鲁奇气化炉连续运行的影响因素探析

鲁奇气化炉连续运行的影响因素探析

孙源

中煤平朔能源化工有限公司  山西朔州 036000

摘要：在我国煤炭深加工的过程中，鲁奇气化工艺及鲁奇气化炉的运用发挥着重要作用。本文对影响鲁奇气化炉长周期稳定运行的主要影响因素进行探析，针对性提出了相应的改进措施，从而可以提高鲁奇气化炉的连续运转效率，优化煤炭气化加工工艺，为企业创造较好的经济效益。

关键词：鲁奇气化炉；运行；改进措施

引言

随着我国社会经济水平的不断提高，人们对能源的需求在不断增加。针对我国煤炭资源充足，天然气和石油等资源匾乏的现状，只有不断加大对煤炭资源的深加工才能较好的缓解我国资源匾乏的现状。在煤炭资源深加工生产中，鲁奇气化工艺是煤气化的方式之一，鲁奇气化炉是鲁奇气化工艺的关键设备，鲁奇气化工艺具有煤种适应性强、技术成熟等优点。但是鲁奇气化炉在运行过程中故障频发，保障鲁奇气化炉的连续稳定运行是当前煤气化行业需要解决的问题。

1鲁奇气化技术基本原理

鲁奇炉加压气化是加压固定床气化的代表，是世界上最早采用的加压气化法，属第一代煤气化工艺。该法由德国鲁奇公司首先提出，并于1936年投产，技术成熟可靠，是目前世界上建厂数量最多的煤气化技术。20世纪80年代以来，我国已引进多套现代化鲁奇气化装置，在设计、安装和运行方面均已取得丰富经验。鲁奇炉采用固态排渣，炉温偏低，煤与气化剂逆向运动，煤气中甲烷含量高，特别适合于作为城市煤气：另外粗煤气中含有一定量的焦油、酚、氨等有害物，需脱除这些有害物质。

气化炉内料层分布：原料煤由煤锁通过煤分布器进入到气化炉中，并与气化剂逆流流动，原料由上往下，气化剂由下而上，逐渐完成煤炭由固态向气态的转化。随着反应的进行反应热的放出或吸收，使料层纵向温度分布不均匀，根据料层备区域不同的反应特征，大致将料层分为灰渣层、燃烧层、气化层、干馏层、干燥层、空层共六层。

2影响鲁奇气化炉连续稳定运行原因分析

2.1气化炉炉蓖失效的原因分析

气化炉炉蓖为鲁奇气化炉心脏部件，气化炉炉蓖使用寿命的长短直接影响气化炉连续运行周期的长短。当前气化炉炉蓖失效主要表现形式有：①出现细小裂纹及磨损，裂纹表面光滑平整；②出现粗大裂纹及磨损，裂纹很宽、很长，表面如豆腐渣状；③炉蓖被烧坏，出现局部熔化现象。

炉蓖耐高温的强度与其材料的高温组织密切相关，如果气化炉长时间、连续运转，炉蓖承受的高温时间就会过长，材料强度会降低，进而发生变形，出现裂纹。裂纹在长时间应力作用下，会不断扩大，出现粗大的磨损口，最终导致炉蓖失效，进而造成气化剂的不均匀分布，影响气化炉的正常运作。

2.2灰锁上下阀轴填料失效的原因分析

在气化炉运转过程中，灰锁上下阀轴填料的密封发挥着重要作用。其工作原理是通过旋轴之间微薄的环形缝隙，不断挥发润滑油以形成润滑膜完成，在气化炉工作中，由于做功环形填料处的温度保持在300℃左右，润滑膜会因挥发带走大部分热量，以确保填料处不会因高温而发生变形和损坏。由于填料压盖所产生的压力，填料中的润滑油会被挤出，形成新的润滑膜，以此保证填料处有较好的密封度。工作中润滑膜不断挥发，以确保填料处始终处于密封状态，一旦润滑膜的挥发与形成的平衡状态被打破，那么灰锁上下阀轴的填料就会失效。而填料处润滑油的闪点低、填料质量差等因素，也会导致灰锁上下阀轴失效。

2.3煤质对鲁奇气化炉连续稳定运行影响

鲁奇气化炉使用的煤粒度要求高，粒度需控制在5~50mm，且粒度直径<5mm且>50mm的煤含量均不能>5%，气化炉用煤紧张。煤质对鲁奇气化炉连续稳定运行影响主要体现在以下几个方面：

