2008年，随着航天粉煤加压气化装置两个示范项目在安徽临泉和河南濮阳两地投料试车，航天粉煤加压气化技术开启了10年的推广应用之路。今年是航天长征化学工程股份有限公司成立10周年的日子，10年间航天工程公司签订40个项目，共计89台航天炉，其中20个项目的33台航天炉已投产，20个项目在建。   

 以下为对航天粉煤加压气化装置推广应用时间轴关键节点上的6家业主单位进行了实地考察，总结的运行调研。

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第一台长周期运行航天炉示范装置由航天长征化学工程股份有限公司（简称航天工程公司）和安徽晋煤中能化工股份有限公司（简称晋煤中能）合作建成，并于2008年10月开车运行。这是航天气化技术实现商业化运行的起点，也是航天工程公司和晋煤中能发展腾飞的共同起点。该装置的成功运行，为航天工程公司后续的市场推广迈出了坚实的第一步，也为晋煤中能的产业升级和转型发展提供了支撑。

粉煤气化是必然需求

我国虽然地大物博，但却不得不面对富煤贫油少气的资源禀赋。因此，以煤为源头制合成氨的工艺适合我国国情，也被大量应用在工业中。

晋煤中能副总经理亓为华对记者说：“过去，我国氮肥行业原料丰富，天然气、石油和煤都作为工业原料来使用。其中，以煤为原料的企业数量居多，而且这些企业绝大多数气化工段采用固定床气化炉进行气化。但固定床气化炉对原料要求比较苛刻，必须满足无烟煤和块煤两个条件。”

虽然我国煤炭资源很丰富，但适合固定床气化炉使用的原料煤储量却相对偏低。面对这一尴尬，寻求一种采用粉煤进行气化并符合我国工业经济基础的气化炉势在必行。上世纪80年代，中石化引进了壳牌炉，其他企业引进了德士古水煤浆气化炉，这些国外装置存在建设周期长和投资巨大的弊端，在我国运行并不理想。因此，我国迫切需要具有自主知识产权、适合我国工业形势并能够利用我国现有丰富煤种的粉煤气化炉。

“直至航天工程公司制造出兼具煤种适用广、经济性好、稳定运行时间长等优点的粉煤加压气化炉，我认为这就是我们所需要的气化炉。”亓为华说。

工业化示范意义重大

回忆起当初两家商量合作建设航天炉工业化示范装置，亓为华说：“因为是第一台炉子，当时没有经验，困难比较多。一是设备制造方存在困难。二是第一台航天炉的操作人员没地方去学习。我们不得不派人员分别到拥有粉煤气流床、水煤浆炉的企业学习。然后根据这两种炉子的运行特点，再结合航天炉的特点，总结包括工艺指标、操作规程等多方面的方法，最后，在调试过程中，针对航天炉配套的自动控制系统不断进行调整、优化，才使自动控制系统得到完善。”

“这是我国第一台具有自主知识产权的气化炉。”亓为华表示，在航天炉开车成功后，包括国外引进的炉型在内的所有气化炉要价都跟着下来了，使气化炉投资成本大幅下降。同时也解决了我国之前大量粉煤无法用于气化炉的问题，使我国整体气流床气化技术在世界范围内迅速发展起来。

航天工程公司工艺室副主任彭书表示，航天工程公司和晋煤中能以此台航天粉煤气示范装置为契机和起点，在各自领域内都取得了跨越式发展。

一流服务铸就品牌

据了解，该示范装置日投煤量750吨，配套年产甲醇15万吨，于2006年开工建设，2008年10月份试车一次开车成功，并实现了长周期稳定运行。之后，晋煤中能在相继上马的临泉二期项目和新疆中能项目都使用了航天炉，并委托航天工程公司进行全厂总体设计。其中，临泉二期年产20万吨合成氨装置，于2012年2月建成投产；新疆中能年产40万吨合成氨装置，于2015年8月建成投产。

据彭书介绍，航天工程公司将“客户至上，服务至上，为客户创造价值”的理念一直贯穿于产品的全生命周期服务中，双方在发展过程中一直保持着密切合作。他回忆说：“临泉二期装置一次开车过程到深夜时，烧嘴出现了故障，造成了多次点火失败。开车团队临时决定从北京发一个备用烧嘴过来，顺利完成了开车投煤。”整个开车过程为业主赢得了时间和效益，也得到了业主的高度赞誉，充分体现出航天工程公司高度的服务意识和服务效率。

