魯奇氣化爐運行維護(hù)

1、魯奇氣化爐運行與維護(hù)魯奇煤氣化技術(shù)魯奇爐加壓氣化是加壓固定床氣化的代表，是世界上最早采用的加壓氣化法，屬第一代煤氣化工藝。該法由德國魯奇公司首先提出，并于1936投產(chǎn)，技術(shù)成熟可靠，是目前世界上建廠數(shù)量最多的煤氣化技術(shù)。八十年代以來，我國已引進(jìn)多套現(xiàn)代化魯奇氣化裝置，在設(shè)計、安裝和運行方面均已取得豐富經(jīng)驗。一、魯奇氣化技術(shù)特點1. 優(yōu)點1工藝技術(shù)成熟、先進(jìn)、可靠，在大型煤氣化技術(shù)中投資相對較少。2煤種適應(yīng)性廣，但對煤的黏結(jié)性和灰熔點有一定要求。3加壓氣化，生產(chǎn)能力大，并且高壓煤氣可進(jìn)行長距離輸送。一、魯奇氣化技術(shù)特點2. 主要 缺點1出爐煤氣中含焦油、酚等，污水處理和煤氣凈化工藝復(fù)雜、流程長、

2、設(shè)備多，爐渣含碳5 %左右。2水蒸汽消耗量大，但蒸汽分解率低，一般蒸汽分解率為40%，造成氣化廢水較多，后續(xù)煤氣水別離負(fù)荷較重。3氣化爐結(jié)復(fù)雜，爐內(nèi)設(shè)有攪拌器和煤分布器、爐箅等轉(zhuǎn)動設(shè)備，制造和維修費用大。二、魯奇煤氣化根本原理 原料煤由煤鎖通過煤分布器進(jìn)入到氣化爐中，并與氣化劑逆流流動，原料由上往下，氣化劑由下而上，逐漸完成煤碳由固態(tài)向氣態(tài)的轉(zhuǎn)化。隨著反響的進(jìn)行反響熱的放出或吸收，使料層縱向溫度分布不均勻，根據(jù)料層各區(qū)域的不同的反響特征，大致將料層分為以下六層：灰渣層、燃燒層、氣化層、干餾層、枯燥層、空層。1氣化爐內(nèi)料層分布二、魯奇煤氣化根本原理 該層位于料層的最底部。該層中碳基本耗盡，氣化反

3、應(yīng)已經(jīng)結(jié)束，因而溫度急劇下降。灰渣層保護(hù)了氣化爐底部爐篦不被灼熱的碳層燒壞或變形，同時對剛?cè)霠t的氣化劑起到了氣體分布和預(yù)熱作用。 在該層內(nèi)主要進(jìn)行碳的氧化反應(yīng)，即 反應(yīng)，生成大量的二氧化碳和少量一氧化碳，該反應(yīng)是強(qiáng)放熱反應(yīng)，釋放出的熱供給其他各層反應(yīng)需求。1灰渣層2燃燒層氧化層 該層是主要生成煤氣組分的層帶，又可分為復(fù)原層和甲烷層。 在復(fù)原層中氧氣已全部消耗，因此在此層中主要發(fā)生復(fù)原反響。水蒸汽開始大量分解，二氧化碳被復(fù)原，一氧化碳、氫氣量增加，二氧化碳和水蒸汽量逐步減少。該反響層進(jìn)行的復(fù)原反響為吸熱反響，因而上部料層溫度逐漸下降。 在甲烷層中進(jìn)行的主要反響是碳與氫及一氧化碳和氫之間生成甲烷的

4、反響，生成甲烷的速度比氧化層和復(fù)原層反響速度小的多。因此可以通過該層厚度的調(diào)整不來調(diào)節(jié)煤氣中甲烷的含量。3氣化層二、魯奇煤氣化根本原理 是指氣化爐內(nèi)煤層頂部空間區(qū)域，來自底部各層的氣體在這里充分混合，保證了氣化爐出口煤氣組成連續(xù)均勻。4干餾層 在干餾層內(nèi)主要發(fā)生煤的熱解反響，生成的烴類、焦油、酚、氨等揮發(fā)分進(jìn)入氣化爐頂部空間，剩下的焦炭或半焦成為下部反響層的反響原料。5枯燥層 在該層內(nèi)，入爐原料煤在上升熱煤氣流的對流傳熱作用下，失去外在水分并逐漸升溫6空層二、魯奇煤氣化根本原理2氣化爐內(nèi)各層主要反響二、魯奇煤氣化根本原理三、魯奇煤氣化主要操作條件及影響因素1壓力 隨著氣化壓力的升高，有利于氣體

