安徽晋煤中能化工股份有限公司 安徽临泉 236400
摘要：中能化工三期航天炉的16单元进料方式为锁斗间歇式进入粉煤给料罐，给料罐的煤通过与气化炉的压差连续性的进入气化炉内燃烧，这些过程理论上不需要人工干预，程序自动完成，大概满负荷时每小时一个循环。
关键词：粉煤;气化炉;放料程序优化；干粉进料；粉煤粒度；粉煤锁斗；自动化
1、工艺概述
航天炉气化技术又称HT-L粉煤加压气化技术，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。
中能公司252万Nm3（CO+H2）/日原料路线改造工程，根据当时航天院第一代100万Nm3（CO+H2）/日炉型的工艺的生产状况,在与北京航天万源煤化工工程技术有限公司进行充分沟通后,本着风险共担,利益共享的原则,共同合作建设、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，同时渣水系统增加旋风分离器和低压闪蒸系统，提高了原煤的适应性。
中能公司航天炉装置从2017年7月开工建设，2019年1月进入设备安装阶段，2019年11月开始单体试车，2020年3月开始系统联动试车,2020年5月31日气化炉一次投料开车成功，此次三期航天炉的投产，提高了中能公司的生产能力，拓宽了产品的结构，使企业在行业的竞争中更具有优势。通过一年来对装置的不断探索、不断总结、不断优化、不断创新，航天炉装置运行的稳定性、经济性得到不断地发挥，为公司创出了宝贵的业绩。
2、航天炉进料技术特点
（1）干煤粉进料：20～90微米煤粉颗粒惰性气体输送：氮气或二氧化碳高压气化炉：2.0～4.0MPa。其优点表现在：干煤粉进料气化效率高严格控制进料煤粉的水含量。与湿法比较，1Kg水煤浆可以减少蒸发0.35Kg水，节约～2600KJ的能量，折算标煤0.113Kg（5500Kcal/Kg），占进煤量的17％。粉煤气化比水煤浆气化：冷煤气效率提高10％，氧耗量降低15～25％。有效气产量提高6％。同时先进成熟的干煤粉密相输送技术悬浮速度7～10m/s，固气比480Kg/m3，载气量少。强化燃烧，提高了单位体积的产气率，气化强度高在同样生产能力下，与常压炉相比，设备尺寸最小，结构紧凑，占地面积小，燃烧效率提高。
（2）进料方式：中能化工三期航天炉16单元进料方式为锁斗间歇式进入粉煤给料罐，给料罐的煤通过与气化炉的压差连续性的进入气化炉内与氧气进行欠氧燃烧。进料过程为首先粉煤储罐内接收来自磨煤单元合格粉煤（工艺要求是20～90微米煤粉颗粒在65%-75%之间，水分在3%以下，这样的粉煤能够在气化炉内充分反应，粉煤不易结块，便于输送），粉煤锁斗V-1601的泄压阀16XV1120和16XV1121打开，其余的阀门关闭状态，联锁打开16XV1123和16XV1133，粉煤储罐V1601内的粉煤通过重力进入粉煤锁斗V1602内，时间大概3-4分钟收料50吨左右，然后程序依次打开16XV1125，16XV1129，16XV1130，19PICA1003进行冲压，当压力平衡后，依次关闭个冲压阀，打开16XV1126和16XV1127，待给料罐V1603低料位触发后，程序打开16XV1132和16XV1131放料，时间大概需要20分钟，然后关闭与给料罐V1603相连的阀门和各冲压阀后依次打开16XV1122，16XV1118,16XV1120，16XV1121进行泄压，这些过程理论上不需要人工干预，程序自动完成，大概满负荷时每小时一个循环。
3、存在问题
通过对实际操作中的总结，该程序存在缺陷，放料程序不能实现自动化，需要人为干预，制约因素有以下几个方面：
（1）程序第0步中的19PICA1003的开度为1.5%，开度太小，锁斗笛管进气量少，会影响后续的放料。
（2）程序第1步：只有条件16LSL-1105满足后才能放料，当遇到该料位计故障时就不能实现程序放料。
（3）程序第10步和第11步存在问题，粉煤储罐V1601若料位偏低时往锁斗V1602进料无法程序直接暂停。
（4）程序第13步粉煤锁斗冲压时，16XV1125先开，而此时的19PICA1003给定值偏小，冲压慢。
（5）程序第14步结果16PT1115在1.0MPa关闭16XV1125，16PV1102预设开度20%(给定10%)，16PV1103预设开度30%(给定15%)，16PV1103预设开度50%(给定25%)设置不合理，容易压实粉煤造成放料困难，同时冲压笛管前的调节阀开度不合理容易冲破笛管。
（6）程序第16步当16XV1129关闭时向锁斗V1602进气减少，而19PICA1003的给定值太大，就会造成锁斗冲压管线超压，每次需要操作员手动减少开度。
4、程序优化
（1）第0步：结果增加19PICA1003投手动，19PICA1003开度10%(给定5%)，程序模块自动输出避免了每次操作员手动输入，即实现了自动化又解决了粉煤由于进气少结块的问题。
（2）第1步：条件中增加16LSL-1105旁路；当遇到此料位计出现问题时可以人为旁路此条件，使程序正常执行。
（3）第10步：条件中增加“开始锁斗进料”旁路；第11步：条件中增加16LSL-1106旁路使程序能正常执行。
（4）第13步：条件中增加19PICA1003投手动，19PICA1003开度20%(给定10%)
（5）通过近1年的运行数据收集，把程序调整为第14步：结果调整为16PT1115在0.5MPa关闭16XV1125，16PV1102预设开度25%，16PV1103预设开度35%，16PV1103预设开度30%。
（6）通过霍尼韦尔程序中的延时条件模块功能，在第16步关16XV1129关闭条件加上16PICA1119在0.25MPA和19PICA1003模块预设给定10%的前提条件，这样就避免了管道超压。
4、实施效果
通过生产实践，我们对16KS1001程序进一步优化，该程序原来不能暂停，存在超压，每个循环需要操作员手动给定开度等问题得到解决，保证了装置的安全稳定运行，提高了装置的自动化水平，对以后的项目建设都有很好的指导意义。
参考文献
[1]航天科技集团煤化工事业部培训教材.
[2]霍尼韦尔程序编程指导手册.
[3]航天科技集团煤化工事业部工艺程序编程组态教材.
[4]郭树才，胡浩权煤化工工艺学.2012：化学工业出版社.
[5]贺永德，现代煤化工技术手册（第二版）.2010：化学工业出版社.