鲁奇气化工艺特点及影响其运行的主要因素分析

鲁奇气化工艺特点及影响其运行的主要因素分析
鲁奇加压气化是一项相对成熟的技术。

在煤化工造气领域具有很多优势，但该项技术具有的缺点也是很明显的，文章通过介绍鲁奇工艺特点，分析了影响鲁奇气化工艺的各种关键因素，并针对这些因素的控制来提高鲁奇气化装置的优点。

标签：鲁奇气化炉；工艺特点；因素
前言
鲁奇加压气化工艺是煤和气化剂逆流接触的一种加压移动床煤气化工艺。

由于其适应的煤种广、气化强度较大、气化效率高，技术成熟可靠，广泛应用于各个煤化工企业。

但鲁奇气化工艺也有一定的缺点，如运行周期短，设备维修频繁等。

如何在目前的工艺基础上对设备和工艺操作进行改进和优化，保证鲁奇气化炉进行长周期运行，已经成为鲁奇炉发展面临的一个重要因素。

本文通过某煤化工企业实际生产中经济运行的实践，从气化用煤品质、生产工况控制等方面分析了影响气化炉稳定运行的因素。

1 鲁奇气化工艺主要特点
1.1 原料煤为块煤
鲁奇炉原料用煤一般采用5～50mm的块煤，并在煤的反应性、无粘结性、机械强度、灰熔融性等方面要求较高。

因此适宜的煤种为褐煤、次烟煤、贫煤和无烟煤，同时由于其工艺特点对一些水分较高（20%～30%）和灰分较高（如30%）的劣质煤也适用。

与气流床工艺相比，鲁奇炉采用碎煤为原料，入炉煤的前期处理较为简单。

1.2 氧耗相对较低
鲁奇气化工艺采用干法排灰，气化剂采用蒸汽和纯氧气，运行过程中为防止结渣汽氧比较高，这就降低了氧气的消耗，通常要比气流床氧节省30%，在空分制氧工艺方面可以节约投资。

1.3 煤气中CH4含量较高
气化产生的煤气中CH4含量较高，可以达到10%左右，因此该工艺适合于生产城市煤气和代用天然气（SNG），另外可通过加完转换工艺可将CH4转化为CO和H2后也可以用于生产液体燃料，比如甲醇石脑油和柴油。

1.4 粗煤气中H/CO为
2.0，在这种状况下不经变换或少量变换即可用于F-T 合成、甲醇合成、天然气合成等产品生产的原料气，对比其他气化技术减少了气
体成分的变换工序。

1.5 由气氧比控制汽化炉温度
该工艺最重要的工艺操作参数为汽氧比，与气流床强调的氧煤比有一定区别，但目的相同，就是控制一定的气化炉温度。

汽氧比的确定通常根据煤样的融化温度、反应活性、产生的灰渣状态和煤气组成质量来调整。

1.6 工艺成熟
气化工艺相对成熟，已被广泛应用于各种煤化工生产，其设备国产化率较高、造价较低，在投资上占有较大优势。

1.7 煤气水组分复杂
鲁奇炉在气化和煤气冷却过程会产生大量的含有重焦油、轻焦油和酚的煤气水，煤气水处理的流程复杂，处理费用高，工艺难度大，但在国内已有许多利用萃取技术或汽提加生化处理成功的煤气水处理工艺的案例。

2 影响鲁奇炉稳定运行的因素
2.1 煤的粒度
煤的粒度是和鲁奇气化的布气相关，煤颗粒太小相应煤的比表面积就会增加，所以鲁奇炉规程规定煤的粒度5～50mm的大于95%，小于5mm不能超过5%。

根据实际运行的经验数据，如果小于5mm的大于5%，气化工况就会恶化且废锅堵严重，煤气水分离工号尘含量大、去回收水中悬浮物多等一系列问题。

通常我们把粒径分布定位在：小于8mm的微量；8～13mm小于10%、13～25mm 占40%、25～50mm占40%、50～100mm占10%、大于100mm微量；在这种粒度下，气化工况是相对较好的。

