入炉煤质对鲁奇气化炉产气率的影响

张伟伟

摘 要：对于气化产量以及经济效益而言，煤的碳含量以及灰分是影响两者的主要因素，在对煤种进行搭配时，采用科学、合理的方式，尽可能减少煤的灰分含量，增加煤的碳含量，不断对路线进行优化，加大对入煤粒度的控制力度，通过这些措施，可极大减少生产费用，为企业带来更多的经济效益，同时，也能满足时代发展的要求。基于气化炉，本文对入炉煤质量的要求进行了简述，对影响气化指标的因素进行了分析，对煤质量与经济效益的关系进行了探讨，本人能力有限，希望能帮助到相关人士。

关键词：入炉煤质;产气率;气化指标;固定碳

基于原煤情况的稳定，为提高煤气的生产量，可全面优化参数得以实现，这些参数主要是鲁奇气化炉的参数，通过这样的方式，有助于获得更好的效果。对于生成有效气体的反应而言，其实质上是分子量的降低，当压力加大时，有助于有效气体气体的形成，随之形成较大的热量，在此情况下，有助于减少原煤的氧化消耗。

1 鲁奇气化炉对入炉煤质量的要求

鲁奇气化炉是一种煤气化装置，通过对移动床进行加压，促使煤与气化剂逆流。何谓煤的气化，就是指在发生炉中添加一定量的原煤，在一定的反应条件下（一般为压力以及温度），促使煤中有关物质与水蒸气、空气形成反应，比如煤中的灰分以及碳含量等，进而产生一系列可燃性气体的过程，这样的气体有氢气、甲烷以及一氧化碳等。一般而言，气化炉的种类有很多，原煤的类型应与气化炉的种类相符合，以获取最好的效果。可供选择的原煤类型有很多，其中主要包括气煤以及长焰煤等。

2 影响气化指标的因素

从化学反应方面来看，在既定条件下，通过原煤可生产出煤气，若要确保生产的煤气符合相关标准，需确保氧气负荷处于合理范围。若氧气的负荷量大于正常值，极容易促使原煤被反应成二氧化碳，进而造成一定的损失。对于碳气化而言，水蒸气含量是非常重要的，要确保其处于合适的量。如果水蒸气的含量过大，即便能确保气化效率，然而，较多的水蒸气在系统内作用时，会进一步加大水处理压力，而且所需消耗的能量也随之加大。对于影响气化指标的因素，本文主要从煤中水分对产气率的影响、煤中灰分对产气率的影响、挥发分对产气率的影响、固定碳对产气率的影响、原料煤粒度的影响等方面进行分析，以供参考。

2.1 煤中水分对产气率的影响

一般而言，对于氧气的消耗来说，煤中所含水分对其的影响并不是很大。在所有的煤气化原料中，水分是主要的原料之一，若煤中水分含量较多，将会极大降低产气率，废水含量随之也会增多，在此情况下，导致生产成本费用的上升。另外，当煤中水分含量增加到一定程度时，极容易促使粉煤粘附在原煤上，进而不利于煤块的筛分，最终造成入煤粒度与相关标准不符。所以，为确保产气率，有效控制煤块水分含量是非常重要的。

2.2 煤中灰分对产气率的影响

在影响经济效益以及炉运行情况的指标中，煤中所含的灰分是主要指标之一，具体而言，煤中灰分不仅能影响燃烧反应，而且能决定气固相反应。基于煤块表面而产生的气化反应，该反应经过多个物理过程以及化学过程，比如气体状态反应物的扩散、颗粒的吸附、生成物的扩散以及一系列的化学反应等。若煤中含有较多的灰分，将不利于反应物以及生成物的扩散运动，扩散速率因此而降低，而且能直接影响传热效果，导致整体反应处于分散状态，不利于颗粒气化反应的有序开展，在此情况下，床层之间的温度得不到保障，极大降低整体反应的速率。另外，因为炉框处于旋转状态，促使颗粒有机会进入灰区，而这些颗粒属于碳核类型的，促使煤中的碳与氧气发生重燃，基于此，灰区的温度相对较高，原煤的碳含量随之增多，进而没有充分使用原煤，煤的气产率因此降低。当负荷一样时，当排灰量增多时，也会导致热量的大量损失。若进入到气化炉中的煤，含有较多的灰分，在一定条件下，能促使每个反应的温度增加，若情况严重，甚至会出现絮乱的现象，致使炉头的温度超出正常范围，一般能到达550℃-650℃之间，在气化炉的出口处，煤气的温度因此而上升，吸收掉大部分的热量，进而造成资源的损失。