5、體積縮小的反響進(jìn)行，煤氣中的CH4和CO2含量增加，煤氣的熱值提高。煤氣組成隨氣化壓力的變化如下圖。1壓力對煤氣組成及煤氣產(chǎn)率的影響 在魯奇加壓氣化過程中生產(chǎn)操作壓力是氣化工藝過程中的一個重要控制參數(shù)，氣化壓力對于煤氣的組成、煤氣產(chǎn)率、蒸汽消耗量、氧氣消耗量以及氣化爐生產(chǎn)能力都有不同程度的影響。 隨著氣化壓力的升高，煤氣組成中，大分子物質(zhì)CH4和CO2比例增多，小分子物質(zhì)CO和H2減少，從而使得煤氣總體積減少，煤氣的產(chǎn)率降低。2壓力對煤氣產(chǎn)率的影響三、魯奇煤氣化主要操作條件及影響因素 隨著壓力升高，甲烷化反響增多，放出的熱量增多，供給整個氣化爐熱量需求，從而可降低碳燃燒反響的熱量供給，使得氧氣

6、的消耗量降低。 隨著壓力升高，甲烷化反響增多，甲烷中的氫主要來自于氣化劑水蒸汽，因而，水蒸汽的絕對消耗量增多，但加壓卻抑制了反響 向正反響方向進(jìn)行，從而降低了水蒸汽的絕對分解率。3壓力對氧氣和水蒸汽消耗量的影響4壓力對氣化爐生產(chǎn)能力的影響 隨著壓力的升高，氣體的擴(kuò)散速度和反響速率均加快，使得氣化爐的生產(chǎn)能力提高，通常，加壓氣化的生產(chǎn)能力是常壓氣化生產(chǎn)能力的 倍。三、魯奇煤氣化主要操作條件及影響因素三、Shell煤氣化主要操作條件及影響因素2溫度 氣化溫度對氣化過程的熱力學(xué)和動力學(xué)均產(chǎn)生影響，生產(chǎn)證明提高操作溫度是強(qiáng)化生產(chǎn)的最重要手段，可減少投資，降低本錢1溫度對煤氣組成的影響 升高溫度，有利于

7、吸熱反響的進(jìn)行，因此，煤氣中H2和CO的含量增大，而CH4和CO的含量減小。如下圖。 升高溫度，提高了氣化反響的反響速率，并使得碳的燃燒反響進(jìn)行的更加充分，碳轉(zhuǎn)化率提高，從而提高了氣化爐的生成能力。 雖然提高溫度對強(qiáng)化氣化過程是有利的，但魯奇爐氣化溫度卻受到設(shè)備和排渣的制約。魯奇氣化爐內(nèi)結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，爐內(nèi)設(shè)有攪拌器、煤分布器、爐箅等轉(zhuǎn)動設(shè)備。氣化溫度過高容易造成這些設(shè)備的損壞；魯奇氣化爐是固態(tài)排渣氣化爐，氣化溫度過高容易灰渣熔融并黏結(jié)成塊，造成排灰不暢。因此，魯奇氣化爐的操作溫度應(yīng)該是在保證灰不熔融成渣的根底上，維持足夠高的溫度以保證煤完全氣化，目前工業(yè)運行的魯奇氣化爐一般為1000 1150

