魯奇爐在煤制油中的應用

摘要：本文主要介紹潞安煤基合成油有限公司利用魯奇爐制油運行的狀況及出現(xiàn)的問題。總結(jié)2008年以來，魯奇爐在運行中存在的問題以及相應的技術(shù)改造，并對魯奇爐發(fā)展方向進行分析和展望。

關(guān)鍵詞：魯奇爐；加壓氣化；煤化工

中圖分類號：TP2 文獻標識碼：A 文章編號：1672-3791（2013）01（b）-0000-00

能源與環(huán)境是國民經(jīng)濟和社會可持續(xù)發(fā)展的重要保證。2020年，煤炭在國家能源構(gòu)成中仍將在60%左右。煤經(jīng)過氣化轉(zhuǎn)化成清潔、高效的氣體燃料，既能提高熱效率，又可節(jié)約能源，保護環(huán)境，魯奇碎煤加壓氣化技術(shù)生產(chǎn)與20世紀40年代，其生產(chǎn)能力大，煤種適應性廣，是目前世界上適用最廣泛的煤氣化技術(shù)[1]。

1魯奇爐構(gòu)造和工藝原理

1.1魯奇爐構(gòu)造

我公司采用的是是MarK-IV魯奇爐，它由爐體、煤鎖、灰鎖及其輔助設備組成。爐體的主要是將提供煤和氣化劑加壓氣化的場所，使煤與氣化劑逆向接觸發(fā)生化學反應生產(chǎn)粗煤氣。爐體內(nèi)爐篦為塔式結(jié)構(gòu)。在爐篦下部裝有三把刮刀、以便將氣化后的灰渣排除。爐體的輔助設備主要為煤斗、煤鎖、灰鎖等組成。煤定期地靠重力通過連接在煤倉二個出口的煤鎖供煤溜槽，進入溜槽下部的煤鎖中，煤鎖為壓力容器，擁有頂部和底部液壓錐閥，煤鎖容積為12m?3，灰鎖與氣化爐的底部法蘭直接連接，有效容積8m3。

1.2魯奇爐工藝原理

魯奇爐加壓氣化的實質(zhì)是一部分煤與大部分氧氣發(fā)生氧化反應，反應中放出的熱提供給水蒸氣與碳、二氧化碳等發(fā)生還原反應。反正生產(chǎn)出H2、CO、CH4、CO2等氣體，即所謂的粗煤氣。爐內(nèi)工藝過程為：原料煤通過煤鎖加入氣化爐內(nèi)，氣化爐壓力約為3.0MPa，煤自上而下依據(jù)物理、化學反應依此可分為干燥層、干餾層、還原層、氧化層灰層。氣化劑自下而上經(jīng)灰渣層預熱后進入氧化層和還原層，生成的煤氣顯熱用于煤的干餾和干燥[2]。其主要的化學反應發(fā)生在還原層與氧化層內(nèi)，同時發(fā)生一些物理、化學反應得到焦油和酚類物質(zhì)。

1.3原料的工藝參數(shù)

魯奇爐對氣化原料的要求如下：塊煤，粒度在5-50mm之間，低于5mm或高于50mm煤的比例均不超過5%，含矸石率15.7%。

2魯奇爐運行情況及技術(shù)改造

2.1魯奇爐運行存在的問題

我公司自2008年正常投產(chǎn)運行，并不斷進行技術(shù)改造。但灰鎖下閥密封圈，煤鎖上閥密封圈在運行過程中還是出現(xiàn)了一系列問題。

2.2原因分析及改進措施

2.2.1灰鎖部分

自2008年正常投產(chǎn)運行后，出現(xiàn)多次因灰鎖出現(xiàn)問題而停車的事故。

1）因灰鎖下閥密封面不嚴造成停車事故。由于灰鎖溫度基本維持在400℃左右，排灰時溫度急劇下降，同時給膨脹冷凝器充水時過多，經(jīng)受溫度劇烈變化，同時又由于長期受到灰渣和蒸汽的沖刷，導致密封面不斷接受高溫、低溫、高壓、常壓的考驗。其密封面一般使用不超過3個月。后選用硬度高、耐磨、耐高溫的材料，使其壽命增加至五個月左右。

