胡小光（內(nèi)蒙古北控京泰能源有限公司，內(nèi)蒙古 鄂爾多斯 010300）

魯奇加壓氣化爐的運行與技術(shù)改造

胡小光（內(nèi)蒙古北控京泰能源有限公司，內(nèi)蒙古 鄂爾多斯 010300）

魯奇爐是在煤化工業(yè)中重要的設(shè)備，也被看作是煤氣化爐中的發(fā)生器。這種產(chǎn)自德國的工藝設(shè)備在世界范圍內(nèi)都得到了廣泛地應(yīng)用，上世紀五十年代，我國根據(jù)生產(chǎn)需求引入了魯奇工藝，同時也開始了針對魯奇工藝生產(chǎn)的探索和研究。本文中結(jié)合對山西某化肥企業(yè)對魯奇爐的運行為研究對象，總結(jié)了國內(nèi)魯奇工藝加壓氣化爐的運行和改造現(xiàn)在，在發(fā)現(xiàn)問題的基礎(chǔ)上給出解決建議。

魯奇工藝；加壓氣化爐；技術(shù)改造；運行經(jīng)驗

我國引入魯奇工藝是在上世紀五十年代，第一代魯奇爐從蘇聯(lián)引入之后在較長的一段時間內(nèi)沒有進行技術(shù)改造方面的探索。這是因為建國初期的煤化工業(yè)幾乎都是有蘇聯(lián)技術(shù)援建的，以碎煤加壓氣化為主要技術(shù)，國內(nèi)幾乎沒有相關(guān)的技術(shù)人員。

上世紀七十年代以后，我國開始自主引入魯奇爐工藝，并開始了針對中國煤化工業(yè)適應(yīng)性的技術(shù)改造，魯奇加壓氣化爐的最初作用是進行煤氣生產(chǎn)，接旨到上世紀九十年代，我國已經(jīng)有超過20臺以上的魯奇爐在運行，而內(nèi)蒙、山西等產(chǎn)煤區(qū)域居多。

本文研究的基礎(chǔ)是山西某化肥生產(chǎn)企業(yè)引進的MARK-Ⅳ型魯奇爐，該魯奇加壓氣化爐設(shè)備主要應(yīng)用于合成氨的原料氣生產(chǎn)。

1 魯奇爐的設(shè)計結(jié)構(gòu)和工藝原理

目前，我國魯奇加壓爐的改造方向，主要用于氨氣和煤氣的生產(chǎn)，應(yīng)用于化肥生產(chǎn)、城市煤氣供應(yīng)等方面。雖然不同的生產(chǎn)企業(yè)對氣化爐的結(jié)構(gòu)改造不同，但在利用煤炭資源性質(zhì)方面是相同，通過技術(shù)改造造成部件方面的差異，本文基于化肥生產(chǎn)過程進行研究。

1.1 魯奇爐簡介

魯奇爐是德國魯奇工程公司生產(chǎn)的煤氣化裝置，最早成形于十九世紀三十年代，魯奇爐的是經(jīng)過對多種煤炭資源測試試驗后發(fā)明的煤氣化裝置。在最初采用燃燒值較低的褐煤進行實驗，并取得了成功，在十九世紀50年代到70年代，魯奇工程公司進行了一系列的改造，其中魯奇Ⅳ型汽化爐的技術(shù)已經(jīng)相當成熟，目前在國內(nèi)應(yīng)用的魯奇爐設(shè)備大多是這一型號。

MARK-Ⅳ型中設(shè)置了爐箅，對氣化的強度提升高，殘渣形成少，技術(shù)更加先進；MARK-Ⅳ型魯奇爐結(jié)構(gòu)其他主要部件包括爐體、煤鎖、膨脹冷凝器、洗滌冷卻器等。

1.2 MARK-Ⅳ爐體介紹

爐體是魯奇爐中最主要的部分，也是主要的反應(yīng)部分，爐體的功能是均勻布煤、布氣、除去灰塵，并保障加入的氣化劑成分與煤粉充分的混合基礎(chǔ)，進而發(fā)生物理升華反映，形成煤氣。

