煤質變化對魯奇爐平穩運行的影響及對策

王瑞龍（內蒙古大唐國際克什克騰煤制天然氣有限責任公司，內蒙古赤峰 025350）

煤質變化對魯奇爐平穩運行的影響及對策

王瑞龍（內蒙古大唐國際克什克騰煤制天然氣有限責任公司，內蒙古赤峰 025350）

近年來，我國經濟發展帶動了城鎮生活及生產區域的重大變革，這些變革導致對能源形式的需求也發生了變化，以城市為例，煤、氣、電等多種形式的能源相互摻雜；尤其是隨著新能源的開發，導致我國煤氣化工的快速發展，相應地，針對魯奇爐的技改和生產工藝也在發展，我國雖然蘊含著豐富的煤炭資源，但正因為如此在出現市場變化的過程中，出于經濟利益考慮會導致煤炭的來源、質量發生頻繁變化。本文的研究內容，是根據針對魯奇爐中加入煤質的變化，分析不同的煤質對氣化過程的影響，并提出相應的策略。

魯奇爐工藝；煤炭質量；魯奇爐運行；解決策略

1 魯奇爐運行的煤質指標綜述

魯奇爐作為一種典型的煤氣發生爐，也是煤氣化的主要裝置，性能的發揮自然受到原料的影響。事實上，煤氣化工業中對煤質的要求也是形成一定要求的，包括對煤質中的水分、灰分、揮發分和固定碳等內容。

以下對影響魯奇爐正常運行的各種指標進行綜述。

首先，煤質中水分含量的影響。本質上說，煤炭是植物經過碳化作用形成的礦物質，它的內部構造雖然簡單，但是在形成過程中纏在這許多雜質，蘊含水分不足為奇。但是煤炭中的水分并不僅僅是單純的自然水（外在水分），還包括內在水分、化合水。外在水分通過物理手段就可以與煤炭分離，如風干、晾曬等，即便是在室溫的程度下，外在水分也是不斷流失的。但是內在水分是吸附在煤炭內部的，通常是直徑為0.001毫米的水分子，必須通過高溫加熱才能夠蒸發（溫度達到105攝氏度以上）。而煤炭的化合水是通過化學方式和礦物質結合，含量雖然很小，但是徹底清除掉就必須以更高的溫度才行。

這一般來說，影響魯奇爐運行的水分指標中，重點關注的是外在水分和內在水分，化合水由于過少不作為重要參考指標。

其次，煤質的灰分。灰分是一個學術名詞，通常是指燃燒之后的殘留物固體。例如煤炭經過燃燒之后，發生了物理反應和化學反應，有機成分經過煅燒之后變成了無機鹽和氧化物，剩余的部分就成為灰分。可以簡單地理解為，每天燃燒之后剩下的殘渣。煤炭中的灰分和煤炭本身是緊密相連的，在高溫之下，大部分礦物質都轉化成了氧化物，例如氧化鈣、氧化鎂、氧化鋁等物質。

再次，煤炭的揮發分。揮發分很顯然是和灰分相對應的一個概念，在隔絕空氣的高溫環境下發生的揮發性，即固體直接轉化為氣體，這其中包括了每天的有機成分直接氣化之后的產物，也包括水分產生的水蒸氣以及其他鹽類析出的二氧化碳。需要注意的是，煤炭在高溫下發生的揮發分和揮發物質是兩個概念，因為不是煤炭中固有的成分，而是在特定高溫環境下分解的產物。

第四，煤炭的固定碳。固定碳，是在魯奇爐中參與氣化反應的基本成分，是指在經過揮發分之后，剩下的固體部分（焦渣），固體部分減去灰分，就是固定碳。

煤經熱解出揮發分之后，剩下的不揮發物稱為焦渣，焦渣減去灰分稱為固定碳。不同煤種，固定碳含量不同。固定碳是參與氣化反應的基本成分。

無機物，可以是鍛燒后的殘留物也可以是烘干后的剩余物。但灰分一定是某種物質中的固體部分而不是氣體或液體部分。在高溫時，發生一系列物理和化學變化，最后有機成分揮發逸散，而無機成分（主要是無機鹽和氧化物）則殘留下來，這些殘留物稱為灰分。計算公式如下：

FC=100-（M+A+V）；

其中FC為空氣干燥煤質的固定碳含量，M為空氣干燥煤質的水分含量，A為同等條件下的灰分含量，V為同等條件下的揮發分含量。

2 煤質對氣體反映的影響及解決方法

除了上述四種（水分、灰分、揮發分和固定碳）影響指標之外，還有一些其他影響因素，例如煤質本身的顆粒大小、發熱量等，都對魯奇爐的運行有影響。以下根據分析原因，提出影響的魯奇爐的應對措施。

水分的存在對煤炭本身是沒有影響的，但是對于煤炭工業而言是有害無益的。

無論是內在水分、外在水分還是化和水，任何一種形式都會造成煤炭運輸過程中的負荷增加，尤其是在較為寒冷或者煤礦環境復雜的地帶，開采、運輸都比較困難。例如，寒冷天氣下外在水分和內在水分的作用下，煤礦發生凝結，開采裝卸非常困難；儲存過程中，煤炭中的水分極容易受到冷熱影響，熱脹冷縮的情況下，煤塊容易破裂，堵塞篩孔，影響粉碎和篩分；再例如，水分比例過大的情況下傾倒入魯奇爐，煤塊會之粘附在爐體內部，粘附末煤。

一般利用魯奇爐進行的煤氣化工業操作，是通過加壓氣化的工藝進行的，對水分的含量有明確的要求；水分含量過高的煤質，往往揮發分比較高，受熱逸出的過沉重導致煤塊崩碎，造成魯奇爐內的煤氣含塵量正佳，同時水分過多的情況下也會造成熱能轉移過快，消耗大量能源。所以在魯奇爐加壓氣化過程中，入爐之前煤炭要進行預處理，水分的含量控制在8%到10%。

相應的，煤質中的灰分、揮發分和固定碳無法預處理實現需求的效果，但也需要經過凈煤過程，在一定范圍內形成生產的便利條件。

［1］韓雪冬，譚井坤，姜殿臣，李鐘模.煤質變化對氣化爐運行的影響及防范措施［J］.貴州化工，2002，04：32-34.

［2］劉瑛.煤質變化對電廠安全經濟運行的影響及對策［J］.煤質技術，2007，06：1-3.

［3］劉瑛.煤種煤質變化對電廠安全經濟運行的影響及對策［J］.攀枝花科技與信息，2008，04：42-48.

［4］張亮.煤質變化對鍋爐安全經濟運行的影響及應對措施［J］.科技資訊，2014，10：97.

王瑞龍，男，民族：蒙，籍貫：內蒙古赤峰市克什克騰旗，學位：學士學位，職稱：助理工程師，研究方向：魯奇爐工藝優化