2）因灰鎖膨料而停車。在冷態(tài)試車是灰鎖能裝6轉(zhuǎn)的煤，但是由于灰渣和煤炭的密度、粒度，在正常運行時灰鎖最多不能超過4轉(zhuǎn)的灰。

2.2.2煤鎖部分

煤鎖定期地靠重力通過連接在煤倉兩個出口的煤鎖供煤溜槽，進入溜槽下部的煤鎖中，煤鎖為壓力容器，擁有頂部和底部液壓錐閥，煤鎖容積為12m3。

由于煤鎖是控制大法蘭溫度的關(guān)鍵，常常由于煤鎖操作人員的失誤導致氣化爐聯(lián)鎖停車，為了減少法蘭超溫而造成的停車事故，于2011年采用自動加煤技術(shù)，通過調(diào)節(jié)煤鎖溫度進行煤鎖的定期加煤，大大改善了煤鎖操作人員的勞動強度，降低了因超溫而聯(lián)鎖停車事故次數(shù)。

對于煤鎖上下閥運行周期短、上閥為橡膠密封圈，容易泄漏。后改為硬質(zhì)合金材料。如發(fā)生泄漏，可在最短的時間內(nèi)有效解決，減少由于密封圈泄漏而引起的停車事故。同時增加了密封圈使用壽命。

2.2.3軸套高溫潤滑

主軸下套工作溫度在320-430℃。在保證密封的條件下，隨著耐高溫潤滑技術(shù)的快速發(fā)展，對主軸采用耐高溫潤滑，減少了機械磨損，提高軸套使用壽命。

3存在的技術(shù)難題及發(fā)展方向

3.1 灰鎖上下閥、煤鎖上下閥使用壽命

灰鎖上、下閥的使用壽命對氣化爐能否正常運行起著關(guān)鍵性作用，通過改造其壽命增加到6個月左右，雖然領(lǐng)先于國內(nèi)其它廠，但與國外使用一年的水平相差甚遠。主要原因是煤種的不同，其次爐體內(nèi)相關(guān)部件容易脫落，最后原料煤中有廢鐵等雜質(zhì)。煤鎖上、下閥的密封圈通過技術(shù)改進增加了使用壽命，但仍需要進一步的探索與改進。

3.2出口溫度波動較大

2012年我廠對于魯奇爐出口溫度波動較大進行了專題研究，采用配煤的方式進行。試驗開始試燒型煤與屯留礦煤大致以1：3的比例進行試燒，試燒24小時內(nèi)出口溫度維持相對平穩(wěn)，但48小時后，工況持續(xù)惡化，被迫停車處理。

3.3灰中殘?zhí)繂栴}

理論灰中殘?zhí)康脑O計值應小于7%，但我廠爐灰中的殘?zhí)恐笜撕细衤蕛H為40%左右。雖然經(jīng)專家組和公司領(lǐng)導的提出的低轉(zhuǎn)速、調(diào)整汽氧比等一系列措施后，灰中殘?zhí)糠堑珱]有改善，反而工況持續(xù)惡化，難以控制。

4 應用展望

魯奇爐在初期僅限于生產(chǎn)城市煤氣，后來南非將其用于合成油、蠟等化工產(chǎn)品。南非薩索爾早在1955年興建了第一座煤變油工廠，技術(shù)實力雄厚，經(jīng)驗豐富，其氣化應用技術(shù)遙遙領(lǐng)先于我國，目前國內(nèi)應用于城市煤氣和合成氨較多，主要以河南義馬氣化廠、解放軍化肥廠為代表。隨著政策的逐步跟進，我國煤化工產(chǎn)業(yè)正在迅速發(fā)展，煤制油、甲醇、二甲醚等項目紛紛上馬。國家西部大開發(fā)戰(zhàn)略的開展，西氣東輸送工程的實施，目前在新疆等地興建了大批氣化工廠。

5 結(jié)語

魯奇爐已經(jīng)在我廠運行了近5年，對于它操作、運行、管理、維護已基本掌握，對于一些技術(shù)改進也在有步驟的進行。因受國家能源結(jié)構(gòu)的影響，應用魯奇用煤制氣仍將有廣闊的前景。加強魯奇爐技術(shù)改進，對我國煤的煤化工事業(yè)是十分必要的。

參考文獻

[1]雷利軍，國內(nèi)外幾種主要煤制氣技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀及利弊簡介[J]. 安徽化工，2003（1）：10—11.

[2]王鵬，張科達.碎煤加壓固定床氣化技術(shù)進展[J].煤化工，2010，1：13-16