影響魯奇氣化爐連續運行的原因分析及處理措施探討

李旦

摘 要：對于魯奇碎煤加壓氣化爐而言，其氣化強度相對較高，在減少灰渣、殘留煤炭方面優勢十分明顯。但是其在生產中同樣存在一定的問題，使其開發利用受到限制。本文圍繞魯奇氣化爐展開，通過研究其未能連續運行的原因，結合工況等實際情況，提出準確的改進處理措施，進而提升魯奇氣化爐的運轉效率，同時提高企業的經濟效益。

關鍵詞：魯奇氣化爐;加壓氣化;爐篦

魯奇爐呈圓筒形，屬于雙層夾套式氣化爐。其由爐體、煤鎖、灰鎖等組成，同時涵蓋爐篦、布煤、氣化劑入口、煤氣出口等裝置。在長時間的技術發展中，魯奇氣化爐被不斷改進，性能得以不斷提升，但是就整體而言，行業內仍然將魯奇氣化爐連續穩定運行作為研究重點，確保效能的穩定性。

1 在魯奇氣化爐連續運行中煤種的影響以及對策

對于煤化工產業而言，其主要原料即為煤炭，但是基于煤種不同，其產生的效益也存在很大差異。因此，在魯奇氣化爐連續運行中，煤種是影響穩定性的主要因素。針對煤種選擇，可以從灰熔點、固定碳、粒度等多方面著手。

1.1 灰熔點影響

基于魯奇氣化爐內部結構特點，灰熔點與其床層溫度具有直接聯系。在灰熔點相對較高的情況下，可適當提高魯奇爐的操作溫度，確保煤氣化產量的提升。但是如果灰熔點過高，應注意查看魯奇爐材料的耐溫性，一旦超過其最高承受溫度值，將會造成部件的損壞，甚至引發安全事故。

1.2 塊煤粒度影響

魯奇爐屬于碎煤氣化，因此，要求粒度應在5～50mm之間。粒度大小不同，則氣化爐同一床層截面的煤的比表面積不同，就會造成氣化爐同--床層的反應速度不同，而向下排灰拉動床層下移卻是均勻的，這樣就可能會導致氣化爐內床層紊亂，比表面積大的煤（小粒度），因反應不完全和灰渣一起排出，碳在灰鎖繼續反應使灰鎖溫度也升高造成設備損壞，同時灰中殘炭量升高，塊煤單耗升高。魯奇氣化中若大于50mm粒度的煤偏多，易造成氣化反應不完全;若煤的粒度偏小，容易產生小粒度煤填充大粒度煤間隙的現象，同時還會出現大粒度煤遍布氣化爐床層四周，而小粒度煤集中于中央，引起床層不均，局部阻力增大，不但影響氣化爐的產量和氣體質量而且易結渣，造成氣化爐工況惡化。

1.3 固定碳影響

煤的發熱量的主要因素是固定碳。固定碳含量提高，則灰分、揮發分等相應含量下降，有效成分增加，有利于制氣。但隨著固定碳含量的升高，在魯奇爐內就需要更多的氧氣參與反應，若氣化反應氧氣量一定且與煤的發熱量不匹配時，由于固定碳含量升高，參與反應的氧氣不足，會造成爐內反應度減慢，煤在爐內停留時間增長，工況表現為出口、灰鎖溫度雙高，有效組分減少，單耗增加。

1.4 灰分及矸石影響

灰分及矸石過大，則固定碳含量降低會造成氣化劑與碳表面接觸面積減小，降低氣化效率。煤中灰分及矸石含量增加時，礦物質燃燒要吸收熱量，大量排渣要帶走熱量，因而降低了煤的發熱量。煤中矸石含量增加，灰中FeO、CaO、MgO、K2O會起到助熔劑作用，在汽氧比不變的情況下，會造成氣化爐結渣，氣化爐無法安全穩定運行。

1.5 熱穩定性影響

煤的熱穩定性差，在氣化爐內隨著溫度上升，容易變成粉末，會造成氣流受阻，氣化劑分布不均勻，煤粉帶出過多，導致廢鍋堵塞，氣化爐被迫停車。

結合實際情況，企業出于對經濟因素的考慮，在日常生產中多使用混合煤種。這就要求企業應全面落實選煤廠工作，強化其工作能力。

2 在魯奇氣化爐連續運行中設備的影響以及對策

2.1 煤、灰鎖上下閥

在魯奇氣化爐中，煤、灰鎖屬于配套性設備，具有帶壓加煤、排灰功能。因此，當煤、灰鎖上閥、下閥處于關閉狀態時，應保持嚴密不漏，確保氣化爐加煤、排灰功能正常?；诿?、灰鎖上下閥，其接觸面的密封以硬碰硬的方式完成，因此，在閥頭、閥座中，其配合處主要為硬質合金。根據魯奇加壓氣化爐的特性，原料多使用褐煤或變質程度較低的煤種，但其塊煤、灰渣粒的硬度相對較高，因此，這些細小硬塊的出現，往往會導致密封面被卡出，逐漸形成縫隙，導致煤、灰鎖上下閥喪失密封性。在開關頻繁的情況下，密封面被反復撞擊，造成魯奇爐難以持續地穩定運行。

