影響?hù)斊鏆饣癄t連續(xù)運(yùn)行的原因分析及處理措施探討

李旦

摘 要：對(duì)于魯奇碎煤加壓氣化爐而言，其氣化強(qiáng)度相對(duì)較高，在減少灰渣、殘留煤炭方面優(yōu)勢(shì)十分明顯。但是其在生產(chǎn)中同樣存在一定的問(wèn)題，使其開(kāi)發(fā)利用受到限制。本文圍繞魯奇氣化爐展開(kāi)，通過(guò)研究其未能連續(xù)運(yùn)行的原因，結(jié)合工況等實(shí)際情況，提出準(zhǔn)確的改進(jìn)處理措施，進(jìn)而提升魯奇氣化爐的運(yùn)轉(zhuǎn)效率，同時(shí)提高企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益。

關(guān)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(shí)涵蓋爐篦、布煤、氣化劑入口、煤氣出口等裝置。在長(zhǎng)時(shí)間的技術(shù)發(fā)展中，魯奇氣化爐被不斷改進(jìn)，性能得以不斷提升，但是就整體而言，行業(yè)內(nèi)仍然將魯奇氣化爐連續(xù)穩(wěn)定運(yùn)行作為研究重點(diǎn)，確保效能的穩(wěn)定性。

1 在魯奇氣化爐連續(xù)運(yùn)行中煤種的影響以及對(duì)策

對(duì)于煤化工產(chǎn)業(yè)而言，其主要原料即為煤炭，但是基于煤種不同，其產(chǎn)生的效益也存在很大差異。因此，在魯奇氣化爐連續(xù)運(yùn)行中，煤種是影響穩(wěn)定性的主要因素。針對(duì)煤種選擇，可以從灰熔點(diǎn)、固定碳、粒度等多方面著手。

1.1 灰熔點(diǎn)影響

基于魯奇氣化爐內(nèi)部結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，灰熔點(diǎn)與其床層溫度具有直接聯(lián)系。在灰熔點(diǎn)相對(duì)較高的情況下，可適當(dāng)提高魯奇爐的操作溫度，確保煤氣化產(chǎn)量的提升。但是如果灰熔點(diǎn)過(guò)高，應(yīng)注意查看魯奇爐材料的耐溫性，一旦超過(guò)其最高承受溫度值，將會(huì)造成部件的損壞，甚至引發(fā)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(yīng)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(huì)造成氣化爐同--床層的反應(yīng)速度不同，而向下排灰拉動(dòng)床層下移卻是均勻的，這樣就可能會(huì)導(dǎo)致氣化爐內(nèi)床層紊亂，比表面積大的煤（小粒度），因反應(yīng)不完全和灰渣一起排出，碳在灰鎖繼續(xù)反應(yīng)使灰鎖溫度也升高造成設(shè)備損壞，同時(shí)灰中殘?zhí)苛可?，塊煤?jiǎn)魏纳摺ｔ斊鏆饣腥舸笥?0mm粒度的煤偏多，易造成氣化反應(yīng)不完全;若煤的粒度偏小，容易產(chǎn)生小粒度煤填充大粒度煤間隙的現(xiàn)象，同時(shí)還會(huì)出現(xiàn)大粒度煤遍布?xì)饣癄t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(chǎn)量和氣體質(zhì)量而且易結(jié)渣，造成氣化爐工況惡化。

