煤質(zhì)變化對(duì)魯奇爐平穩(wěn)運(yùn)行的影響及對(duì)策

王瑞龍（內(nèi)蒙古大唐國(guó)際克什克騰煤制天然氣有限責(zé)任公司，內(nèi)蒙古赤峰 025350）

煤質(zhì)變化對(duì)魯奇爐平穩(wěn)運(yùn)行的影響及對(duì)策

王瑞龍（內(nèi)蒙古大唐國(guó)際克什克騰煤制天然氣有限責(zé)任公司，內(nèi)蒙古赤峰 025350）

近年來(lái)，我國(guó)經(jīng)濟(jì)發(fā)展帶動(dòng)了城鎮(zhèn)生活及生產(chǎn)區(qū)域的重大變革，這些變革導(dǎo)致對(duì)能源形式的需求也發(fā)生了變化，以城市為例，煤、氣、電等多種形式的能源相互摻雜；尤其是隨著新能源的開(kāi)發(fā)，導(dǎo)致我國(guó)煤氣化工的快速發(fā)展，相應(yīng)地，針對(duì)魯奇爐的技改和生產(chǎn)工藝也在發(fā)展，我國(guó)雖然蘊(yùn)含著豐富的煤炭資源，但正因?yàn)槿绱嗽诔霈F(xiàn)市場(chǎng)變化的過(guò)程中，出于經(jīng)濟(jì)利益考慮會(huì)導(dǎo)致煤炭的來(lái)源、質(zhì)量發(fā)生頻繁變化。本文的研究?jī)?nèi)容，是根據(jù)針對(duì)魯奇爐中加入煤質(zhì)的變化，分析不同的煤質(zhì)對(duì)氣化過(guò)程的影響，并提出相應(yīng)的策略。

魯奇爐工藝；煤炭質(zhì)量；魯奇爐運(yùn)行；解決策略

1 魯奇爐運(yùn)行的煤質(zhì)指標(biāo)綜述

魯奇爐作為一種典型的煤氣發(fā)生爐，也是煤氣化的主要裝置，性能的發(fā)揮自然受到原料的影響。事實(shí)上，煤氣化工業(yè)中對(duì)煤質(zhì)的要求也是形成一定要求的，包括對(duì)煤質(zhì)中的水分、灰分、揮發(fā)分和固定碳等內(nèi)容。

以下對(duì)影響魯奇爐正常運(yùn)行的各種指標(biāo)進(jìn)行綜述。

首先，煤質(zhì)中水分含量的影響。本質(zhì)上說(shuō)，煤炭是植物經(jīng)過(guò)碳化作用形成的礦物質(zhì)，它的內(nèi)部構(gòu)造雖然簡(jiǎn)單，但是在形成過(guò)程中纏在這許多雜質(zhì)，蘊(yùn)含水分不足為奇。但是煤炭中的水分并不僅僅是單純的自然水（外在水分），還包括內(nèi)在水分、化合水。外在水分通過(guò)物理手段就可以與煤炭分離，如風(fēng)干、晾曬等，即便是在室溫的程度下，外在水分也是不斷流失的。但是內(nèi)在水分是吸附在煤炭?jī)?nèi)部的，通常是直徑為0.001毫米的水分子，必須通過(guò)高溫加熱才能夠蒸發(fā)（溫度達(dá)到105攝氏度以上）。而煤炭的化合水是通過(guò)化學(xué)方式和礦物質(zhì)結(jié)合，含量雖然很小，但是徹底清除掉就必須以更高的溫度才行。

這一般來(lái)說(shuō)，影響魯奇爐運(yùn)行的水分指標(biāo)中，重點(diǎn)關(guān)注的是外在水分和內(nèi)在水分，化合水由于過(guò)少不作為重要參考指標(biāo)。

其次，煤質(zhì)的灰分。灰分是一個(gè)學(xué)術(shù)名詞，通常是指燃燒之后的殘留物固體。例如煤炭經(jīng)過(guò)燃燒之后，發(fā)生了物理反應(yīng)和化學(xué)反應(yīng)，有機(jī)成分經(jīng)過(guò)煅燒之后變成了無(wú)機(jī)鹽和氧化物，剩余的部分就成為灰分。可以簡(jiǎn)單地理解為，每天燃燒之后剩下的殘?jiān)Ｃ禾恐械幕曳趾兔禾勘旧硎蔷o密相連的，在高溫之下，大部分礦物質(zhì)都轉(zhuǎn)化成了氧化物，例如氧化鈣、氧化鎂、氧化鋁等物質(zhì)。

再次，煤炭的揮發(fā)分。揮發(fā)分很顯然是和灰分相對(duì)應(yīng)的一個(gè)概念，在隔絕空氣的高溫環(huán)境下發(fā)生的揮發(fā)性，即固體直接轉(zhuǎn)化為氣體，這其中包括了每天的有機(jī)成分直接氣化之后的產(chǎn)物，也包括水分產(chǎn)生的水蒸氣以及其他鹽類析出的二氧化碳。需要注意的是，煤炭在高溫下發(fā)生的揮發(fā)分和揮發(fā)物質(zhì)是兩個(gè)概念，因?yàn)椴皇敲禾恐泄逃械某煞?，而是在特定高溫環(huán)境下分解的產(chǎn)物。