魯奇爐的爐體構(gòu)造有兩層，作用各不相同，從技術(shù)角度被稱之為“雙層水冷卻夾套外殼”，其中外部的殼體用于承受高壓，內(nèi)層的夾套用來承受蒸汽通過產(chǎn)生的汽化爐床形成的層壓力。從現(xiàn)實利用角度來說，這一部分是被技術(shù)改造的重點部分，不同的生產(chǎn)企業(yè)會根據(jù)夾套寬度和容積進行改造，用來調(diào)整外部壓力和內(nèi)部溫度對爐體內(nèi)氣化反應(yīng)的影響。

結(jié)合本文中研究的化肥企業(yè)而言，山西地區(qū)有很豐富的優(yōu)質(zhì)煤炭資源，但用于化肥生產(chǎn)的煤炭煤質(zhì)不需要過好的燃燒值，過高的煤炭質(zhì)量反而會加大后期廢水的處理難度，通常煤質(zhì)越好，里面摻雜的雜質(zhì)就越多，有機廢物就越南處理。

山西該化肥廠中的魯奇爐爐體材質(zhì)為WS2JE36型剛才，內(nèi)部為HⅡ鍋爐鋼，主要應(yīng)對的技術(shù)參數(shù)是壓力值。顱內(nèi)的煤分布器一般為固定的波斯曼套筒裝置，這是因為爐箅的寶塔形狀布氣式采用了刮刀除灰燼裝置，在進行刮除的過程中會對爐內(nèi)壁產(chǎn)生損害；為了應(yīng)對爐內(nèi)粘連的情況，波斯曼套筒中添加了刷式攪拌器，通過外部的傳送轉(zhuǎn)動裝置運行。

1.3 其他輔助裝置

對于其他輔助裝置的改造也是必要的，簡單地說，輔助裝置的改造是為了服務(wù)爐內(nèi)正常運行，包括對煤斗、煤鎖、灰斗和汽化爐出口等設(shè)備的改造。

以MARK-Ⅱ型魯奇爐裝置威力，在內(nèi)部設(shè)置了灰鎖膨脹冷靜期，這一裝置的功能是泄壓和洗滌，而灰斗和煤斗作為在常壓下使用的輔助設(shè)備部分，因為需要經(jīng)常操作，在閉合裝置和制動措施上更為簡單，通過上下閥門的連接完成。在改造的過程中，依據(jù)操作需求，可以將原本魯奇爐上方固定的法蘭模式轉(zhuǎn)換城卡箍型與汽化爐鏈接方式。

2 基于化肥生產(chǎn)中的魯奇爐技術(shù)改造

魯奇爐改造除了要考慮技術(shù)可行性之外，還要考慮的是經(jīng)濟可行性，即，在進行技術(shù)改造之后要維護設(shè)備的使用壽命不能夠有大幅度的改變。這里所提到的改變，是指在滿負荷運轉(zhuǎn)的情況下出現(xiàn)故障的時間早晚和故障機率。通過多國內(nèi)的諸多魯奇爐觀察數(shù)據(jù)分析，經(jīng)常出現(xiàn)問題的部位加壓氣化爐出口位置，以及洗滌冷卻器和汽化爐外部夾套部分。

2.1 魯奇爐改造后的運行情況

本文中的研究對象是山西某化肥廠在上世紀八十年代末引進的魯奇爐裝置，排除掉調(diào)試和技改時間，實際運行時間為二十年。

在設(shè)計改造初期，由于設(shè)備的磨合期間以及加壓氣化爐操作的問題，出現(xiàn)了較長一段時間不穩(wěn)定的情況，而近年來由于對碎煤加壓氣化技術(shù)的改造升級，以及我國社會對能源多樣性的要求，魯奇爐的工藝技術(shù)改造逐漸穩(wěn)定，并投入了大規(guī)模的生產(chǎn)。該魯奇爐設(shè)備的主要生產(chǎn)目的是氨類分類提取，用于化肥生產(chǎn)，就運行情況來看較為穩(wěn)定，故障出現(xiàn)幾率為10.3/千小時。