晋煤中能气化车间副主任黄保才告诉记者，截至2月20日，一台航天炉已连续运行270天，而另一台也已经运行了200天。希望能打破安徽昊源化工集团有限公司航天炉320天的连续运行的纪录。

安徽晋煤中能化工股份有限公司前身为临泉化肥厂，始建于1970年，1994年进行股份制改造，2003年改制为民营企业，2007年初与山西晋城煤业集团合资合作，2010年3月因发展需要更名为安徽晋煤中能化工股份有限公司，下辖3个子公司：安徽泉盛化工有限公司、阜阳安固公司锅炉压力容器制造有限公司、新疆中能万源化工有限公司。该公司现是集化肥、化工、热电联产、设备加工安装、压力容器制造于一体的综合性煤化工企业，现年产能为氨醇150万吨、尿素180万吨、甲醇40万吨、双氧水60万吨、复合肥25万吨。另外，该公司也是中国氮肥五十强、中国化工五百强、安徽百强企业、中国工业行业履行社会责任五星级企业。

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煤气化装置开车运行时间直接决定着煤化工项目的经济效益，一旦装置停车，一天就会给业主造成数十万元甚至数百万元的经济损失。2016年10月18日，航天长征化学工程股份有限公司（简称航天工程公司）设计制造的安徽昊源化工集团有限公司（简称安徽昊源）一期航天炉连续运行320.8天，再创世界气流床气化技术连续运行（A级）时间的世界纪录。这也是继2012年安徽晋煤中能化工股份有限公司航天炉创下不间断连续运行215天的世界纪录之后，第二次刷新纪录，比上次纪录足足提高了105天。

 

优化创新 设备质量过硬 

安徽昊源一期航天炉项目于2011年11月开始施工建设，2012年10月全面结束施工，2013年3月投料试车。

2016年10月18日，由于外网断电，结束了航天炉从2015年12月2日开始的持续运行，使其连续运行天数停留到了320天。

安徽昊源总经理助理吴珍汉说：“对于市场上普遍应用的几十种气流床气化炉来说，320天连续运行是很难达到的。由于航天炉优势比较明显，保持着目前气化炉稳定运行的最长纪录。”

安徽昊源总经理助理张超指出，航天炉过硬的硬件质量为长周期稳定运行奠定了基础。在施工和安装过程中，能感觉到航天工程公司对这套系统的工程设计非常用心，考虑较为周到。

他说：“航天炉连续运行320天离不开航天工程对所有易损设备的不断创新和优化，尤其是对航天炉的不断优化，使其在连续稳定运行中发挥了关键性作用。同比一般厂家烧嘴不足10个月的使用寿命，航天炉烧嘴在运行10月零20天的时候依然没有泄漏迹象。除了烧嘴，航天工程公司提供的其他专用设备质量也很好，像航天特种阀门在长周期运行过程中也未出现问题。”

 

四项制度 管理精细到位

安徽昊源一期项目是合成氨原料路线改造项目，采用（Φ2800×3200型）航天粉煤气化炉1台，于2013年3月投料开车。由于运行稳定，安徽昊源及时启动二期航天炉建设，于2014年4月23日开车。俗话说“好马配好鞍”，其实取得连续运行320天的成绩更多靠的是精细化管理。

吴珍汉表示，一期航天炉项目之所以能取得320天连续运行的佳绩，既有装置员工操作熟练度提高的贡献，又有安徽昊源实施的四项精细化管理制度。

一是实施电气仪表精细化管理。如果管理、检查不到位，很可能造成连锁停车。对此，企业在智能仪表上下足功夫。每周仪表人员和车间工艺管理人员都要对装置上可能造成跳车的仪表点进行详细排查。每月进行一次大检查，这样可以提前了解可能引起气化炉连锁跳车的仪表点的情况，大幅降低跳车可能性。

二是实施操作人员培训精细化管理。首先，企业针对不同人员的不同特点，采取“师傅带徒弟”的办法进行培训。其次，每天利用下白班的时间集中学习2小时，对业务进行强化。再次，现场班长通过操作黑板提出3~5个问题供大家思考、学习和讨论，以此提高整体操纵水平。

