影響魯奇氣化爐連續(xù)穩(wěn)定運(yùn)行的原因探究

郝佳楠（遼寧大唐國(guó)際阜新煤制天然氣有限責(zé)任公司， 遼寧 阜新 123000）

隨著我國(guó)社會(huì)主義經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展，能源需求日益增多。但我國(guó)是一個(gè)“多煤、少油、缺氣”的國(guó)家。因此，國(guó)家加大對(duì)煤炭資源的開(kāi)采和深加工力度，可緩解能源不足的緊張局面。在煤炭資源開(kāi)發(fā)和利用的過(guò)程中，魯奇氣化工藝在煤炭的氣化工藝中應(yīng)用比較廣泛，并取得較好的效果。但是魯奇氣化工藝也存在不足之處，如設(shè)備的連續(xù)運(yùn)行周期短、工作效率低、故障頻發(fā)等，嚴(yán)重制約魯奇氣化爐開(kāi)發(fā)利用，故本文分析了魯奇氣化爐連續(xù)穩(wěn)定運(yùn)行的影響因素。

1 影響魯奇氣化爐連續(xù)穩(wěn)定運(yùn)行的原因

1.1 氣化爐爐篦失效的原因

通常情況下，氣化爐爐篦失效的表現(xiàn)形式有：出現(xiàn)細(xì)微的裂紋，裂紋表面光滑；出現(xiàn)粗大的裂紋，裂紋較大，爐篦變形扭曲，裂紋表面粗糙；爐篦被燒壞，表面有融化的現(xiàn)象。出現(xiàn)以上狀況的因素為灰層過(guò)薄，火層下移，爐篦材質(zhì)無(wú)法承受高溫，必會(huì)發(fā)生故障。爐篦耐高溫的強(qiáng)度與其材料的高溫組織密切相關(guān)，如果氣化爐長(zhǎng)時(shí)間、連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)，爐篦承受的高溫時(shí)間就會(huì)過(guò)長(zhǎng)，材料強(qiáng)度會(huì)降低，進(jìn)而發(fā)生變形，出現(xiàn)裂紋。裂紋在長(zhǎng)時(shí)間的應(yīng)力作用下，會(huì)不斷擴(kuò)大，出現(xiàn)粗大的磨損口，最終導(dǎo)致?tīng)t篦失效，進(jìn)而造成氣化劑的不均勻分布，影響氣化爐的正常運(yùn)作。由此可知，爐篦的使用壽命與爐篦轉(zhuǎn)速、火層灰層分布、爐篦材料的耐高溫時(shí)間、自身強(qiáng)度等因素有關(guān)。如果爐篦的運(yùn)作在其材料可承受的高溫范圍內(nèi)，那么導(dǎo)致?tīng)t篦失效的主要原因，可能是長(zhǎng)期磨損[1]。

1.2 灰鎖上下閥軸填料失效的原因

影響氣化爐正常運(yùn)行的另一個(gè)重要原因，則是灰鎖上下閥軸填料的失效。在氣化爐運(yùn)轉(zhuǎn)過(guò)程中，灰鎖的上下閥軸填料的密封發(fā)揮著重要作用。其工作原理是通過(guò)旋軸之間微薄的環(huán)形縫隙，不斷揮發(fā)潤(rùn)滑油以形成潤(rùn)滑膜完成，在氣化爐工作中，由于做功環(huán)形填料處的溫度保持在300℃左右，潤(rùn)滑膜會(huì)因揮發(fā)帶走大部分熱量，以確保填料處不會(huì)因高溫而發(fā)生變形和損壞。由于填料壓蓋所產(chǎn)生的壓力，填料中的潤(rùn)滑油會(huì)被擠出，形成新的潤(rùn)滑膜，以此保證填料處有較好的密封度。工作中潤(rùn)滑膜不斷揮發(fā)，以確保填料處始終處于密封狀態(tài)，一旦潤(rùn)滑膜的揮發(fā)與形成的平衡狀態(tài)被打破，那么灰鎖上下閥軸的填料就會(huì)失效。而填料處潤(rùn)滑油的閃點(diǎn)低、填料質(zhì)量差等因素，也會(huì)導(dǎo)致灰鎖上下閥軸失效。

