影响鲁奇气化炉连续运行的原因分析及处理措施探讨

李旦

摘 要：对于鲁奇碎煤加压气化炉而言，其气化强度相对较高，在减少灰渣、残留煤炭方面优势十分明显。但是其在生产中同样存在一定的问题，使其开发利用受到限制。本文围绕鲁奇气化炉展开，通过研究其未能连续运行的原因，结合工况等实际情况，提出准确的改进处理措施，进而提升鲁奇气化炉的运转效率，同时提高企业的经济效益。

关键词：鲁奇气化炉;加压气化;炉篦

鲁奇炉呈圆筒形，属于双层夹套式气化炉。其由炉体、煤锁、灰锁等组成，同时涵盖炉篦、布煤、气化剂入口、煤气出口等装置。在长时间的技术发展中，鲁奇气化炉被不断改进，性能得以不断提升，但是就整体而言，行业内仍然将鲁奇气化炉连续稳定运行作为研究重点，确保效能的稳定性。

1 在鲁奇气化炉连续运行中煤种的影响以及对策

对于煤化工产业而言，其主要原料即为煤炭，但是基于煤种不同，其产生的效益也存在很大差异。因此，在鲁奇气化炉连续运行中，煤种是影响稳定性的主要因素。针对煤种选择，可以从灰熔点、固定碳、粒度等多方面着手。

1.1 灰熔点影响

基于鲁奇气化炉内部结构特点，灰熔点与其床层温度具有直接联系。在灰熔点相对较高的情况下，可适当提高鲁奇炉的操作温度，确保煤气化产量的提升。但是如果灰熔点过高，应注意查看鲁奇炉材料的耐温性，一旦超过其最高承受温度值，将会造成部件的损坏，甚至引发安全事故。

1.2 块煤粒度影响

鲁奇炉属于碎煤气化，因此，要求粒度应在5～50mm之间。粒度大小不同，则气化炉同一床层截面的煤的比表面积不同，就会造成气化炉同--床层的反应速度不同，而向下排灰拉动床层下移却是均匀的，这样就可能会导致气化炉内床层紊乱，比表面积大的煤（小粒度），因反应不完全和灰渣一起排出，碳在灰锁继续反应使灰锁温度也升高造成设备损坏，同时灰中残炭量升高，块煤单耗升高。鲁奇气化中若大于50mm粒度的煤偏多，易造成气化反应不完全;若煤的粒度偏小，容易产生小粒度煤填充大粒度煤间隙的现象，同时还会出现大粒度煤遍布气化炉床层四周，而小粒度煤集中于中央，引起床层不均，局部阻力增大，不但影响气化炉的产量和气体质量而且易结渣，造成气化炉工况恶化。

1.3 固定碳影响

煤的发热量的主要因素是固定碳。固定碳含量提高，则灰分、挥发分等相应含量下降，有效成分增加，有利于制气。但随着固定碳含量的升高，在鲁奇炉内就需要更多的氧气参与反应，若气化反应氧气量一定且与煤的发热量不匹配时，由于固定碳含量升高，参与反应的氧气不足，会造成炉内反应度减慢，煤在炉内停留时间增长，工况表现为出口、灰锁温度双高，有效组分减少，单耗增加。

1.4 灰分及矸石影響

灰分及矸石过大，则固定碳含量降低会造成气化剂与碳表面接触面积减小，降低气化效率。煤中灰分及矸石含量增加时，矿物质燃烧要吸收热量，大量排渣要带走热量，因而降低了煤的发热量。煤中矸石含量增加，灰中FeO、CaO、MgO、K2O会起到助熔剂作用，在汽氧比不变的情况下，会造成气化炉结渣，气化炉无法安全稳定运行。

1.5 热稳定性影响

煤的热稳定性差，在气化炉内随着温度上升，容易变成粉末，会造成气流受阻，气化剂分布不均匀，煤粉带出过多，导致废锅堵塞，气化炉被迫停车。

结合实际情况，企业出于对经济因素的考虑，在日常生产中多使用混合煤种。这就要求企业应全面落实选煤厂工作，强化其工作能力。

2 在鲁奇气化炉连续运行中设备的影响以及对策

2.1 煤、灰锁上下阀

在鲁奇气化炉中，煤、灰锁属于配套性设备，具有带压加煤、排灰功能。因此，当煤、灰锁上阀、下阀处于关闭状态时，应保持严密不漏，确保气化炉加煤、排灰功能正常。基于煤、灰锁上下阀，其接触面的密封以硬碰硬的方式完成，因此，在阀头、阀座中，其配合处主要为硬质合金。根据鲁奇加压气化炉的特性，原料多使用褐煤或变质程度较低的煤种，但其块煤、灰渣粒的硬度相对较高，因此，这些细小硬块的出现，往往会导致密封面被卡出，逐渐形成缝隙，导致煤、灰锁上下阀丧失密封性。在开关频繁的情况下，密封面被反复撞击，造成鲁奇炉难以持续地稳定运行。