第一是煤的粒度影响：鲁奇气化炉工艺为碎煤工艺，气化炉同床层阻力不同，其反应的速度也不同，故极易出现气化炉局部过热结渣、工况波动较大等问题，影响气化炉的运行。

第二是固定碳影响：固定碳含量提高，则灰分和挥发分等含量会下降，有效成分会增加，煤中挥发分会在干馏层生成焦油，焦油的产量增加，剩余的半焦就会减少，粗煤气的产量会减小。固定碳含量太低，会增加煤耗、运行成本，单位煤耗产粗煤气量也会减少。

第三是水分影响：在干馏层，形成煤半焦时的气孔率较大，当其进到气化层，反应气体会通过内扩散，进入固体的内部，从而加速气化速度，生成煤气的质量就好，如水分过高，会影响气化炉的稳定运行。

2.4煤锁液压阀门内漏对气化炉稳定运行的影响

在气化运行中所使用原料煤为褐煤，以氧气负荷5000Nm3/h为例，煤锁操作时间间隔为15min左右，每小时进行充压阀门和泄压阀门的开关为四次，不包括点动阀门，每天至少开关九十六次，导致煤锁液压阀门易内漏。如发生一次充压液压阀门内漏，进行第二次补充压时，就会延长充压时长，二次补充压达不到效果，煤锁则会因补充压力和气化炉内压力失衡而破坏，发生安全隐患。当煤锁在泄压阀门和充压阀门时发生内漏，煤锁就会一直处于泄压状态，延长充压时间，如果煤锁长时间处于内漏泄压的状态，煤锁下阀门一直处于打开状态，气化炉内的高温煤气就会不断窜向煤锁，致使煤锁下阀门的温度居高不下，影响气化炉的稳定运行。

3提高鲁奇气化炉连续稳定运行的措施

3.1气化炉炉蓖失效的改进措施

1）提高炉蓖的耐高温强度和硬度，采用含碳量较高的复合材料作为炉蓖材料，以此来提高炉蓖的耐高温时间，延长炉蓖的使用寿命。

2）对炉蓖结构进行优化，增加炉蓖的耐磨条数量，延长炉蓖的耐磨时间，降低炉蓖的失效率。

3）严格控制炉蓖的运作温度。炉蓖与灰层是直接接触的，所以炉蓖运作温度的高低取决于灰层的厚薄，增加灰层的厚度可使炉蓖的运作温度降低；通过严格控制灰锁的温度，实现对炉蓖运作温度的调节。

3.2灰锁上下阀轴填料失效的改进措施

1）严格把控填料的质量，务必保证填料质量合规。

2）提高润滑油的闪点，力求符合填料所需温度。

3）保证供油管的畅通，确保填料处油料的供应；

4）严格控制灰锁的温度，确保灰锁温度始终低于400℃，以确保填料处润滑膜的挥发和形成的动态平衡。

5）保证气化炉开车前，润滑泵处于开启状态，而停车后润滑泵处于停止状态，使润滑管线保持畅通。

6）时常调整柱塞润滑油泵，保证供油量.

3.3煤质对鲁奇气化炉连续稳定运行影响的改进措施

1）调整煤筛板的筛孔，将其改为80mm× 80mm，并对筛板进行加密。

2）加强人工捡矸石研力度，避免矸石对气化炉稳定运行造成影响。

3）完善储煤场地建设，避免备用煤被雨雪淋湿。

4）将煤进行配比试烧，以确定优质煤进入气化炉。

5）改革备煤除尘方式，用气体状喷洗替代喷淋水，保证备煤的干燥。

3.4煤锁液压阀门内漏对气化炉稳定运行影响的改进措施

1）加强对煤锁阀门密封性的质量检验，增加气化炉煤锁阀门的耐高温和高压时长。

2）在煤锁液压阀门旁增加备用充气管道，当锁液压阀门出现内漏时，在不耽误补充气压的情况下，还可及时对内漏阀门进行更换，以保证气化炉的连续稳定运行。

4结语

提高鲁奇气化炉的稳定运行，增强其运行效率，以确保大量生产是至关重要的。论文从气化炉炉蓖失效、灰锁上下阀轴填料失效、煤质、煤锁液压阀门内漏四个方面对影响鲁奇气化炉连续运行的主要因素进行了分析，并针对性的提出了改进对策，可有效促进气化炉的连续运行，推动煤炭深加工行业的可持续发展。

参考文献

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作者简历：孙源（1988•6——），男，山西省朔州人，2011年6月毕业于中国矿业大学化学工程与工艺专业，现就职于中煤平朔能源化工有限公司，从事煤化工工作。工程师