1.3 煤質(zhì)對(duì)魯奇氣化爐連續(xù)穩(wěn)定運(yùn)行影響

魯奇氣化爐使用的煤粒度，需控制為5～50mm，粒度直徑＜5mm，且＞50mm，煤含量各不能＞5%，故導(dǎo)致魯奇氣化爐對(duì)煤使用粒度有一定要求。煤質(zhì)對(duì)魯奇氣化爐連續(xù)穩(wěn)定運(yùn)行影響主要體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：一是煤的粒度影響：魯奇氣化爐工藝為碎煤工藝，氣化爐同床層阻力不同，其反應(yīng)的速度也不同，故極易出現(xiàn)氣化爐的局部過(guò)熱結(jié)渣、工況波動(dòng)較大等問(wèn)題，故會(huì)影響氣化爐的運(yùn)行；二是固定碳影響：煤中固定碳的含量提高，則灰分和揮發(fā)分等含量會(huì)下降，有效成分會(huì)增加，便于制氣。因氣化爐頂?shù)母绅s層溫度升高，煤中揮發(fā)分會(huì)在干餾層生成焦油，焦油的產(chǎn)量增加，剩余的半焦就會(huì)減少，在其進(jìn)入氣化層之后，粗煤氣的產(chǎn)量會(huì)減小。而固定碳的含量太低，則會(huì)增加煤耗、運(yùn)行成本，單位煤耗產(chǎn)粗煤氣量也會(huì)減少；三是水分影響：在干餾層，形成煤半焦時(shí)的氣孔率較大，當(dāng)其進(jìn)到氣化層，反應(yīng)氣體會(huì)通過(guò)內(nèi)擴(kuò)散，進(jìn)入固體的內(nèi)部，從而加速氣化速度，生成煤氣的質(zhì)量就好，如果水分過(guò)高，則會(huì)影響氣化爐的穩(wěn)定運(yùn)行[2]。

1.4 煤鎖液壓閥門(mén)內(nèi)漏對(duì)氣化爐穩(wěn)定運(yùn)行的影響

煤鎖液壓閥門(mén)的內(nèi)漏，也會(huì)影響氣化爐的穩(wěn)定運(yùn)行。在氣化運(yùn)行中，所使用原料煤為褐煤，以氧氣負(fù)荷5000Nm3/h為例,煤鎖的操作時(shí)間的間隔為15min左右，每小時(shí)進(jìn)行充壓閥門(mén)和泄壓閥門(mén)的開(kāi)關(guān)為四次，不包括點(diǎn)動(dòng)閥門(mén)，每天至少開(kāi)關(guān)九十六次，由于閥門(mén)的頻繁開(kāi)關(guān)，再加上高速氣流對(duì)液壓閥門(mén)開(kāi)關(guān)頭的沖擊，會(huì)降低閥門(mén)的密封性，導(dǎo)致內(nèi)漏。如果發(fā)生一次充壓液壓閥門(mén)內(nèi)漏，那么進(jìn)行第二次補(bǔ)充壓時(shí)，就會(huì)延長(zhǎng)充壓時(shí)長(zhǎng)，如果二次補(bǔ)充壓達(dá)不到效果，煤鎖則會(huì)因補(bǔ)充壓力和氣化爐內(nèi)壓力失衡而破壞，發(fā)生安全隱患。當(dāng)煤鎖在泄壓閥門(mén)和充壓閥門(mén)時(shí)發(fā)生內(nèi)漏，煤鎖就會(huì)一直處于泄壓狀態(tài)，延長(zhǎng)充壓時(shí)間，如果煤鎖長(zhǎng)時(shí)間處于內(nèi)漏泄壓的狀態(tài)，煤鎖下閥門(mén)一直處于打開(kāi)狀態(tài)，氣化爐內(nèi)的高溫煤氣就會(huì)不斷竄向煤鎖，致使煤鎖下閥門(mén)的溫度居高不下。煤鎖長(zhǎng)時(shí)間處于超溫現(xiàn)象，則會(huì)影響氣化爐的穩(wěn)定運(yùn)行[3]。

2 確保魯奇氣化爐連續(xù)穩(wěn)定運(yùn)行的措施

2.1 氣化爐爐篦失效的改進(jìn)措施

針對(duì)爐篦失效，可采取的改進(jìn)措施有：提高爐篦的耐高溫強(qiáng)度和硬度，采用含碳量較高的復(fù)合材料作為爐篦材料，以此來(lái)提高爐篦的耐高溫時(shí)間，延長(zhǎng)爐篦的使用壽命。此外，還可對(duì)爐篦的結(jié)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化，增加爐篦的耐磨條數(shù)量，延長(zhǎng)爐篦的耐磨時(shí)間，降低爐篦的失效率。同時(shí)應(yīng)嚴(yán)格控制爐篦的運(yùn)作溫度，這是降低爐篦失效率最有效的方法。由于爐篦與灰層是直接接觸的，所以爐篦運(yùn)作溫度的高低取決于灰層的厚薄，增加灰層的厚度可使?fàn)t篦的運(yùn)作溫度降低；還可通過(guò)嚴(yán)格控制灰鎖的溫度，實(shí)現(xiàn)對(duì)爐篦運(yùn)作溫度的調(diào)節(jié)。

2.2 灰鎖上下閥軸填料失效的改進(jìn)措施

針對(duì)灰鎖上下閥軸填料失效可采取以下改進(jìn)措施予以解決：嚴(yán)格把控填料的質(zhì)量，務(wù)必保證填料質(zhì)量合規(guī)；提高潤(rùn)滑油的閃點(diǎn)，力求符合填料所需溫度；保證供油管的暢通，確保填料處油料的供應(yīng)；嚴(yán)格控制灰鎖的溫度，確保灰鎖溫度始終低于400℃，以確保填料處潤(rùn)滑膜的揮發(fā)和形成的動(dòng)態(tài)平衡；保證氣化爐開(kāi)車(chē)前，潤(rùn)滑泵處于開(kāi)啟狀態(tài)，而停車(chē)后潤(rùn)滑泵處于停止?fàn)顟B(tài)，使?jié)櫥芫€保持暢通；時(shí)常調(diào)整柱塞潤(rùn)滑油泵，保證供油量[4]。