三是实施操作纪律精密化管理。所有操作员，特别是中控人员，对有可能引起气化炉停车的参数在调节时都是双人监控（一人操作，一人监控），确保这个操作是完全正确的，避免了误操作。同时，现场检查也用同样的方法，为安全运行起到保障作用。

第四，实施煤种、配煤精细化管理。企业原料煤品种较多，最多的时候可达8~9种煤，配比比例非常关键。因此企业有专人控制配煤比例，使原料煤按照特定比例均匀进入气化炉，从原料端来保证气化炉运行的安全、连续稳定运行。

 

效益凸显 度过经济寒冬

据了解，目前安徽昊源航天炉主要是掺烧神木煤和新疆煤，两套航天炉的开工负荷都在110%以上。

但在2016年下半年，原料煤价格上涨，尿素价格处于低位，使安徽昊源经历了一场“大考”。

“随着2016年国家去产能的推进，企业原料煤价也是一路飙升，从4~5月份的470元/吨涨到10月份的880元/吨，价格几乎翻倍。然而下游化工产品的价格却一直没怎么涨。在这种情况下，航天炉的低成本优势得到凸显。”吴珍汉说。

他解释道，航天炉电耗较低，并且连续运行时间较长，吨氨耗煤量低，综合优势和产品整体成本比传统固定床气化炉低不少。通过核算，安徽昊源在高煤价下，使用航天炉比使用固定床气化炉成本低200~300元/吨氨；在低煤价下，使用航天炉比固定床气化炉成本低400~500元/吨氨。除了航天炉带来的直接成本优势外，其废水、废渣的易处理也会减少企业的环保费用。

吴珍汉告诉记者，与同行其他炉型相比，航天炉的废水、废渣产生量总体偏少。其中，废渣经后续处理后运输至锅炉进行二次燃烧，既可以提高整体经济效益，又可以做好环保，提高社会效应。

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2009年，第一台日处理煤1500吨粉煤气化示范装置在瑞星集团改建完成，并一次点火投运成功，成为航天炉大型化的一个里程碑。在此基础上，瑞星公司去年又新建了2套日处理煤2000吨的粉煤航天炉，也已于日前顺利开车。 

 

携手攻关1500吨级航天炉

山东润银生物化工股份有限公司总经理林炯接受记者采访时表示，自鲁南化肥厂1987年第一台德士古水煤浆加压气化炉获批引进中国后，山东瑞星化工股份有限公司就专门成立了技术团队跟踪研究新型煤化工新技术。虽然后来以壳牌粉煤加压气化炉为代表的其他煤气化新技术不断进入中国，但一直都没有找到适合我们要求的气化炉，直到航天炉诞生。

他解释道，航天炉特有的高温加压气化和水激冷流程，十分适合我国以煤为原料生产合成氨的工艺。经过考察，在航天炉工业示范装置刚投产时，他们就与航天院签订了日投煤量1500吨的航天粉煤加压气化炉。

据航天工程公司该项目经理鲁承明介绍，这是首套“日处理煤1500吨级”粉煤气化示范装置，采用了一台Φ3.2/3.8炉型HT-L航天炉。

鲁承明表示，前期项目成员根据粉煤气化技术的发展方向，开展了大量的可行性研究，并通过与其他粉煤气化装置进行技术比较，在科技进步、技术转型和产业升级等方面，与瑞星集团达成一致意见，开始示范项目的建设。

据瑞星集团副总经理韩树刚介绍，这台航天炉投运后较之前的航天炉优势明显，更符合煤化工产业规模化、集约化的发展趋势，具有更好的环保节能优势。

 

百余项改进塑航天品质

据韩树刚介绍，该气化炉是在总结日处理煤750吨气化炉的运行经验基础上研发而成，攻克了气化炉整体方案设计、新型高效燃烧器、高效传热盘管、放大型的燃烧场和温度场等多项关键技术。

他说：“日投煤量1500吨航天粉煤加压气化炉属于首台设计和制造，无经验可借鉴，困难较多。比如气化炉内流场的分布，原先航天工程公司在设计阶段用计算机模拟计算的流场分布在开车后，发现与实际的流场分布相差较大，炉内温度分布与设计也不是很相符。面对困难，企业的开车人员与航天院设计人员一起，最终确定了核心设备燃烧器的设计数据。这台航天炉在设计、制造、开车过程中，我们与航天工程公司相关专家一起讨论、修改设计方案达200多项。”

