影响鲁奇气化炉连续稳定运行的原因探究

2022-09-10

随着我国社会主义经济的不断发展, 能源需求日益增多。但我国是一个“多煤、少油、缺气”的国家。因此, 国家加大对煤炭资源的开采和深加工力度, 可缓解能源不足的紧张局面。在煤炭资源开发和利用的过程中, 鲁奇气化工艺在煤炭的气化工艺中应用比较广泛, 并取得较好的效果。但是鲁奇气化工艺也存在不足之处, 如设备的连续运行周期短、工作效率低、故障频发等, 严重制约鲁奇气化炉开发利用, 故本文分析了鲁奇气化炉连续稳定运行的影响因素。

1 影响鲁奇气化炉连续稳定运行的原因

1.1 气化炉炉篦失效的原因

通常情况下, 气化炉炉篦失效的表现形式有:出现细微的裂纹, 裂纹表面光滑;出现粗大的裂纹, 裂纹较大, 炉篦变形扭曲, 裂纹表面粗糙;炉篦被烧坏, 表面有融化的现象。出现以上状况的因素为灰层过薄, 火层下移, 炉篦材质无法承受高温, 必会发生故障。炉篦耐高温的强度与其材料的高温组织密切相关, 如果气化炉长时间、连续运转, 炉篦承受的高温时间就会过长, 材料强度会降低, 进而发生变形, 出现裂纹。裂纹在长时间的应力作用下, 会不断扩大, 出现粗大的磨损口, 最终导致炉篦失效, 进而造成气化剂的不均匀分布, 影响气化炉的正常运作。由此可知, 炉篦的使用寿命与炉篦转速、火层灰层分布、炉篦材料的耐高温时间、自身强度等因素有关。如果炉篦的运作在其材料可承受的高温范围内, 那么导致炉篦失效的主要原因, 可能是长期磨损[1]。

1.2 灰锁上下阀轴填料失效的原因

影响气化炉正常运行的另一个重要原因, 则是灰锁上下阀轴填料的失效。在气化炉运转过程中, 灰锁的上下阀轴填料的密封发挥着重要作用。其工作原理是通过旋轴之间微薄的环形缝隙, 不断挥发润滑油以形成润滑膜完成, 在气化炉工作中, 由于做功环形填料处的温度保持在300℃左右, 润滑膜会因挥发带走大部分热量, 以确保填料处不会因高温而发生变形和损坏。由于填料压盖所产生的压力, 填料中的润滑油会被挤出, 形成新的润滑膜, 以此保证填料处有较好的密封度。工作中润滑膜不断挥发, 以确保填料处始终处于密封状态, 一旦润滑膜的挥发与形成的平衡状态被打破, 那么灰锁上下阀轴的填料就会失效。而填料处润滑油的闪点低、填料质量差等因素, 也会导致灰锁上下阀轴失效。

1.3 煤质对鲁奇气化炉连续稳定运行影响

鲁奇气化炉使用的煤粒度, 需控制为5~50mm, 粒度直径<5mm, 且>50mm, 煤含量各不能>5%, 故导致鲁奇气化炉对煤使用粒度有一定要求。煤质对鲁奇气化炉连续稳定运行影响主要体现在以下几个方面:一是煤的粒度影响:鲁奇气化炉工艺为碎煤工艺, 气化炉同床层阻力不同, 其反应的速度也不同, 故极易出现气化炉的局部过热结渣、工况波动较大等问题, 故会影响气化炉的运行;二是固定碳影响:煤中固定碳的含量提高, 则灰分和挥发分等含量会下降, 有效成分会增加, 便于制气。因气化炉顶的干馏层温度升高, 煤中挥发分会在干馏层生成焦油, 焦油的产量增加, 剩余的半焦就会减少, 在其进入气化层之后, 粗煤气的产量会减小。而固定碳的含量太低, 则会增加煤耗、运行成本, 单位煤耗产粗煤气量也会减少;三是水分影响:在干馏层, 形成煤半焦时的气孔率较大, 当其进到气化层, 反应气体会通过内扩散, 进入固体的内部, 从而加速气化速度, 生成煤气的质量就好, 如果水分过高, 则会影响气化炉的稳定运行[2]。

1.4 煤锁液压阀门内漏对气化炉稳定运行的影响

煤锁液压阀门的内漏, 也会影响气化炉的稳定运行。在气化运行中, 所使用原料煤为褐煤, 以氧气负荷5000Nm3/h为例, 煤锁的操作时间的间隔为15min左右, 每小时进行充压阀门和泄压阀门的开关为四次, 不包括点动阀门, 每天至少开关九十六次, 由于阀门的频繁开关, 再加上高速气流对液压阀门开关头的冲击, 会降低阀门的密封性, 导致内漏。如果发生一次充压液压阀门内漏, 那么进行第二次补充压时, 就会延长充压时长, 如果二次补充压达不到效果, 煤锁则会因补充压力和气化炉内压力失衡而破坏, 发生安全隐患。当煤锁在泄压阀门和充压阀门时发生内漏, 煤锁就会一直处于泄压状态, 延长充压时间, 如果煤锁长时间处于内漏泄压的状态, 煤锁下阀门一直处于打开状态, 气化炉内的高温煤气就会不断窜向煤锁, 致使煤锁下阀门的温度居高不下。煤锁长时间处于超温现象, 则会影响气化炉的稳定运行[3]。

