嘴头部后进行燃烧，生产出符合工艺需求的粗煤气。作为生产甲醇或合成氨配套的气化装置，其所产粗煤气的有效成分为H2和CO，
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