2.1.1 煤、灰锁上下阀密封面改造

原煤、灰锁上下阀密封面为碳化钨圈，使用时间短约在3个月左右，且一旦出现密封面断裂，导致灰锁不能充压，必须停车进行处理。通过改造，将阀头阀座密封面均改为堆焊硬质合金，使用寿命达到一年以上，通过长期运行的实践及检修时对阀门的系统检查，虽然密封面破损很严重，但都未导致停车，基本上都能做到计划性停车处理。

2.1.2 灰锁下阀头改造

根据运行情况及实际检验，将下阀在原有基础上改成活动阀头，以补偿一部分下阀的偏移量，改造后，再未出现因中心架偏移而造成的停车。

2.2 炉篦保护

在鲁奇气化炉横截面上，炉篦具有分布气化剂的功能，可使大块灰渣破碎，并排出，促进整个床层的移动。以炉篦连续运行作为出发点，建立在灰锁循环的基础上，才可以短暂停止。因此，在鲁奇炉中，炉篦通常起到心脏的作用。

受到材质的影响，炉篦耐热性也不尽相同。当气化炉处于长期高负荷运转下，在高温作用下，炉篦强度往往处于降低状态，加快了出现变形的可能，造成裂纹。同时，基于长时间应力作用，裂纹以及磨损口将不断扩大，最终炉篦失效，对气化炉的运行造成严重影响。

以炉篦失效展开研究，改进措施如下：首先，基于炉篦材料，可以复合材料为主，要求含碳量较高。确保炉篦拥有足够的耐高温能力，使其使用寿命得以延长。除此之外，应做好炉篦的结构优化工作，通过提高炉篦耐磨筋条数量，可使其耐磨能力提升，以免炉篦失效。

3 在鲁奇气化炉连续运行中操作的影响以及对策

针对鲁奇气化炉而言，其工艺主要为移动床逆流过程，结合反应特性，按照从下至上的原则，可将其逐层划分。具体为灰渣、燃烧、气化、干馏以及干燥五层。参考实际需求，完成厚度设计，确保鲁奇气化炉得以连续运行。

气化温度与燃烧区温度具有直接关系，合理调节汽氧比，可实现燃烧区温度的最佳控制。对于加压气化而言，可将汽氧比视为重要参数，并作为煤气组分变化的参考，当汽氧比出现变化后，煤气组分也会出现相应的变化。如果属于同一煤种，汽氧比变化范围具有相同性。因此，通过改变汽氧比就可以完成对整体气化过程温度的控制。基于固态排渣气化炉，其首要环节是落实燃烧过程的操作，以免出现灰熔融渣的情况。同时，整个气化反应要求温度要尽可能高。在固定的原料煤使用以及气化工艺中，需强化对灰样检查及煤气成分的分析，需要以灰外观、气化炉出口CO2含量作为参考，判断具体的汽氧化调节。当煤气中存CO2含量偏高，灰样粒度偏细，灰渣颜色偏暗，目测有残碳时，反应床层温度相对较低，说明汽氧比相对较高。

在煤质、负荷以及汽氧比出现变化的情况下，应注意炉篦转速的调节，确保其相一致。当处于单车试运行时，基于炉篦转速，工作人员应做好其冷煤下灰量的测算，并予以记录，依据冷态试车数据，确定炉篦第一、二设定转数。同时，以此作为基础，对于鲁奇炉运行，炉篦转速的调节需要参考负荷、汽氧比以及煤中灰份、灰中残碳量，确保各层床趋于稳定状态。通过查看灰锁及气化炉出口温度，可判断出炉内灰渣层的高低，这也是重要的调整炉篦转速的手段。如果灰锁温度达到300～350℃，则说明灰渣层高度最佳。

4 结论

鲁奇气化炉具有耗氧、耗蒸汽较低的特点，整个单炉具有较强的生产能力。因此，深受我国大型煤化工企业的应用青睐。以实际生产作为出发点，在鲁奇气化炉的运行中，相关因素将会对其稳定性造成影响。因此，相关工作人员应紧密联系实际，基于自身经验，加快技术改造，确保鲁奇气化炉的平稳运行，促进我国煤化工企业的可持续发展。

参考文献：

[1]王猛.影响鲁奇炉连续稳定运行的原因及改进措施[J].石化技术，2020，27（04）：263-264.

[2]郭慧冬.煤质对鲁奇气化炉经济运行的影响分析[J].化工管理，2019（02）：121.