 

智能化控制提升经济性

据了解，这台航天炉在安全操作控制系统方面，采用目前较为先进的DCS和ESD控制系统，气化过程中的部分安全保护由DCS系统执行，一些关键的安全保护由ESD系统通过故障安全逻辑来执行，当系统操作数据超过设定数值时，气化炉安全保护系统立即启动，全系统做停车处理。

韩树刚表示，DCS控制系统在气化炉压力控制、负荷控制、氧煤比控制、煤粉下料控制等方面均实现自动控制。开停车过程中，有9个顺序控制程序，实现了开停车过程的自动化处理。由于DCS和ESD控制系统的结合，在提高自动操作水平的同时，保证了运行的稳定性。

韩树刚说：“这台航天炉对煤种的适应性非常强，我们试烧过低灰熔点煤、高灰熔点煤，也试烧过硫含量较高的煤，均表现出较强的适应性。这台航天炉与目前使用量较多的水煤浆加压气化炉相比，按吨合成氨计，氧耗低近200Nm3，煤耗低100多千克，按我们当地煤价计算成本就是每吨合成氨降低190多元，年效益可达7500万元，经济效益非常显著。”

记者还了解到，由于HT-L航天炉的优越性，瑞星集团正开展日处理煤量3000吨级航天超大型粉煤气化示范项目的前期设计工作。该项目的实施将建成国内规模最大的粉煤气化装置。

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阳煤沧州正元化肥有限公司首次采用航天炉，即实现一次开车成功并长周期稳定运行。这让沧州正元在2016年面临煤价高起、产品低迷双重夹击的情况下，依然实现盈利，成为支撑集团公司业绩的中流砥柱。

 

航天炉是最经济选择

“清洁煤气化是大型合成氨的基本选择。煤气化无非就是水煤浆和粉煤气化，粉煤气化炉具有水煤浆不可比拟的优势,其比氧耗、比煤耗、残碳都比较低，煤种适用性广，有效气含量非常高。这几方面都是我们选粉煤气化炉的依据。”沧州正元副总经理谷如江介绍说。

谷如江还说：“航天炉作为清洁煤气化比较典型的一种气化炉，经济性显而易见。航天炉有效气体含量很高，可达到90%。这让航天炉具备煤耗低、氧耗低、电耗低的特点。根据大型煤气化集成化原理，随着日处理煤量增加，气化炉处理单位煤占地会相对减少。过去固定床气化炉需要30多台气化炉才能完成60万吨的产能，现在2台炉子就可以做到。而且可由固定床气化炉需要的3000多人降到500~600人的规模就可以完成。”

因此，沧州正元60-80合成氨尿素项目选择由航天工程公司提供气化装置工艺包和专利专有设备，并承担气化和变换装置的基础设计和详细设计。该项目采用2套日投煤量1500吨的气化炉，项目原料煤以神华化工煤为代表的烟煤为主，气化装置投产以后，很快达到满负荷运行状态。

航天长征化学工程股份有限公司项目经理彭书表示，由于航天粉煤技术经过多年的积累和优化，并且给予业主全方位的服务，包括设计、培训、备品备件和开车等，使项目的实际执行过程非常顺利。

 

多措并举一次开车成功 

之前，沧州正元并没有使用粉煤气化炉的经验。“航天炉是装置的龙头，为了保证气化炉的顺利开车，沧州正元一方面从子公司抽调了部分青年员工，另一方面从当年应届毕业生中选了150多人，作为航天炉培训的基础人选，并从中选择积极向上、成绩好、有责任心的人员最终参加培训。”彭书说，青年员工积极向上，大家你争我赶的气氛非常好。航天工程公司的模拟开车培训对现场开车起到了非常重要的促进作用。再加上领导、各兄弟单位的支持和航天工程公司积极促进，这些都是航天炉顺利开车的关键。

项目开车后，很快达产并长周期运行，充分证明了航天气化技术的先进、成熟、可靠。谷如江表示，从运行2年的经验来看，航天炉具备稳定长周期运行的条件。而且，航天炉及配套设备基本都是国产的，整个系统没有非常易损的部件。特别是原来很担心烧嘴的运行周期只有6个月，但实践证明运行一年半左右也不是问题。

 

