鲁奇气化炉操作温度过高的危害

段亚彬

摘要：在鲁奇气化炉操作过程中，炉温控制十分重要，煤气出口温度高和灰锁温度高对设备和工艺造成较大的影响，在工程实际中要做好炉温控制，降低超温造成的不利影响。笔者结合自身实际工作经验，探讨气化炉操作过高带来的危害，希望对相关人士有一定的借鉴意义。

关键词：鲁奇气化炉；气化剂；过高；危害

前言

鲁奇炉气化技术因煤种适应范围比较广，气化温度、压力高，易于大型化，成为煤气化技术的发展方向。鲁奇气化炉是一种工作压力为253万帕~304万帕采用干排灰方式的固定床型气化器。

1气化炉概述

鲁奇气化炉属于固定床气化炉的一种，目前仍旧是世界上加压煤气化工艺中在运装置和业绩最多的炉型，对煤种要求不高，生产能力大，以块煤为原料。粒度为6毫米~50毫米的煤料从气化器上部装入，蒸汽和氧气从下部引入，与煤发生反应，得到的粗煤气从上部引出，干的灰分则通过旋转炉下部排走。粗煤气中含一氧化碳18.9%，氢39.1%，甲烷11.3%。发热值约为3000大卡/立方米以上的可直接供作城市煤气。如果要生产可供远程运送的高热值合成天然气，还必须经过洗气、调整成分和甲烷合成等处理过程，使煤气中甲烷含量提高到96%，煤气发热值提高到3.7×107焦耳以上。

造气车间现有15台鲁奇炉 ,单炉产气量为 46630Nm³ / h 。

鲁奇炉移动床连续气化过程是一个自热式工艺过程,鲁奇炉结构见图 1。

炉体中的燃料层可分为灰渣层、燃烧层、气化层、干馏层、干燥和预热层等五层 。床层高度与温度之间的关系见表 1 。

表 1 床层高度与温度之间的关系

床层	炉篦以上高度mm	温度℃
灰渣层	0～300	～450
燃烧层	300～600	1000～1100
气化层	600～2200	550～1000
干馏层	2200～2700	350～550
干燥和预热层	2700～3500	～350

2气化炉工艺原理

碎煤加压气化炉是一种自热式、逆流接触、移动床、加压、固态排渣的气化炉。煤的气化过程是一个复杂多相物理化学反应过程。主要是煤中的碳与汽化剂，汽化剂与生成物，生成物与生成物及碳与生成物之间的反应。煤气的成分决定于原料种类，汽化剂种类及制气过程的条件。制气过程的条件主要决定于气化炉的构造和原料煤的物理化学性质。其中煤的灰熔点和粘结性是气化用煤的重要指标。

提高压力的气化方法可以大幅度提高气化炉的生产能力，并能改善煤气的质量。本装置采用的移动床加压气化是碎煤加压逆流接触、连续气化、固态排渣工艺过程。气化炉外壁按3.6MPa（g）的压力设计，内壁仅能承受0.15MPa的压差。操作压力为3.11（g）MPa。

3温度高带来的危害

温度高现象发生时,意味着气化炉中火层发生变化,它可能带来的后果主要有以下几个方面：

3.1当气化炉出口煤气温度高时

在气化炉上部和搅拌器局部会超温,易造成搅拌器烧损和夹套鼓包事故;当煤锁发生机械故障或煤溜槽发生堵塞或煤锁膨料时,原料煤就加不进炉内,形成炉内缺煤。这样,在短时间内气化炉出口温度便急剧升高。

当布煤器搅拌器故障时，布煤器、搅拌器是气化炉内的转动设备,特别是搅拌器,在较高温度下运行,磨损严重,运行时间长就发生漏水现象。当漏水严重时,会熄灭局部床层,造成燃料层燃烧不匀,引起气化炉煤气温度和灰锁温度的大幅波动。

当排灰系统故障时，排灰螺旋停运、灰锁上下阀泄漏、灰锁下阀需不停车更换、灰锁膨胀冷凝器故障时,排灰系统便不能正常工作。灰床会不断积累,火层逐步上移,使气化炉出口温度升高。