2.3 煤質(zhì)對(duì)魯奇氣化爐連續(xù)穩(wěn)定運(yùn)行影響的改進(jìn)措施

對(duì)于煤質(zhì)對(duì)氣化爐的影響，主要改進(jìn)措施是：調(diào)整煤篩板的篩孔，將其改為80×80mm2，并對(duì)篩板進(jìn)行加密；加強(qiáng)對(duì)矸石的篩檢力度，避免矸石對(duì)氣化爐的穩(wěn)定運(yùn)行造成影響，以確保固定碳的質(zhì)量；完善儲(chǔ)煤場(chǎng)地建設(shè)，避免備用煤被雨雪淋濕；將煤進(jìn)行配比試燒，以確定優(yōu)質(zhì)煤進(jìn)入氣化爐；改革備煤除塵方式，用氣體狀噴洗替代噴淋水，保證備煤的干燥。通過(guò)采取以上改進(jìn)措施，大大提高煤質(zhì)，促進(jìn)氣化爐連續(xù)穩(wěn)定的運(yùn)行。

2.4 煤鎖液壓閥門(mén)內(nèi)漏對(duì)氣化爐穩(wěn)定運(yùn)行影響的改進(jìn)措施

針對(duì)充壓閥門(mén)和泄壓閥門(mén)內(nèi)漏的影響原因，可采取的具體措施有：加強(qiáng)對(duì)煤鎖閥門(mén)密封性的質(zhì)量檢驗(yàn)，增加氣化爐煤鎖閥門(mén)的耐高溫和高壓時(shí)長(zhǎng)；在煤鎖液壓閥門(mén)旁增加備用充氣管道，當(dāng)鎖液壓閥門(mén)出現(xiàn)內(nèi)漏時(shí)，在不耽誤補(bǔ)充氣壓的情況下，還可及時(shí)對(duì)內(nèi)漏閥門(mén)進(jìn)行更換，以保證氣化爐的連續(xù)穩(wěn)定運(yùn)行。另外，需不定期對(duì)煤鎖液壓閥門(mén)進(jìn)行安檢，確保煤鎖液壓閥門(mén)始終處于密封狀態(tài)[5]。

3 結(jié)語(yǔ)

魯奇氣化爐的長(zhǎng)周期穩(wěn)定運(yùn)行受一些影響因素的限制，無(wú)法完全發(fā)揮其煤炭氣化的功能，本文對(duì)影響魯奇氣化爐連續(xù)穩(wěn)定運(yùn)行的原因進(jìn)行探討，并提出相應(yīng)的改進(jìn)措施，如提高爐篦的耐高溫強(qiáng)度和硬度，采用含碳量較高的復(fù)合材料作為爐篦材料，以提高爐篦的耐高溫時(shí)間；嚴(yán)格把控填料的質(zhì)量，提高潤(rùn)滑油的閃點(diǎn)，嚴(yán)格控制灰鎖的溫度，延長(zhǎng)氣化爐的連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)周期；調(diào)整煤篩板的篩孔，對(duì)篩板進(jìn)行加密，完善儲(chǔ)煤場(chǎng)地建設(shè)，避免備用煤被雨雪淋濕，改革備煤除塵方式，用氣體狀噴洗替代噴淋水；在煤鎖液壓閥門(mén)旁增加備用充氣管道等等。通過(guò)這些改進(jìn)措施的實(shí)施，延長(zhǎng)魯奇氣化爐連續(xù)穩(wěn)定運(yùn)轉(zhuǎn)周期，提高運(yùn)轉(zhuǎn)效率，為企業(yè)創(chuàng)造更多的經(jīng)濟(jì)效益。

[1]王海貝.影響魯奇氣化爐連續(xù)穩(wěn)定運(yùn)行的原因分析[J]煤,2012,21(4):63.

[2]李雪平,宋軍麗,朱林,王東杰,劉志輝.保障氣化爐入孔安全穩(wěn)定運(yùn)行的幾點(diǎn)措施[J].廣州化工,2012(23):142.

[3]沈志強(qiáng),曹峰,李建峰.影響魯奇氣化爐連續(xù)運(yùn)行的原因分析[J].中國(guó)石油和化工標(biāo)準(zhǔn)與質(zhì)量,2012,33(13):26.

[4]張成.煤質(zhì)對(duì)魯奇氣化爐經(jīng)濟(jì)運(yùn)行的影響分析[J].中國(guó)化工貿(mào)易,2013(5):129.

[5]李旦.魯奇氣化工藝特點(diǎn)及影響其運(yùn)行的主要因素分析[J].科技創(chuàng)新與應(yīng)用,2013(25):145.