8、。2溫度對氣化爐生產(chǎn)能力的影響三、魯奇煤氣化主要操作條件及影響因素3汽氧比三、Shell煤氣化主要操作條件及影響因素 汽氧比是指氣化劑中水蒸汽與氧氣的組成比例，改變汽氧比的過程實際是調(diào)整和控制氣化溫度的過程。在魯奇氣化爐中，氧氣的用量會影響燃燒層厚度，一般應(yīng)根據(jù)氣化爐的生產(chǎn)負(fù)荷進(jìn)行調(diào)整。而汽氧比的調(diào)整主要是調(diào)整氣化劑中水蒸汽的用量。在氣化過程中，水蒸汽的用量是過量的，一方面，可以促進(jìn)水蒸汽分解反響向正反響方向進(jìn)行；另一方面，水蒸汽的溫度比氣化層溫度低的多，參加過量的水蒸汽相當(dāng)于參加了“冷卻劑。因此，汽氧比提高，氣化溫度降低；反之，那么上升。 汽氧比過大會使得氣化溫度降低，從而使得碳轉(zhuǎn)化率、有效

9、氣體產(chǎn)率、氣化強(qiáng)度等氣化指標(biāo)都下降，而且，過多的蒸汽不能分解，會使得煤氣中蒸汽含量增加，增加了后續(xù)煤氣水別離的負(fù)荷，因此，應(yīng)保證燃燒層最高溫度低于灰熔點的前提下，維持較低的汽氧比。四、煤種及煤的性質(zhì)對魯奇氣化的影響1煤種對加壓氣化的影響煤化程度加深，煤中的揮發(fā)分含量減少，固定碳含量增加，那么出爐煤氣中干餾煤氣比例下降，而氣化煤氣比例上升。干餾煤氣中CH4和CO2含量較高，氣化煤氣中那么主要含有CO和H2，因此，煤化程度越深的煤氣化所得煤氣中，CO和H2的比例越大。1煤種對煤氣組成和產(chǎn)率的影響 煤化程度變深，會使氣化過程所消耗的氧氣和水蒸汽用量越多，可從如下幾方面解釋。煤化程度加深，煤中揮發(fā)分含

10、量減少，固定碳含量增加，用于氣化的碳多了，消耗的氣化劑就多。此外，煤化程度加深，煤中氫和氧元素比例減少，碳元素比例增大，造氣反響需要更多氫和氧，那么氣化劑的消耗量增加。2煤種對氣化劑消耗的影響3煤種對氣化能力的影響 煤化程度變深，煤的氣化反響活性減小，氣化反響率度下降，碳轉(zhuǎn)化率也會降低，氣化爐的生產(chǎn)能力會顯著降低。四、煤種及煤的性質(zhì)對魯奇氣化的影響 魯奇加壓氣化中，煤中的水分在枯燥層中被蒸發(fā)出來成為水蒸汽進(jìn)入氣化爐頂部空間。因此，煤中水分如果過高，會增加枯燥所需要的熱量，從而增加了氧氣消耗，降低了氣化效率；水分過高，還會增加燃料層中枯燥層厚度，使得其他各料層變薄，影響各層中氣化反響的正常進(jìn)行；

11、此外，水分過多，還會增大后續(xù)煤氣水別離負(fù)荷。2水分對加壓氣化的影響四、煤種及煤的性質(zhì)對魯奇氣化的影響3灰分對加壓氣化的影響 魯奇加壓氣化中，煤中的灰分含量對氣化反響一般影響不大，但隨著煤中灰分的增大，灰渣中的殘?zhí)伎偭吭龃螅剂系膿p失增加。另外灰分增大后，帶出的顯熱增加，從而使氣化過程的熱損失增大，熱效率降低。 隨著煤中灰分的增大，加壓氣化的各項消耗指標(biāo)，如氧氣消耗、原料消耗、原料煤消耗等指標(biāo)上升，而煤氣產(chǎn)率下降。四、煤種及煤的性質(zhì)對魯奇氣化的影響4灰熔點對加壓氣化的影響 由于魯奇加壓氣化技術(shù)是固態(tài)排渣氣化爐，一般要求灰熔點越高越好。低灰熔點的煤，在氣化爐燃燒層易形成灰渣熔融，即通常所說的灰結(jié)渣