1.3 固定碳影響

煤的發(fā)熱量的主要因素是固定碳。固定碳含量提高，則灰分、揮發(fā)分等相應(yīng)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(nèi)就需要更多的氧氣參與反應(yīng)，若氣化反應(yīng)氧氣量一定且與煤的發(fā)熱量不匹配時(shí)，由于固定碳含量升高，參與反應(yīng)的氧氣不足，會(huì)造成爐內(nèi)反應(yīng)度減慢，煤在爐內(nèi)停留時(shí)間增長(zhǎng)，工況表現(xiàn)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(guò)大，則固定碳含量降低會(huì)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(shí)，礦物質(zhì)燃燒要吸收熱量，大量排渣要帶走熱量，因而降低了煤的發(fā)熱量。煤中矸石含量增加，灰中FeO、CaO、MgO、K2O會(huì)起到助熔劑作用，在汽氧比不變的情況下，會(huì)造成氣化爐結(jié)渣，氣化爐無(wú)法安全穩(wěn)定運(yùn)行。

1.5 熱穩(wěn)定性影響

煤的熱穩(wěn)定性差，在氣化爐內(nèi)隨著溫度上升，容易變成粉末，會(huì)造成氣流受阻，氣化劑分布不均勻，煤粉帶出過(guò)多，導(dǎo)致廢鍋堵塞，氣化爐被迫停車(chē)。

結(jié)合實(shí)際情況，企業(yè)出于對(duì)經(jīng)濟(jì)因素的考慮，在日常生產(chǎn)中多使用混合煤種。這就要求企業(yè)應(yīng)全面落實(shí)選煤廠(chǎng)工作，強(qiáng)化其工作能力。

2 在魯奇氣化爐連續(xù)運(yùn)行中設(shè)備的影響以及對(duì)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(shè)備，具有帶壓加煤、排灰功能。因此，當(dāng)煤、灰鎖上閥、下閥處于關(guān)閉狀態(tài)時(shí)，應(yīng)保持嚴(yán)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(zhì)合金。根據(jù)魯奇加壓氣化爐的特性，原料多使用褐煤或變質(zhì)程度較低的煤種，但其塊煤、灰渣粒的硬度相對(duì)較高，因此，這些細(xì)小硬塊的出現(xiàn)，往往會(huì)導(dǎo)致密封面被卡出，逐漸形成縫隙，導(dǎo)致煤、灰鎖上下閥喪失密封性。在開(kāi)關(guān)頻繁的情況下，密封面被反復(fù)撞擊，造成魯奇爐難以持續(xù)地穩(wěn)定運(yùn)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(shí)間短約在3個(gè)月左右，且一旦出現(xiàn)密封面斷裂，導(dǎo)致灰鎖不能充壓，必須停車(chē)進(jìn)行處理。通過(guò)改造，將閥頭閥座密封面均改為堆焊硬質(zhì)合金，使用壽命達(dá)到一年以上，通過(guò)長(zhǎng)期運(yùn)行的實(shí)踐及檢修時(shí)對(duì)閥門(mén)的系統(tǒng)檢查，雖然密封面破損很?chē)?yán)重，但都未導(dǎo)致停車(chē)，基本上都能做到計(jì)劃性停車(chē)處理。

2.1.2 灰鎖下閥頭改造

根據(jù)運(yùn)行情況及實(shí)際檢驗(yàn)，將下閥在原有基礎(chǔ)上改成活動(dòng)閥頭，以補(bǔ)償一部分下閥的偏移量，改造后，再未出現(xiàn)因中心架偏移而造成的停車(chē)。

2.2 爐篦保護(hù)

在魯奇氣化爐橫截面上，爐篦具有分布?xì)饣瘎┑墓δ?，可使大塊灰渣破碎，并排出，促進(jìn)整個(gè)床層的移動(dòng)。以爐篦連續(xù)運(yùn)行作為出發(fā)點(diǎn)，建立在灰鎖循環(huán)的基礎(chǔ)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(zhì)的影響，爐篦耐熱性也不盡相同。當(dāng)氣化爐處于長(zhǎng)期高負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)下，在高溫作用下，爐篦強(qiáng)度往往處于降低狀態(tài)，加快了出現(xiàn)變形的可能，造成裂紋。同時(shí)，基于長(zhǎng)時(shí)間應(yīng)力作用，裂紋以及磨損口將不斷擴(kuò)大，最終爐篦失效，對(duì)氣化爐的運(yùn)行造成嚴(yán)重影響。