第四，煤炭的固定碳。固定碳，是在魯奇爐中參與氣化反應(yīng)的基本成分，是指在經(jīng)過(guò)揮發(fā)分之后，剩下的固體部分（焦渣），固體部分減去灰分，就是固定碳。

煤經(jīng)熱解出揮發(fā)分之后，剩下的不揮發(fā)物稱為焦渣，焦渣減去灰分稱為固定碳。不同煤種，固定碳含量不同。固定碳是參與氣化反應(yīng)的基本成分。

無(wú)機(jī)物，可以是鍛燒后的殘留物也可以是烘干后的剩余物。但灰分一定是某種物質(zhì)中的固體部分而不是氣體或液體部分。在高溫時(shí)，發(fā)生一系列物理和化學(xué)變化，最后有機(jī)成分揮發(fā)逸散，而無(wú)機(jī)成分（主要是無(wú)機(jī)鹽和氧化物）則殘留下來(lái)，這些殘留物稱為灰分。計(jì)算公式如下：

FC=100-（M+A+V）；

其中FC為空氣干燥煤質(zhì)的固定碳含量，M為空氣干燥煤質(zhì)的水分含量，A為同等條件下的灰分含量，V為同等條件下的揮發(fā)分含量。

2 煤質(zhì)對(duì)氣體反映的影響及解決方法

除了上述四種（水分、灰分、揮發(fā)分和固定碳）影響指標(biāo)之外，還有一些其他影響因素，例如煤質(zhì)本身的顆粒大小、發(fā)熱量等，都對(duì)魯奇爐的運(yùn)行有影響。以下根據(jù)分析原因，提出影響的魯奇爐的應(yīng)對(duì)措施。

水分的存在對(duì)煤炭本身是沒(méi)有影響的，但是對(duì)于煤炭工業(yè)而言是有害無(wú)益的。

無(wú)論是內(nèi)在水分、外在水分還是化和水，任何一種形式都會(huì)造成煤炭運(yùn)輸過(guò)程中的負(fù)荷增加，尤其是在較為寒冷或者煤礦環(huán)境復(fù)雜的地帶，開(kāi)采、運(yùn)輸都比較困難。例如，寒冷天氣下外在水分和內(nèi)在水分的作用下，煤礦發(fā)生凝結(jié)，開(kāi)采裝卸非常困難；儲(chǔ)存過(guò)程中，煤炭中的水分極容易受到冷熱影響，熱脹冷縮的情況下，煤塊容易破裂，堵塞篩孔，影響粉碎和篩分；再例如，水分比例過(guò)大的情況下傾倒入魯奇爐，煤塊會(huì)之粘附在爐體內(nèi)部，粘附末煤。

一般利用魯奇爐進(jìn)行的煤氣化工業(yè)操作，是通過(guò)加壓氣化的工藝進(jìn)行的，對(duì)水分的含量有明確的要求；水分含量過(guò)高的煤質(zhì)，往往揮發(fā)分比較高，受熱逸出的過(guò)沉重導(dǎo)致煤塊崩碎，造成魯奇爐內(nèi)的煤氣含塵量正佳，同時(shí)水分過(guò)多的情況下也會(huì)造成熱能轉(zhuǎn)移過(guò)快，消耗大量能源。所以在魯奇爐加壓氣化過(guò)程中，入爐之前煤炭要進(jìn)行預(yù)處理，水分的含量控制在8%到10%。

相應(yīng)的，煤質(zhì)中的灰分、揮發(fā)分和固定碳無(wú)法預(yù)處理實(shí)現(xiàn)需求的效果，但也需要經(jīng)過(guò)凈煤過(guò)程，在一定范圍內(nèi)形成生產(chǎn)的便利條件。

［1］韓雪冬，譚井坤，姜殿臣，李鐘模.煤質(zhì)變化對(duì)氣化爐運(yùn)行的影響及防范措施［J］.貴州化工，2002，04：32-34.

［2］劉瑛.煤質(zhì)變化對(duì)電廠安全經(jīng)濟(jì)運(yùn)行的影響及對(duì)策［J］.煤質(zhì)技術(shù)，2007，06：1-3.

［3］劉瑛.煤種煤質(zhì)變化對(duì)電廠安全經(jīng)濟(jì)運(yùn)行的影響及對(duì)策［J］.攀枝花科技與信息，2008，04：42-48.

［4］張亮.煤質(zhì)變化對(duì)鍋爐安全經(jīng)濟(jì)運(yùn)行的影響及應(yīng)對(duì)措施［J］.科技資訊，2014，10：97.

王瑞龍，男，民族：蒙，籍貫：內(nèi)蒙古赤峰市克什克騰旗，學(xué)位：學(xué)士學(xué)位，職稱：助理工程師，研究方向：魯奇爐工藝優(yōu)化