长周期稳运带来好收益 

“刚开车的时候效益很好。但是随着产能过剩，2015年尿素价格很快降至低位，许多企业都在赔本销售，我们一时也面临亏损。”沧州正元总经理赵艳平介绍。

2016年的化肥市场也普遍不景气，在固定床气化全面亏损的情况下，沧州正元还保有较好的经济效益。赵艳平表示，这主要是因为选用了航天炉这一先进工艺。该技术采用面煤作原料，气化和转化效率都比较高，比间歇造气工艺的产品制造成本每吨降低了300元左右。

据了解，该公司2016年全年气化装置开工率为92%，超过设计操作天数12%，装置日产总氨2200吨，尿素2800吨，超过设计能力15%左右。截至2016年11月21日，该公司装置累计生产合成氨64.6万吨、尿素80.1万吨，提前40天完成全年任务，完成销售收入12.1亿元，实现利润6569万元。

她说：“目前，航天炉运行效果很好。我们正在积极和航天工程公司一起探讨二期项目的规划问题，也准备采用航天炉。”

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山西晋城无烟煤矿业集团有限责任公司天溪煤制油分公司（以下简称晋煤集团天溪公司）2016年生产甲醇30万吨，完成全年生产任务，装置在线运行率为92%，连续生产97天，原料煤耗1.55吨（设计值1.62吨），吨甲醇燃料煤耗0.55吨。

该公司造气工艺技改项目气化装置的稳定运行，验证了航天炉可适用于“三高”（高硫、高灰分、高灰熔点）无烟煤，也标志着全烧“三高”无烟煤的航天粉煤气化技术已在同行业中处于领先水平。

 

全烧首秀实现突破

晋煤集团天溪公司造气工艺技术改造项目是以晋城“三高”无烟煤为生产原料，采用HT-L粉煤加压气化技术生产精制合成气生产甲醇，进而生产合成油。这也是第一套以“三高”无烟煤为原料的航天炉。

晋煤集团天溪公司生产副经理侯永军介绍说，技改项目采用两台Ф2800炉型的航天炉，并在原炉型基础上进行优化，以提高对晋城无烟煤的适应性。项目中航天炉开车即全部采用晋城“三高”无烟煤，在国内实现了全烧无烟煤的突破。

侯永军说：“一些企业曾经试烧过无烟煤，但都是与其他煤种掺烧，效果不太理想。晋煤集团天溪公司与航天长征化学工程股份有限公司签订合同时，要求重点对航天炉进行两方面改造：一是针对‘三高’无烟煤的特性，对包括气化炉炉膛、渣口在内的设计做适应性改进；二是针对高灰分、高灰熔点特性，进行一些针对性的选型改造和调整。”

航天工程公司晋煤集团天溪公司项目经理陈作强告诉记者，目前，两台航天炉都已实现了满负荷稳定运行，甲醇日产量1050～1100吨，最高日处理原煤量1900吨，各项指标均达到或优于设计值。

此外，航天炉长周期运行也取得了一定成果。侯永军说：“根据全年运行统计，一号气化炉2016年运行了329天，二号气化炉运行了315天。下一步，我们还会针对‘三高’无烟煤特性不断进行适用性调整，包括结构、工艺流程优化等，力争使航天炉的单周期再上一个台阶。”

 

生产环境改善明显

在航天炉设计初期，相关人员全面评估了对周围环境的影响，各单元在设计上将环境保护作为重要内容。其中，晋煤集团天溪公司自主对航天炉灰水系统的排放水进行污水处理改造，确保了达标排放，环境效益显著。

航天炉主要系统均采用全密闭工艺，但由于客观需要，仍要排放一部分惰气、废水和废渣。为保证排放气合格，系统中设计有粉煤袋式过滤器、粉煤贮罐过滤器、金属过滤器等设施；系统排渣方式为湿式排渣，同时自主改进增加了高频筛分，最大程度去除了排渣中的水分，并且筛分后排放的炉渣不落地，直接运送到临时渣场静置，切实保证、改善了排渣现场的操作环境；在航天炉正常运行中，灰水系统中的黑水在经过灰尘沉降后，会有少量富余水溢流外排，该部分溢流水经泵送至污水处理进行生化处理，处理完的水可以回用到循环水系统，既节约了新鲜补水，又保证了排放指标。