2.3 挥发分对产气率的影响

对于气化炉的运行工况来说，煤中挥发分对其影响并不是很大，即便增加原煤中的挥发分，也没有多大影响，但是对经济效益有一定的影响，具体而言，在增加挥发分之后，促使焦油产率增加，气产率减少，而这种焦油是副产品，在此情况下，不利于液体分离，反而加大了装置的负荷，最终导致经济效益的降低。

2.4 固定碳对产气率的影响

在燃烧与气化反应的过程中，固定碳是重要物质，固定碳含量与产气率有着很大的联系。当固定碳含量增加时，产气率随之提高，炉运行的效果也很好，在此情况下，有着较高的经济性;当固定碳含量减少时，炉运行效果随之降低，经济性随之下降。所以，为获取较好的产气率，应尽可能提高原煤的固定碳含量。

2.5 原料煤粒度的影响

当增加原煤粒度时，能促使限下效率得以提升，在整个生产过程中，若气流中含有较大的粉煤，将直接造成原煤的损失，而且极容易引起一系列问题的发生，比如排放管线存在堵塞现象，积煤得不到有效冷却等，若情况严重，不仅能引起管束的堵塞，而且能造成积碳的堵塞，在此情况下，将极大减少设备运行的时间，维护设备所需的费用因此而增加，最终导致生产成本的提升。

3 煤质量与经济效益的关系

3.1 经济效益分析

针对于原煤组成指标而言，在影响经济效益的因素中，煤中所含的灰分是最主要因素。本文以3.8亿m3的煤气举例，在确保原煤中粒度以及所含水分大致相同的条件下，对煤中灰分的变化与经济效益之间的关系进行分析，详情如表1所示。

从表1中的数据可以得知，当煤气产量相同时，当灰分含量增加时，入煤含量随之增加，气产率随之降低。具体而言，当灰分增加至3%时，煤气生产成本随之增加大约为0.04元/m3，以年煤气产量为3.8亿m3来计算，每一年提高的生产费用大概为1120万。所以，为有效控制生产成本费用，为企业赢得更多的经济效益，应采取行之有效的措施，来降低煤中所含的灰分含量。

3.2 采取的措施

通過上文研究得知，在影响产气率的指标中，灰分含量的影响是最大的，因此，要积极使用现有资源，采取科学、合理的方式，来减少入煤的灰分含量，具体可以参考以下内容：在生产过程中，充分利用配煤，有效搭配上、中层煤，提高煤矿资源利用率，以促使产气率得以提升;通过有效匹配褐煤以及长焰煤，在很大程度上，能有效减少煤中的灰分含量，有助于提高煤的碳含量，有助于提升经济效益，产气率也能随之得以提高;有效控制煤的粒度，比如，可使用脱水的方法，来减少煤中的水分含量，不断强化筛分环节等，以确保煤的粒度不超过6.4mm。

4 结论

通过以上的分析可以得知，当固定碳含量增加时，产气率随之提高，炉运行的效果也很好，有着较高的经济性，因此，为获取较好的产气率，应尽可能提高原煤的固定碳含量;若煤中水分含量较多，将会极大降低产气率，废水含量随之也会增多，导致生产成本费用的上升，因此，为确保产气率，有效控制煤块水分含量是非常重要的;在生产中，充分利用配煤，有效搭配上、中层煤，提高煤矿资源利用率，可促使产气率得以提升。

参考文献：

[1]郭慧冬，刘明锐.原煤质量对鲁奇气化炉经济运行的影响[J].化工管理，2019（04）：56.