12、。結(jié)成的渣塊導(dǎo)致床層透氣性差，造成氣化劑分布不均，致使工況惡化，氣化床層紊亂，煤氣成分大幅度波動，嚴(yán)重時將導(dǎo)致惡性事故的發(fā)生。另外，灰結(jié)渣易將未反響的碳包裹，使碳未完全反響即被帶出爐外，使碳轉(zhuǎn)化率下降。四、煤種及煤的性質(zhì)對魯奇氣化的影響5煤的黏結(jié)性對氣化過程的影響 煤的黏結(jié)性是指煤在高溫干餾時的粘結(jié)性能。黏結(jié)性煤在氣化爐內(nèi)進(jìn)入干餾層時會產(chǎn)生膠體，這種膠體黏度較高，它將較小的煤塊黏結(jié)成大塊，這使得干餾層的透氣性變差，從而導(dǎo)致床層氣流分布不均和阻礙料層的下移，使氣化過程惡化。因此，魯奇氣化爐不適合氣化黏結(jié)性較強(qiáng)的煤。四、煤種及煤的性質(zhì)對魯奇氣化的影響四、煤種及煤的性質(zhì)對魯奇氣化的影響6煤的化學(xué)活性

13、的影響 煤的化學(xué)活性是指煤同氣化劑反響時的活性，也就是指碳與氧氣，二氧化碳和水蒸汽反響的難易程度。煤種不同，其反響活性是不同的。一般煤化程度越淺，煤的反響活性越高，那么發(fā)生反響的起始溫度就越低。在氣化溫度相同時，煤的反響活性越高，那么氣化反響速度越快，反響接近平衡的時間越短，碳轉(zhuǎn)化率越高。魯奇氣化爐受到排灰等因素的限制，氣化溫度不是太高，因此，魯奇爐適合氣化反響活性較高的煤。 第三代魯奇加壓氣化爐是目前世界上使用最為廣泛的一種爐型。其內(nèi)徑為，外徑，爐體高為，氣化爐操作壓力為。該爐生產(chǎn)能力高，爐內(nèi)設(shè)有攪拌裝置，可氣化強(qiáng)黏結(jié)性煙煤外的大局部煤種。第三代加壓氣化爐如下圖。五、魯奇氣化爐主要設(shè)備1-煤

14、箱；2-上部傳動裝置；3-噴冷器；4-裙板；5-布煤器；6-攪拌器；7-爐體；8-爐箅；9-爐箅傳動裝置；10-灰箱；11-刮刀魯奇爐結(jié)構(gòu)1筒體 五、魯奇氣化爐主要設(shè)備 加壓氣化爐的爐體不管何種爐型均是一個雙層筒體結(jié)構(gòu)的反響器。其外筒體承受高壓，內(nèi)筒體承受低壓，即氣化劑與煤氣通過爐內(nèi)料層的阻力，其中充滿鍋爐水，以吸收氣化反響傳給內(nèi)筒的熱量產(chǎn)生蒸汽，經(jīng)氣液別離后并入氣化劑中。這種內(nèi)、外筒結(jié)構(gòu)的目的在于盡管爐內(nèi)各層的溫度不一，但內(nèi)筒體由于有鍋爐水的冷卻，根本保持在鍋爐水在該操作壓力下的蒸發(fā)溫度，不會因過熱而損壞。2攪拌器與布煤器 為了氣化有一定黏結(jié)性的煤種，第三代氣化爐在爐內(nèi)上部設(shè)置了布煤器與攪拌器，它們安裝在同一空心轉(zhuǎn)軸上，攪拌器安裝在布煤器的下面。五、魯奇氣化爐主要設(shè)備3爐箅 爐篦設(shè)在氣化爐的底部，它的主要作用是支撐爐內(nèi)燃料層，均勻地將氣化劑分布到氣化爐橫截面上，維持爐內(nèi)各層的移動，將氣化后的灰渣破碎并排出，所以爐篦是保證氣化爐正常連續(xù)生產(chǎn)的重要裝置。 爐篦分為五層，從下到上逐層疊合固定在底座上，頂蓋呈錐形。 最底層爐爐篦的下面設(shè)有三個灰刮刀安裝口，灰刮刀的安裝數(shù)量由氣化原料煤的灰分含量來決定。爐箅結(jié)構(gòu)示意圖五、魯奇氣化爐主要設(shè)備4煤鎖 煤鎖是用于向氣化爐內(nèi)間歇加煤的壓力容器，它通過泄壓、充壓循環(huán)將存在于常壓煤倉中的原