鲁奇加压气化炉工艺操作

鲁奇加压气化炉工艺操作

新疆广汇新能源造气车间－－程新院

一、相关知识

1、影响化学平衡的因素有三点：①反应温度（T ）、②反应压力（P ）、③反应浓度（C ）。勒夏特列原理：如果改变影响化学平衡条件之一（T 、P 、C ），平衡将向着能够减弱这种改变的方向移动。

2、气化炉内氧化层主反应方程式

① 2C+O₂＝CO ₂ （－Q ） ΔH ＜０ ②2C+O₂＝2CO （－Q ） ΔH ₂＜０ ΔH ＜ΔH ₂

3、气化炉内还原层主反应方程式

③C ＋CO ₂＝2CO （＋Q ） ΔH ₃ ＞０ ④C ＋H ₂O ＝CO+H₂ （＋Q ） ΔH ₄＞０ ⑤C ＋2H ₂＝CH ₄ （＋Q ） ΔH 5＞０ ΔH ₃ ＞ΔH ₄＞ΔH 5

｜ΔH ｜＞ΔH ₃＞｜ΔH ₂｜＞ΔH ₄＞ΔH ₄

4、煤灰熔点对气化炉的影响

鲁奇气化炉的操作温度介于煤的DT （变形温度）和ST （软化温度）之间。若入炉煤的灰熔点高，则操作时适当降低汽氧比，相应提高炉温，蒸汽分解率增加，煤气水产量低，气化反应完全，有利于产气。但是受气化炉设计材料的制约，汽氧比不能无限制降低，否则可能会烧坏炉篦及内件。因此受设备材质的局限，煤灰熔点不能太高，

一般控制在1150℃≦DT ≦1250℃。反之，若煤灰熔点低，则操作时要适当提高汽氧比，相应降低炉温（防止炉内结渣，造成排灰困难），蒸汽分解率降低，煤气水产量增加，气化反应速度减缓，不利于产气。因此入炉煤的灰熔点要尽可能在一定的范围内，不能变化太大。

二、汽氧比的判断

鲁奇加压气化炉汽氧比是调整控制气化过程温度，改变煤气组份，影响副产品产量及质量的重要因素。汽氧比过低，会造成气化炉结渣，排灰困难，不利于产气；汽氧比过高，会造成灰细或排灰困难，煤气水产量增加等。因此，在不引起灰份熔融的情况下，尽可能采用低的汽氧比。汽氧比的高低应该结合煤气组份中有效气体的含量、灰样和指标参数做出准确的判断！

1、从煤气组份¹判断汽氧比的高低

我们在实际操作中一般都根据CO 2、CO 、H 2、CH ₄来判断汽氧比的高低，下面分情况进行说明。

¹：我公司白石湖煤产气组份

ａ、煤气组份中CO 2和CH ₄同时降低，CO 和H 2同时升高，这种情况最容易判断，根据还原层反应方程式 ③C ＋H ₂O ＝CO+H₂ΔH ₃＞０

④C ＋CO ₂＝2CO ΔH ₄＞０

上述反应都为吸热反应，只有提供足够的热量才能促使上述反应速度加快，生成物增加。所以，当CO 和H 2同时升高时，说明炉温高，汽氧比低。再结合灰样，若灰样中有大量较坚硬的渣块，相应的可能夹套耗水大，气化剂温（T008）度偏低，温差（TD007）偏高，此时可适当提高汽氧比。相反，若CO 和H 2同时降低，灰样中大块少，可适当降低汽氧比。

b、煤气组份中CO 和H 2没有同步变化，而是CO 2和H 2偏低， CO 和CH ₄偏高，则说明炉温低，汽氧比高，应该适当降低汽氧比。 单独根据H 2低、CH ₄高来看，说明炉温低。可为什么CO 2低、CO 高呢？[方程式④C ＋CO ₂＝2CO ΔH ₄＞０] 由于炉温低，汽氧比高，造成灰细，床层孔隙率小，床层阻力大，CO ₂在炉内停留时间长, 相当于增加反应物浓度，有利于CO 的生成，大量的CO ₂被还原程CO 。因此该适当降低汽氧比，提高炉温。必要时结合灰样再做调整！ c、煤气组份中CO 2没有明显的变化，CO 偏低，H 2含量增加，CH ₄含量减少。这种情况说明炉温过高²，应适当增加汽氧比降低炉温再看气体分析和灰样的变化有无好转！²：我们知道，当汽氧比低，炉温高时，CO 和H 2含量增加，CO 2和CH ₄含量偏低。可为什么会有上述的情况，因为氧化层的主反应

① 2C+O₂＝CO ₂ （－Q ） ΔH ＜０

②2C+O₂＝2CO （－Q ） ΔH ₂＜０

ΔH ＜ΔH ₂

都为放热反应，当炉温过高时，抑制了CO ₂和CO 的生成，又因为

｜ΔH ｜≈4｜ΔH ₂｜，所以氧化层产物中CO ₂含量基本不变，CO 含量偏低。致使整个煤气组份中CO 2没有明显的变化，CO 偏低，H 2含量增加，CH ₄含量减少。再结合灰样和指标参数加以肯定判断！

