鲁奇加压气化炉的运行与技术改造

鲁奇加压气化炉的运行与技术改造

师彦平

伊犁新天煤化工有限责任公司 新疆 伊宁 835000

摘要：在煤化工行业的发展中，鲁奇加压气化炉是一个重要的工程，它也是煤化工行业发展的一个阶段性展示，我国使用鲁奇加压气化炉的数量越来越多，因此，就必须要提高鲁奇加压气化炉的技术手段，提高技术管理和建设能力。分析鲁奇加压气化炉的工作原理和工作过程性出现的主要问题，逐个突破，提高解决的效率，提高整体发展实力。

关键词：鲁奇加压气化炉;运行;技术改造;

引言

我国能源的特点是富煤、缺油、少气，但煤炭储量中高硫、高灰、高灰熔点的“三高”劣质煤比例较高。世界煤气化技术从诞生至今已有近80年，不仅改写了煤直接燃烧的历史，而且更加清洁环保，成为被广泛采用的清洁利用煤炭资源的重要途径和手段。当前较为流行的粉煤气化技术包括两大类别，即水煤浆煤气化技术与干粉煤气化技术。

1鲁奇气化用型煤的研发进展

针对适用于鲁奇气化粉煤成型的相关技术，诸多的学者与研究人员已经进行了大量的研究工作。其中以田亚鹏学者为首的团队通过义马长焰煤为基础原料，在添加经过改进的专业复合黏结剂后生产出了冷强度等各项指标性能十分优良的气化型煤。田斌、许德平等学者带领团队以亲水有机高分子原料为黏结剂成功制备气化用型煤，并且成功通过小型实验设备实现了鲁奇炉加压运行工况的模拟，并成功考察了型煤的气化以及渣块特征。曹敏等学者则通过开发新工艺以及新型黏结剂，成功以晋城无烟煤为基础原料制成高强防水气化型煤。王东升等学者也通过自主研发的复合添加剂成功通过新疆长焰煤制备出高强度型煤。并且通过实验表明了型煤具有十分理想的冷压强度、热强度和浸水强度。王峰带领的学者团队则成功的在添加膨润土、腐殖酸和小麦淀粉作为黏结剂后，采用伊犁长焰煤和尼勒克气煤为原料制备出气化型煤。除此之外，多家企业也进行了工业试烧工作，对气化型煤进行大力研发。

2鲁奇炉的工作原理

鲁奇炉的建造方式较为复杂，工作原理也比较复杂，面临的问题越来越多。鲁奇炉的工作原理可以划分为:一、煤炭的燃烧，通过煤炭的燃烧，产生大量的气体，这些气体就是后期鲁奇炉的主要燃烧资源。二、鲁奇炉的优化工作，煤炭燃烧产生的气体，经过鲁奇炉内部不断的加压、干燥、燃烧等工艺，经过提炼，逐渐成为煤气。三、鲁奇炉的高压设备装置，高压设备需要整个鲁奇炉内部要有极其强大的稳定性，这就要求在建造鲁奇炉过程中必须要有精准的工艺，逐渐提高鲁奇炉的高压功能，产生大量的煤气资源，提高煤气的产生率。四、鲁奇炉的安全工作，鲁奇炉的工作原理复杂，对设备的精准度和稳定性要求较高，为了避免爆炸现象的发生，一定要做好安全护理工作，在制造周围不能出现大火和严重的高温。

3碎煤加压气化炉的排渣工艺和灰渣特点

碎煤加压气化炉操作压力3.0MPa~4.0MPa，灰渣排放需要通过灰锁来实现。气化产生的灰渣位于气化炉下部，首先经炉篦排至灰锁，当灰锁内灰渣达到一定量时，灰锁与气化炉隔离，通过灰锁膨胀冷凝器减压到常压，然后打开灰锁下阀，灰渣通过竖灰管或溜槽落入渣沟。渣沟设置一定的坡度并设有激流喷嘴，激流喷嘴喷出的冲渣水将渣沟内的渣冲入沉渣池。根据煤中灰分差异，排渣周期一般为每小时1~2次。碎煤加压气化炉的操作温度可达1300℃以上，气化产生的高温灰渣与由氧气和蒸汽组成的气化剂逆流接触换热，气化剂温度升高，灰渣温度降低，离开气化炉的灰渣一般比气化剂温度高30℃~50℃，即在温度为350℃~400℃条件下排至灰锁。正常情况下，这种灰渣是具有一定粒度分布的颗粒状干燥固体物料，但在操作异常时，其特性也将发生变化。当操作温度较低时，灰渣中细颗粒占比增大；当操作温度较高时，有可能造成灰渣部分烧结，经炉篦破碎后，灰渣中大颗粒占比增大。