以爐篦失效展開(kāi)研究，改進(jìn)措施如下：首先，基于爐篦材料，可以復(fù)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(zhǎng)。除此之外，應(yīng)做好爐篦的結(jié)構(gòu)優(yōu)化工作，通過(guò)提高爐篦耐磨筋條數(shù)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(xù)運(yùn)行中操作的影響以及對(duì)策

針對(duì)魯奇氣化爐而言，其工藝主要為移動(dòng)床逆流過(guò)程，結(jié)合反應(yīng)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(shí)際需求，完成厚度設(shè)計(jì)，確保魯奇氣化爐得以連續(xù)運(yùn)行。

氣化溫度與燃燒區(qū)溫度具有直接關(guān)系，合理調(diào)節(jié)汽氧比，可實(shí)現(xiàn)燃燒區(qū)溫度的最佳控制。對(duì)于加壓氣化而言，可將汽氧比視為重要參數(shù)，并作為煤氣組分變化的參考，當(dāng)汽氧比出現(xiàn)變化后，煤氣組分也會(huì)出現(xiàn)相應(yīng)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(guò)改變汽氧比就可以完成對(duì)整體氣化過(guò)程溫度的控制?；诠虘B(tài)排渣氣化爐，其首要環(huán)節(jié)是落實(shí)燃燒過(guò)程的操作，以免出現(xiàn)灰熔融渣的情況。同時(shí)，整個(gè)氣化反應(yīng)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(qiáng)化對(duì)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(diào)節(jié)。當(dāng)煤氣中存CO2含量偏高，灰樣粒度偏細(xì)，灰渣顏色偏暗，目測(cè)有殘?zhí)紩r(shí)，反應(yīng)床層溫度相對(duì)較低，說(shuō)明汽氧比相對(duì)較高。

在煤質(zhì)、負(fù)荷以及汽氧比出現(xiàn)變化的情況下，應(yīng)注意爐篦轉(zhuǎn)速的調(diào)節(jié)，確保其相一致。當(dāng)處于單車(chē)試運(yùn)行時(shí)，基于爐篦轉(zhuǎn)速，工作人員應(yīng)做好其冷煤下灰量的測(cè)算，并予以記錄，依據(jù)冷態(tài)試車(chē)數(shù)據(jù)，確定爐篦第一、二設(shè)定轉(zhuǎn)數(shù)。同時(shí)，以此作為基礎(chǔ)，對(duì)于魯奇爐運(yùn)行，爐篦轉(zhuǎn)速的調(diào)節(jié)需要參考負(fù)荷、汽氧比以及煤中灰份、灰中殘?zhí)剂浚_保各層床趨于穩(wěn)定狀態(tài)。通過(guò)查看灰鎖及氣化爐出口溫度，可判斷出爐內(nèi)灰渣層的高低，這也是重要的調(diào)整爐篦轉(zhuǎn)速的手段。如果灰鎖溫度達(dá)到300～350℃，則說(shuō)明灰渣層高度最佳。

4 結(jié)論

魯奇氣化爐具有耗氧、耗蒸汽較低的特點(diǎn)，整個(gè)單爐具有較強(qiáng)的生產(chǎn)能力。因此，深受我國(guó)大型煤化工企業(yè)的應(yīng)用青睞。以實(shí)際生產(chǎn)作為出發(fā)點(diǎn)，在魯奇氣化爐的運(yùn)行中，相關(guān)因素將會(huì)對(duì)其穩(wěn)定性造成影響。因此，相關(guān)工作人員應(yīng)緊密聯(lián)系實(shí)際，基于自身經(jīng)驗(yàn)，加快技術(shù)改造，確保魯奇氣化爐的平穩(wěn)運(yùn)行，促進(jìn)我國(guó)煤化工企業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。

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