操作人员需具有一定的专业知识和丰富的操作经验,要随时根据原料煤和负荷的实际变化情况,控制好汽氧比和炉篦转速,特别是在开车过程中和原料煤质量改变时,若操作不当,极易产生温度高现象，造成波斯曼套筒烧毁，从而造成煤锁大阀兰温度高发生泄漏引发火灾。

3.2当灰锁温度高时

在灰锁温度较高时，主要表现为以下几个方面：（1）表明火层下移，灰层薄；（2）灰中残碳多，反应不完全；（3）气化剂走短路，进入灰锁；（4）炉内产生沟流或风洞现象，使炉篦部分承受高温,易烧损炉篦。相应的处理措施为：（1）短时停炉篦；（2）调整炉内工况；（3）重新关闭灰锁上阀直至关严；（4）调整炉篦，破坏不良工况。 

3.3当出口煤气温度高和灰锁温度皆高时

表明火层厚度增大,床层结构遭到破坏,它带来的后果是:轻者降负荷调整,重则停车处理,更有甚者,会诱发恶性事故发生。如果气化炉出口煤气温度与灰锁温度同时升高，并且超过设计值。应立即进行以下检查和分析。（1）气化炉出现沟流，沟流现象如下：气化炉出口煤气温度高，且大幅度变动；煤气CO

₂含量高；严重时粗煤气中氧含量超标；排出灰中有渣块和未燃烧的煤。如果出现上述现象，采取以下措施处理：气化炉降至最小负荷；增加汽氧比操作；短时增加炉篦转速以破坏风洞；检查气化炉夹套是否漏水。当煤气中O₂含量超过1%（体积分数）时气化炉应停止处理。（2）气化剂分布不均，由于煤或者灰渣堵塞炉篦气化剂的通道或布气孔。此时，我们应该提高汽氧比，频繁切换炉篦正反转，重新分布床层。床层混乱，灰中残炭多，导致双高。此时，我们首先应该适当的降负荷，增加汽氧比，炉篦低转速调整，稳定灰锁温度，重新培养床层。

3.4对热负荷的影响

在燃烧区域，有效气和过氧燃烧造成炉温较高，在高温状态下，热负荷呈现明显增加趋势，在高温作用下，水汽饱和程度较高，合成气的水气比增加，气化炉和水洗塔容易出现带水的情况，在进行手动变换工作时，水汽会明显增加，这些水汽有利于耐硫变换反应。

3.5对气体成分影响

气化温度通常是气化层温度。气化温度对煤气组成影响很大，随气化温度的升高，H2和CO含量升高，CO2和CH4含量降低。

气化温度的选择还与煤种和气化压力密切相关。气化变质程度深的煤应有较高的反应温度。对于固态排渣气化方式，气化温度的选择往往取决于灰熔点温度，气化温度必须低于灰熔点温度。

汽氧比是指汽化剂中蒸汽与氧气的比值。汽氧比是调整、控制气化过程温度、改变煤气组成，影响副产品产量及质量的重要因素。选用较高的汽氧比会使气化反应温度降低，蒸汽分解率下降，使蒸汽消耗量增加，同时使煤气水处理系统负荷增大。因此，为保证气化炉有正常的热状态，在不引起灰份熔融的条件下，尽可能采用较低的汽氧比。

3.6对添加剂的影响

在气化炉温度提高的过程中，碳酸钙的结垢趋势明显提升，这与碳酸钙自身的物理特性密不可分，当温度较高时，碳酸钙析出更加明显，结垢量更多。为了有效改善这种情况，要加大阻垢剂的使用量。当气化炉温度较高时，阻垢剂的活性有所降低，失去了分解能力，不仅增加了生产成本，阻垢效果也降低，不利于煤化工的生产。

结束语

为了更好地实现气化炉能够长周期运行，延长设备使用寿命，通过技术改造和不断完善操作规程 ,鲁奇炉煤气出口温度高和灰锁温度高得到有效控制。  参考文献：  [1]尚小广，任富强，刘志辉等.煤质对鲁奇气化炉经济运行的影响分析[J].河南化工，2011（09）. [2]袁承春.煤制气工程鲁奇式气化炉的研制[J].压力容器，2011（09）. [3]王瑞军，孟汉卓.鲁奇加压气化炉施工技术[J].石油化工建设，2011（04）. [4]付国忠，朱继承，鲁奇FBDB煤气化技术及其最新进展[J].中外能源，2012（01）.