因为小颗粒的多了会增加带出物，大于100mm 颗粒多了相应比表面积减小还有可能因煤溜槽的设计造成加煤不畅；由于煤粒度不均，造成气化工况恶化后一是气化产气量降低、灰中残碳量升高；二是可能会造成氧突破，在生产中会存在很大的安全隐患。

2.2 煤的水分
鲁奇气化炉要求原料煤水分不能太高，煤中的水分高，一会降低煤的热值，即固定碳相对减少，产气量降低；二是水分存在会使煤在干馏层因为水的膨胀使煤粉化，影响工况稳定；三是会增加污水的处理量。

2.3 原料煤的灰分和灰熔点
煤中的灰分含量不宜太高，一是加煤、排灰受限制，二是灰分会带走热量；灰熔点对气化的影响是较大的，主要是对气化的反应温度影响较大；气化的反应
温度影响着产气量和蒸汽的分解率；当原料煤灰分过高时，原料煤中的杂质在燃烧过程中要吸收热量，灰渣带走的热量增加；而且容易结渣，粗煤气产量减少，大量的灰渣加剧了灰灰锁炉篦刮刀等设备的磨损，缩短了煤灰锁上下阀运转周期，且在反应过程中降低物料行进速度和热量的传递速度，使得气化反应过程中工艺的稳定性和流畅性受到影响，降低气化装置的经济性。

2.4 原料煤粘结度
鲁奇炉要求是弱粘结性的煤，假如用粘结性高的煤，煤粒在燃烧床容易结焦，影响炉篦的运转甚至堵塞灰锁、影响气化炉工况，造成停车等事故。

2.5 原料煤的机械强度
煤的机械强度和热稳定性主要影响着煤的粒度和气化反应的程度，因机械强度差会造成在煤的加入过程中粒度发生变化，使得粒度为5～50mm的比率降低，小粒度的煤会造成床层粒度不均，影響整个气化反应。

因此在选煤的时候一定要考虑到煤的机械强度。

2.6 煤的活性
煤的活性好，气化反应会更剧烈，直接影响炉内的反应和产气率。

热稳定性差，会使床层阻力增大和气相带尘，更会使床层紊乱，出现气化炉“双高”现象，这是比较严重的，对气化产能的影响是肯定的，甚至会因为床层紊乱造成氧突破，产生爆炸的可能性。

因此在选煤过程中没得活性要均一稳定。

2.7 灰锁上阀的寿命
鲁奇炉面临最大的一个问题是灰锁上阀使用寿命短的问题，该问题直接导致鲁奇气化炉的经济运行性，大大增加了检修次数。

业内也采取了不少改进措施，取得了相应进展。

但相对于其他工艺，阀门处于高温、频繁动作、易腐蚀易磨损等恶劣条件，特别是该阀门关闭方式，是角阀的面与阀口的线密封，一旦有灰渣硬颗粒在密封口处，就会导致关不严，或拉伤划痕，寿命还是偏低，不能满足长周期生产需要。

目前有将多晶硅行业上的盘阀移植到分煤锁斗阀上的案例，主要用一台盘阀替代上下相连的两台原锁斗球阀，保持间距、法兰尺寸压力等级等现场设计状态不改变，同时将费用控制在两台锁斗球阀相当水平。

目前不少粉煤气化工艺已采用双面盘阀替代粉煤锁斗球阀。

3 结束语
发展煤化工、煤制油、煤制烯烃都离不开煤气化，都要面对煤种和气化炉的选择问题，在煤气化工艺技术方面，鲁奇加压化技术是一项成熟的技术，虽然该项技术具有诸如废水难处理、检修频繁等缺点，但其更适合中国水分含量高的褐煤。

近几年来，鲁奇加压气化技术在中国正受到越来越多的重视和应用，因此，该技术将在中国煤化工发展的大潮中，具有广阔的应用前景。

参考文献
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作者简介：李旦（1987，4-），学历：本科，单位：山西潞安煤基合成油有限公司，从事：生产调度管理工作。