2、从灰样判断汽氧比的高低

若要从灰样来判断汽氧比的高低，就要根据灰样的颜色、粒度和残炭含量来具体分析，灰样颜色基本由煤中所含矿物质种类和含量来决定，作为操作工，我们无法改变煤质。下面根据灰样粒度和残炭分情况进行判断：

ａ、灰样大部分为自然状的小颗粒，块状极少，残炭偏多。说明炉温低，汽氧比高，应该降汽氧比，运行3-4小时再看灰进行调整。 b、灰样大部分为自然形成的大块，没有刮刀切痕，细灰和残炭量极少，此时的汽氧比为最佳，再结合煤气气体组份加以肯定判断，不做汽氧比的调整。

c、灰样中有大量的小渣块，不是自然形成，表面有明显的刮刀切痕，而且粉末状细灰量也有不少。此时，说明汽氧比低，炉温高，应该适当增加汽氧比，运行3-4小时再结合煤气组份进行判断调整。 d、灰样中有部分颗粒状细灰，也有粒度较大的渣块，而且大块敲碎后里面裹着碳。这种情况说明入炉煤质较差，煤灰熔点高低不等， 造成部分低灰熔点的灰被熔融，包裹了部分高灰熔点的煤，导致炉内反应不完全，造成碳流失，煤气产率下降，工况出现波动。此时应该适当提高汽氧比，降低炉温，让气化反应温度达到入炉煤最低灰熔点以下。同时，也应该向相关部门反映情况，及时调整入炉煤。

三、问题判断与处理

1. 炉内结渣

现象有：灰样中有大量的渣块，炉篦正反转电流都高，夹套耗水量可能会比平时增大，出口温度呈逐渐上涨趋势或者持续在380℃以上夹套耗水量大，排灰困难，灰锁温度偏低，煤锁加煤频次减少。这种情况为汽氧比低，炉温高造成，我们应该适当增加汽氧比，降低炉温。炉篦正反转交替将炉内结渣部分排出，严重时可将负荷处理。在这个调整过程中，可能会出现炉内偏烧的现象，表现为：炉篦电流高，夹套耗水还未减少，出口开始出现波动，灰中细灰偏多，偶尔夹带个别较坚硬的大渣块。此时不能盲目的认为是工况已经调好，汽氧比偏低！而是因为结渣较严重的部分还未完全排出，只是在调整过程中结渣不是很严重的部分已经有了好转，我们应该再适当降低汽氧比或者不动汽氧比，炉篦正反转交替转。直至炉篦电流下降，耗水量减少。

2. 气化炉出口温度和灰锁温度同时升高

出现这种情况的原因一般有三点：①气化炉内出现沟流，气化炉出口温度大幅度波动，煤气中CO2含量高。严重时粗煤气中的氧含量超标，灰中有渣块和未燃烧的煤。我们应该增加汽氧比，短时间增加炉篦转速反转破坏风洞，沟流。严重时可稍降气化炉负荷，进行调整。②气化剂分布不均，由于煤或者灰渣堵塞炉篦气化剂的通道或布气孔。 此时，我们应该提高汽氧比，频繁切换炉篦正反转，重新分布床层。③床层混乱，灰中残炭多，导致双高。此时，我们首先应该适当的降负荷，增加汽氧比，炉篦低转速调整，稳定灰锁温度，重新培养床层。

3. 气化炉火层偏斜

气化炉火层偏移的现象有：气化炉出口温度高，灰锁温度时高时低，灰中有大块也有细灰和残碳。主要是因为原料煤的粒度不均匀，炉内料层分布不均，原料煤中矸石较

多，炉篦转速过低，下灰量不均匀所形成。处理方法是：气化炉降负荷，根据灰锁温度和出口温度正反转炉篦进行调整，现场加强听灰，看灰。

4. 气化炉夹套压差高

如果发现夹套压差过高时可能造成夹套鼓包，应停车检查

出现夹套压高的原因有两点点：①汽氧比过高，入炉蒸汽量大，造成灰细，床层孔隙率小，阻力大。我们应该适当降低汽氧比，减少入炉蒸汽量。②气化炉结渣，会出现出口温度高，夹套耗水量大，排灰困难，灰锁温度偏低，煤锁加煤频次减少。此时，我们应该增加汽氧比，降低负荷，增加炉篦转速，最大限度排灰，将炉内结渣部分排出。

四、 刚开车运行炉子的操作

对于刚开起来的炉子我们应该以高汽氧比运行，通过各参数、灰样和气体组份来做出准确判断，设定最佳汽氧比。另外，在运行期间主要以低转速正转以培养床层为主，不应该大转速或反转，以免破坏刚培养的床层。