据陈作强介绍，航天炉采用全自动操作，全系统基本实现一键启动。航天炉的磨煤与干燥、粉煤加压与输送、气化与排渣、灰水系统等各单元，在设计上自动化程度较高，相关仪表设备选型稳定可靠，系统运行的人工劳动强度较低。目前气化装置区环境好，噪音低，工艺自动化程度高，劳动强度低，开停车方便、快捷、安全。

据侯永军介绍，气化装置历来是煤化工环境保护方面的重点治理区域，治理难度大、投资大、效果差。而航天炉采用的是湿法排渣，现场没有扬尘，炉渣经过脱水后用汽车运输到临时渣场。由于“三高”无烟煤的特点，航天炉废水中氨氮和COD都比较低，只需要简单处理就可以达标排放。因此，整个过程中基本上不存在排黑水或漏渣的情况，现场环境有明显改善。 

 

“三高”无烟煤有新出路

晋煤集团煤炭资源丰富，是我国优质无烟煤重要的生产基地。但经过近60年的开采，部分矿区的优质无烟煤资源减少，但“三高”无烟煤资源还相对丰富。

侯永军介绍，晋城地区的“三高”无烟煤，有高硫、高灰分、高灰熔点的特点，不具备单独开采或直接利用的价值，正常情况必须要进行处理或掺烧。

晋城“三高”无烟煤可采储量约占总可开采储量的40%，赋存条件好，容易开采，所以合理有效利用至关重要。侯永军称，晋煤集团为此实施了高硫无烟煤洁净化利用10万吨/年煤基合成油示范工程项目。该项目涉及到两方面示范：一方面是高硫煤的利用示范；另一方面是煤基合成汽油示范。

他表示，航天炉全烧高硫煤，为晋城“三高”无烟煤找到了一条出路，对晋煤集团煤化工有较强的示范意义。从宏观角度看，我国这种煤有许多，比如贵州煤质跟晋城煤质相像。因此，航天炉全烧“三高”无烟煤成功具有积极的示范意义。

晋煤集团煤炭资源丰富，是我国优质无烟煤重要的生产基地、全国最大的煤层气开发利用企业。2003年，晋煤集团进军煤化工领域，目前稳居全国最大的煤化工企业集团之位。天溪公司是晋煤集团煤化工转型发展的示范企业，成立于2008年2月，位于晋城市泽州县金村镇，生产和销售煤基合成甲醇、煤基合成汽油、均四甲苯混合液、LPG、硫黄、液氧、液氮等化工产品。

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2015年9月21日，中化吉林长山化工有限公司（简称“中化长山”）航天炉顺利开车，经保运考核转入长周期稳定运行，各项指标都达了设计要求，首套应用于褐煤气化的航天炉获得成功。由此，我国航天煤气化技术工业应用再次取得重大突破。 

长山项目总投资为11.98亿元，较中化长山采用恩德炉气化技术的“1830”装置，原燃料煤、一次水和电力的消耗都有显著下降。

 

掌握一手实验数据

褐煤是煤化程度最低的矿产煤，化学反应性强，容易风化，不易储存和运输，且燃烧时空气污染严重，是一种低级劣质煤，占我国煤炭总资源量的13%，如何清洁高效利用褐煤一直是我国煤化工行业的一大难题。

航天长征化学工程股份有限公司总经理助理朱玉营谈起啃褐煤这块硬骨头初衷时告诉中国化工报记者：“原先的技术不成熟，褐煤利用率低，排放污染大。作为一家高新技术企业，我们一直想利用航天煤气化技术帮国家解决这个难题，体现我们的社会责任。”

据中化长山总工程师谢德全介绍，该公司原料褐煤来自于蒙东地区的海拉尔地区，含水量为21%~30%，热值是14232~14650千焦，灰熔点1050℃左右，煤气化技术消耗大、成本高、污染重，产品成本居高不下，通过升级工艺来提升竞争力势在必行。

因此，双方一拍即合，决定共同解决褐煤利用难题，在经过一段时间协商后就签署合同，启动了改扩建工程。

中化长山改扩建工程以海拉尔地区的褐煤为原料，利用航天粉煤加压气化技术，经过甲醇洗和液氮洗制作合成氨，通过“以新带老、新老结合”的方式提升整体装备水平。项目建成后，中化长山产能翻番，合成氨和尿素年产能分别达到36万吨和60万吨。