4鲁奇加压气化炉技术改造过程中的原理分析

4.1阀门的改造方法

阀门的使用次数较多，使用效率较高，选择阀门时，一定要选择质量安全可靠的阀门，提高阀门的使用效率，提高整体建设的安全性能。阀门的选择首先从设计原理进行分析，阀门必须要有独特的性能，经过某种方法或者某种技术，能够提高阀门的准确性和快速性，使其能够快速的掌握煤气的运输情况。其次，阀门建造的材料，材料是确定阀门质量的有效保障，通过选用不同的材料，进行对比，找到阀门材料的独特性，分析那种材料能够耐高温、耐腐蚀，整体安全性能较好。最后，阀门质量的安全检查工作，在阀门生产和制造的整个过程中，对于使用的大、中、小三种不同结构的阀门进行抽查检测，确定阀门的整体质量，对于使用不同场合的阀门要有明确的规定和设计。阀门的选择具有一定的特殊性和针对性，在选择时，一定要做好市场调研工作，确定阀门的良好性能和特性。

4.2热渣输送与冷却

实现碎煤加压气化炉干法排渣的关键在于高温灰渣的输送和冷却。一方面离开灰锁的灰渣是高温颗粒状固体，具有一定的磨蚀性；另一方面由于灰锁采用蒸汽充压，在降压过程中蒸汽易凝结，造成灰渣黏附性增强，附着在设备壁面或堵塞管道。因此，这种灰渣具有高温、磨蚀、易堵的特点，是干法排渣技术方案设计必须考虑的问题。碎煤加压气化炉灰渣的输送可以根据输送距离、倾角等选用钢带式干式排渣机或履带式干式排渣机，这方面有很多成功经验[4]可供参考，在此不再赘述。离开灰锁的灰渣应尽快冷却，以减少后续处理过程的难度。灰渣冷却方案要和能量回收利用方案综合设计。在火电行业，灰渣冷却和能量回收一般采用空气或水作为介质，采用水冷时，因灰渣温度过高，为避免结垢，通常用脱盐水或凝结水。空气或水吸收灰渣的热量后，温度升高，进入锅炉燃烧系统或锅炉水系统，达到能量回用。碎煤加压气化炉灰渣与锅炉灰渣相比，温度低约400℃，显热大大减少；所含的残炭接触空气后，由于温度和活性不高，发生燃烧或氧化反应的可能性较小，这部分能量也不能回收。因此，碎煤加压气化炉灰渣可以回收的能量较小，干法排渣技术方案设计的重点是灰渣冷却，是否考虑能量回收，要进行技术经济比选。灰渣冷却可以考虑采用以空气为冷却介质的干式排渣机方案，以减少系统的复杂性。

5技术研发方向

在我国的鲁奇加压气化用型煤工业发展进程中，“黏结剂+冷压成型”的形式一般被认作是粉煤成型的最佳方式。采用该技术实现型煤气化，工作的难点主要聚焦在研制黏结剂的方面。客观来说，我国现阶段对这一工作重难点的突破还处于瓶颈，短期内难以取得显著进展。面对这种情况，相关行业的人员唯有借助更换粉煤成型的工艺来填补黏结性能不足的弱项这一发展方案。具体来说，可以采用“有黏结剂冷压成型+高温碳化”对鲁奇气化用型煤进行工艺创新。之所以提出这种方法，主要是煤颗粒的大分子结构在作用过程中发生了明显的变化，最终形成了和块状煤结构比较相似的稳定化学键。所以说，型煤的物理化学性能从宏观维度上来看与块煤比较相近，其性能都比较优良。正由于这种性质，水蒸气并不会作为型煤质量的干扰因素，所以，现阶段的工艺水平能够满足实验的基本要求，并推动气化炉工作的有效开展，黏结剂的作用便显得不那么重要。但是，相关研究人员必须深刻意识到碳化过程的引入虽然会降低黏结剂的成本，但同时会提高生产成本，在接下来的研究中必须找准抵消型煤生产成本上涨的发展方向。

结束语

针对鲁奇炉建设过程中出现的不同问题，进行具体的分析和研究，逐个问题依次解决，依次突破，确定其整体发展性能。在鲁奇炉改造的过程中，考虑的问题有很多，除了要注意质量安全以外，也要注意经济效益，确定不会产生大量的经济消耗，给企业的发展带来一定的阻力，产生投入资金较大，收益长时间不见效的情况。还需要我们确定更科学的设计方案。如今，鲁奇炉的使用范围更加广泛，更需要一定的技术手段进行支持。

参考文献

[1]谢满成.鲁奇加压气化炉的运行与技术改造[J].化工管理,2020(12):141-142.

[2]刘岗,张军.鲁奇加压气化炉的运行与技术改造探讨[J].科技风,2019(19):145.

[3]郇景瑞.煤气化技术及气化炉使用情况分析[J].科技风,2019(14):155.