2 确保鲁奇气化炉连续稳定运行的措施

2.1 气化炉炉篦失效的改进措施

针对炉篦失效, 可采取的改进措施有:提高炉篦的耐高温强度和硬度, 采用含碳量较高的复合材料作为炉篦材料, 以此来提高炉篦的耐高温时间, 延长炉篦的使用寿命。此外, 还可对炉篦的结构进行优化, 增加炉篦的耐磨条数量, 延长炉篦的耐磨时间, 降低炉篦的失效率。同时应严格控制炉篦的运作温度, 这是降低炉篦失效率最有效的方法。由于炉篦与灰层是直接接触的, 所以炉篦运作温度的高低取决于灰层的厚薄, 增加灰层的厚度可使炉篦的运作温度降低;还可通过严格控制灰锁的温度, 实现对炉篦运作温度的调节。

2.2 灰锁上下阀轴填料失效的改进措施

针对灰锁上下阀轴填料失效可采取以下改进措施予以解决:严格把控填料的质量, 务必保证填料质量合规;提高润滑油的闪点, 力求符合填料所需温度;保证供油管的畅通, 确保填料处油料的供应;严格控制灰锁的温度, 确保灰锁温度始终低于400℃, 以确保填料处润滑膜的挥发和形成的动态平衡;保证气化炉开车前, 润滑泵处于开启状态, 而停车后润滑泵处于停止状态, 使润滑管线保持畅通;时常调整柱塞润滑油泵, 保证供油量[4]。

2.3 煤质对鲁奇气化炉连续稳定运行影响的改进措施

对于煤质对气化炉的影响, 主要改进措施是:调整煤筛板的筛孔, 将其改为80×80mm2, 并对筛板进行加密;加强对矸石的筛检力度, 避免矸石对气化炉的稳定运行造成影响, 以确保固定碳的质量;完善储煤场地建设, 避免备用煤被雨雪淋湿;将煤进行配比试烧, 以确定优质煤进入气化炉;改革备煤除尘方式, 用气体状喷洗替代喷淋水, 保证备煤的干燥。通过采取以上改进措施, 大大提高煤质, 促进气化炉连续稳定的运行。

2.4 煤锁液压阀门内漏对气化炉稳定运行影响的改进措施

针对充压阀门和泄压阀门内漏的影响原因, 可采取的具体措施有:加强对煤锁阀门密封性的质量检验, 增加气化炉煤锁阀门的耐高温和高压时长;在煤锁液压阀门旁增加备用充气管道, 当锁液压阀门出现内漏时, 在不耽误补充气压的情况下, 还可及时对内漏阀门进行更换, 以保证气化炉的连续稳定运行。另外, 需不定期对煤锁液压阀门进行安检, 确保煤锁液压阀门始终处于密封状态[5]。

3 结语

鲁奇气化炉的长周期稳定运行受一些影响因素的限制, 无法完全发挥其煤炭气化的功能, 本文对影响鲁奇气化炉连续稳定运行的原因进行探讨, 并提出相应的改进措施, 如提高炉篦的耐高温强度和硬度, 采用含碳量较高的复合材料作为炉篦材料, 以提高炉篦的耐高温时间;严格把控填料的质量, 提高润滑油的闪点, 严格控制灰锁的温度, 延长气化炉的连续运转周期;调整煤筛板的筛孔, 对筛板进行加密, 完善储煤场地建设, 避免备用煤被雨雪淋湿, 改革备煤除尘方式, 用气体状喷洗替代喷淋水;在煤锁液压阀门旁增加备用充气管道等等。通过这些改进措施的实施, 延长鲁奇气化炉连续稳定运转周期, 提高运转效率, 为企业创造更多的经济效益。

摘要：我国经济建设正处于工业化进程的关键阶段, 为保证社会主义现代化建设的顺利进行, 能源供应显得尤为重要。在我国煤炭深加工的过程中, 鲁奇气化炉的运用发挥着重要作用。本文分析影响鲁奇气化炉长周期稳定运行的主要原因, 并根据影响因素提出相应的改进措施, 旨在提高鲁奇气化炉的连续运转效率, 优化煤炭气化加工工艺, 为企业创造更多的经济效益。

关键词：鲁奇气化炉,运行,改进措施