根据褐煤具体指标，航天工程对航天炉进行了优化改造，并针对项目选取了4套煤样，进行了4轮、16组试验，特别是预干燥试验。为了获取不同温差下褐煤停留时的失重值及安全温度，技术人员进行了几十次试验，最终获得了第一手安全可靠的实验数据。

朱玉营表示，航天煤气化技术在褐煤上的试验结果，得到了客户的肯定。2011年吉林长山项目立项，2012年签订合同，2015年顺利投产。

 

打造褐煤专烧航天炉 

对于已投运的褐煤航天炉，谢德全介绍，褐煤经过预干燥装置后，通过气力输送进入气化装置，经磨煤、煤加压及输送单元，进入气化单元。气化炉采用粉煤气化激冷流程，碳转化率大于99%，气化温度为1390℃。 

为了打造出专烧褐煤的航天炉，航天工程公司技术人员在原有航天炉基础上进行了几十项改进，设计出一系列新型装备。如“左轮”粉煤过滤阀，实现了航天炉不停工清理；加长了气化炉燃烧段尺寸，让褐煤得以更充分燃烧；预干燥系统输煤管上加了小天窗，可时时观察输煤状态等。尤其是特别研制的预干燥装置的输煤装置，用螺旋输送方式代替了传统的气输送方式，将用电量从1300千瓦时降低至100千瓦时，仅此一项，每年就可以为中化长山节省电费600万元。

谢德全说：“长山航天炉烧褐煤目前是国内首套，也深受我们上级公司和行业内其他公司的关注。在2015年的9月21号，这台炉点火成功，分析一氧化碳和氢气的含量就超过了85%，达到设计指标。该分析数据出来，有力证实了航天炉在燃烧褐煤方面的适应性。” 

 

能耗成本明显下降

据谢德全介绍，航天炉在2015年完成试生产，在2016年实现了两次连续生产。从项目运行情况来看，航天炉对褐煤的适应性完全没问题。通过对2016年3个月连续运行数据核算，航天炉装置生产尿素财务成本比之前恩德炉装置低400~450元。2016年9月份，合成氨日产达到595吨，此时一吨尿素耗电540千瓦时。在净化系统顺利启动后，航天炉将完全打通流程产出尿素，为市场提供尿素产品。

他说：“如果开车后3个月运行情况良好，中化长山就马上启动二期项目。二期项目会将现有恩德炉彻底淘汰，新上一台与目前一样型号的航天炉，并在后续的变换、净化和合成工段新增产能。”

据航天工程公司该项目经理马铁介绍，长山项目是我国首套褐煤航天气化装置。通过开车运行的验证，航天炉完全适用褐煤特性，碳转化率达到99.2%以上，有效气（CO+H2）高达87%~90%，并在高负荷工况下稳定运行。

据了解，2016年年中，印尼曾有两家单位陆续与航天工程公司一起到中化长山实际考察装置运行情况。对此，谢德全认为，航天炉燃烧褐煤的推广还需分析地方煤种的具体指标。但整体上讲，航天炉对世界各地褐煤资源化利用的推广应该具有先决条件；同时该公司也很乐观地看到，航天炉能在这方面发展得很好。

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截至目前，航天长征化学工程股份有限公司已签订40个项目，共89台航天炉，其中20个项目的33台已投产，20个项目在建。航天工程作为中国运载火箭技术研究院践行军转民战略的排头兵，通过不断对航天粉煤加压气化技术的优化升级和推广应用，在服务过程中获得了业主单位的广泛好评。

 

华丽实现军转民 

“十一五”“十二五”期间，我国煤化工产业快速发展，但也反映出一些问题，如关键技术选择失误、资源缺少优化利用、环保不达标等。

煤化工企业尝试引进国外煤气化技术和装置进行生产，但这些设备和技术不能完全适应我国国情，满足国内煤化工企业需求。例如选用德士古煤气化技术无法实现原料煤的本地化；选用壳牌煤气化技术的投资较大。所以，开发具有自主知识产权的高效、洁净、煤种适应性广的煤气化技术，一直是业界的梦想。

煤气化技术的核心是气化炉，气化炉核心部件是气化炉燃烧喷嘴，喷嘴必须具有超强的耐高温特性，这个特性实现起来难度较大。而与此类似，火箭上天时喷嘴所经受的温度也很高，而且比气化炉燃烧喷嘴要经受的温度高得多。把航天技术“嫁接”到煤化工产业，在技术上找到了一条实践之路。因此，航天工程从2005年3月开始组织力量攻关煤气化技术，终于开发出了我国具有自主知识产权的粉煤加压气化技术。