2.1.1 煤、灰鎖上下閥密封面改造

原煤、灰鎖上下閥密封面為碳化鎢圈，使用時間短約在3個月左右，且一旦出現密封面斷裂，導致灰鎖不能充壓，必須停車進行處理。通過改造，將閥頭閥座密封面均改為堆焊硬質合金，使用壽命達到一年以上，通過長期運行的實踐及檢修時對閥門的系統檢查，雖然密封面破損很嚴重，但都未導致停車，基本上都能做到計劃性停車處理。

2.1.2 灰鎖下閥頭改造

根據運行情況及實際檢驗，將下閥在原有基礎上改成活動閥頭，以補償一部分下閥的偏移量，改造后，再未出現因中心架偏移而造成的停車。

2.2 爐篦保護

在魯奇氣化爐橫截面上，爐篦具有分布氣化劑的功能，可使大塊灰渣破碎，并排出，促進整個床層的移動。以爐篦連續運行作為出發點，建立在灰鎖循環的基礎上，才可以短暫停止。因此，在魯奇爐中，爐篦通常起到心臟的作用。

受到材質的影響，爐篦耐熱性也不盡相同。當氣化爐處于長期高負荷運轉下，在高溫作用下，爐篦強度往往處于降低狀態，加快了出現變形的可能，造成裂紋。同時，基于長時間應力作用，裂紋以及磨損口將不斷擴大，最終爐篦失效，對氣化爐的運行造成嚴重影響。

以爐篦失效展開研究，改進措施如下：首先，基于爐篦材料，可以復合材料為主，要求含碳量較高。確保爐篦擁有足夠的耐高溫能力，使其使用壽命得以延長。除此之外，應做好爐篦的結構優化工作，通過提高爐篦耐磨筋條數量，可使其耐磨能力提升，以免爐篦失效。

3 在魯奇氣化爐連續運行中操作的影響以及對策

針對魯奇氣化爐而言，其工藝主要為移動床逆流過程，結合反應特性，按照從下至上的原則，可將其逐層劃分。具體為灰渣、燃燒、氣化、干餾以及干燥五層。參考實際需求，完成厚度設計，確保魯奇氣化爐得以連續運行。

氣化溫度與燃燒區溫度具有直接關系，合理調節汽氧比，可實現燃燒區溫度的最佳控制。對于加壓氣化而言，可將汽氧比視為重要參數，并作為煤氣組分變化的參考，當汽氧比出現變化后，煤氣組分也會出現相應的變化。如果屬于同一煤種，汽氧比變化范圍具有相同性。因此，通過改變汽氧比就可以完成對整體氣化過程溫度的控制?；诠虘B排渣氣化爐，其首要環節是落實燃燒過程的操作，以免出現灰熔融渣的情況。同時，整個氣化反應要求溫度要盡可能高。在固定的原料煤使用以及氣化工藝中，需強化對灰樣檢查及煤氣成分的分析，需要以灰外觀、氣化爐出口CO2含量作為參考，判斷具體的汽氧化調節。當煤氣中存CO2含量偏高，灰樣粒度偏細，灰渣顏色偏暗，目測有殘碳時，反應床層溫度相對較低，說明汽氧比相對較高。

在煤質、負荷以及汽氧比出現變化的情況下，應注意爐篦轉速的調節，確保其相一致。當處于單車試運行時，基于爐篦轉速，工作人員應做好其冷煤下灰量的測算，并予以記錄，依據冷態試車數據，確定爐篦第一、二設定轉數。同時，以此作為基礎，對于魯奇爐運行，爐篦轉速的調節需要參考負荷、汽氧比以及煤中灰份、灰中殘碳量，確保各層床趨于穩定狀態。通過查看灰鎖及氣化爐出口溫度，可判斷出爐內灰渣層的高低，這也是重要的調整爐篦轉速的手段。如果灰鎖溫度達到300～350℃，則說明灰渣層高度最佳。

4 結論

魯奇氣化爐具有耗氧、耗蒸汽較低的特點，整個單爐具有較強的生產能力。因此，深受我國大型煤化工企業的應用青睞。以實際生產作為出發點，在魯奇氣化爐的運行中，相關因素將會對其穩定性造成影響。因此，相關工作人員應緊密聯系實際，基于自身經驗，加快技術改造，確保魯奇氣化爐的平穩運行，促進我國煤化工企業的可持續發展。

參考文獻：

[1]王猛.影響魯奇爐連續穩定運行的原因及改進措施[J].石化技術，2020，27（04）：263-264.

[2]郭慧冬.煤質對魯奇氣化爐經濟運行的影響分析[J].化工管理，2019（02）：121.