该技术可应用于煤制合成氨、煤制甲醇、煤制烯烃、煤制乙二醇、煤制天然气、煤制油、煤制氢、IGCC发电等多个领域，装置在生产稳定性、煤种适应性、运行经济性、操作安全性、环境友好性等方面与国内外同类技术相比均表现出较强的竞争优势。

 

10年开拓成果丰

2017年，恰逢航天工程成立10年。在10年里，航天公程公司完成了航天炉从研发到示范应用，从推广到升级改造，从单煤种适应到多煤种适应，从传统煤化工领域到现代煤化工应用领域等多方面的突破，取得了辉煌的成果。

10年历程中，航天粉煤加压气化技术发展可归纳为研发—推广—升级—再推广—扩大煤种适应性：

2008年10月，日投煤750吨的工业航天炉示范装置投产。

2009年10月，HT-L航天粉煤加压气化技术通过了中国石油和化学工业联合会组织的科技成果鉴定，技术达到国际领先水平。

2012年，日投煤1500吨气化装置在山东瑞星化工有限公司和河南晋开化工投资控股集团有限责任公司进行升级示范投产。

2013年3月，安徽昊源化工集团有限公司18万吨/年合成氨原料路线改造工程（一期）投产；2014年2月，合成氨尿素18/30原料路线改造工程（二期）投产。其中，一期航天炉连续运行320.8天，再创世界气流床气化技术连续运行（A级）时间世界纪录。

2014年9月，山西晋城煤业集团天溪煤制油分公司10万吨/年煤制油示范工程项目 “三高煤”投产。 

2015年3月，沧州正元化肥有限公司项目两套日投煤量1500吨气化炉一次投煤成功。

2015年9月，中化吉林长山化工有限公司全烧褐煤航天炉一次点火成功。

 

优势突出筑根基

航天工程公司总经理助理朱玉营对中国化工报记者说：“航天炉的煤种适用性广、经济性好、稳定运行时间长的三大特点在项目投运中都得到了体现。其中，应用煤种涵盖褐煤、烟煤、无烟煤等，灰分范围6.5%~31.5%，入炉煤灰熔点范围1200℃~1560℃。”

中化吉林长山化工有限公司总工程师谢德全说：“与壳牌、德士古等国际同类装置相比，航天炉有三大优势：一是投资少，关键设备全部实现国产化，拥有完全自主知识产权，专利费用低，比同等规模投资节省三分之一；二是工期短，项目建设时间比壳牌炉短三分之一；三是操作程序简便，适应我国煤化工产业实际，易于大面积推广。”

据了解，2016年上半年，航天炉有11个项目13台套气化装置运行率在90%以上。专家表示，长周期稳定运行主要原因如下：关键设备烧嘴善保证寿命是180天，已考核出的烧嘴使用寿命为368天；气化炉为水冷壁结构，能承受1500℃~1700℃的高温，对原料煤燃烧尽可能充分；配套设备全部实现国产化，发现问题可以及时更换，不影响气化炉连续运行。

以上因素使航天炉的应用单位在2016年尿素市场低迷的情况，产品成本比竞争对手成本低300~400元/吨，平稳度过了尿素寒冬。

 

源头减排显成效

朱玉营表示，航天工程在研究航天炉之初就考虑了废水、废渣和VOCs的源头控制问题。航天炉的气化温度高，粉煤燃烧较完全，废渣、废水产生量少、组分简单，简单处理就可达到排放标准。其中，废渣处理方面，山东瑞星、河南晋开、安徽昊源、阳煤深州等多家工厂开展了将滤饼送CFB锅炉的应用。

废水处理方面，应用企业均反馈航天炉废水量整体产生量较低。山东瑞星水价较高，把废水量控制在0.5吨/时以内；其他企业也控制在1.2~1.5吨/时。

VOCs处理方面，航天工程已与环保部环评中心签署了合作协议，在“十三五”期间系统开展煤化工行业挥发性有机物控制及替代技术与装备研究，将填补国内煤化工行业VOCs排放研究的空白。

朱玉营表示，有毒有害元素迁移规律研究对象主要以GB31571中11个微量元素为主，他们的研究还将兼顾对工业生产影响较大的非金属氯元素。