2.2 技術(shù)改造以及出現(xiàn)的問題

首先，在九十年代初期，該魯奇爐設(shè)備進行了一次大型技術(shù)改進，積累在前期的問題得到了一次性解決。主要改進的地方是內(nèi)層夾套和水循環(huán)裝置。

改進的契機是在生產(chǎn)過沉重，加壓氣化爐的內(nèi)夾套發(fā)生了破裂，企業(yè)被迫停產(chǎn)進行更換，在隨即的整改過程各種發(fā)現(xiàn)爐內(nèi)主體的夾套在壓力承受和生產(chǎn)參數(shù)中存在很大的偏差，在改進之前，為了穩(wěn)妥起見，化肥廠對其他同類企業(yè)出現(xiàn)的問題進行了調(diào)查，最終得出了改進夾套內(nèi)鼓包是問題關(guān)鍵的結(jié)論

在與其他廠區(qū)汽化爐結(jié)構(gòu)研究對比的基礎(chǔ)上，企業(yè)開始尋求解決方法，最終鎖定在了夾套中的水循環(huán)方式上，水循環(huán)方式存在不合理的情況，導(dǎo)致內(nèi)部壓力分別不均勻。在改造之后進行的運行考核中，反映良好，為了防范于未然，將其他設(shè)備中的內(nèi)陸夾套水循環(huán)方式也進行了整改，目前運行的效果領(lǐng)好。

其次，針對驅(qū)動方式進行了改進。加壓氣化爐的驅(qū)動方式存在的問題在于，原本的液壓馬達動力采取了減速機和齒輪轉(zhuǎn)動的方法，但這種方法過于復(fù)雜，結(jié)構(gòu)不適合過于復(fù)雜的環(huán)境。驅(qū)動方式主要服務(wù)的對象是布煤系統(tǒng)和爐箅系統(tǒng)，如果驅(qū)動方式存在問題，不僅會造成這兩部分的正常工作，同時還會影響整個系統(tǒng)的連續(xù)性。改進的技術(shù)方向是取消液壓泵的馬達動力方式，采取變頻電機作為驅(qū)動動力，這樣不僅可以減少故障出現(xiàn)的幾率，同時也可以快速方便的布局設(shè)備，加速整個生產(chǎn)環(huán)境的整體效率。

3 結(jié)語

魯奇加壓爐目前的技術(shù)改造方向，是為了服務(wù)正常運轉(zhuǎn)，并不涉及針對產(chǎn)能提高的部分。例如，為了適應(yīng)魯奇爐自身的生產(chǎn)需求，對煤質(zhì)的控制很比較嚴格的，否則會損壞設(shè)備，也會造成較大的環(huán)境污染；現(xiàn)階段用以解決煤質(zhì)不適應(yīng)的問題，主要將工作放在預(yù)處理階段，而這一過程也同樣會造成成本上升和后期環(huán)境污染治理等問題，本質(zhì)上說，是對生產(chǎn)工藝的負面改造，這與技術(shù)改進的初衷是相違背的。

就煤質(zhì)而言，適用于魯奇爐使用的為褐煤一類弱粘性煤質(zhì)，這是因為魯奇爐內(nèi)部對沾黏性較強的煤質(zhì)容易形成干結(jié)，煤氣形成不充分，殘渣中含有較多的焦油和輕油不易排出等緣故。這種以原料使用設(shè)備的方法是亟待改進的，很大程度上限制了煤氣化工業(yè)的發(fā)展。

同時，作為一種煤化工業(yè)主要使用的設(shè)備，魯奇工藝的應(yīng)用范圍還是過于狹窄，在化肥產(chǎn)品的生產(chǎn)中主要用于合成氨，對于規(guī)模較小的企業(yè)而言成本太高，應(yīng)該從爐內(nèi)加工和產(chǎn)品處理等多個方面，進行聯(lián)動性技術(shù)改造，增加整個工藝的可行性。

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姓名：胡小光，性別：男，漢族，籍貫：內(nèi)蒙古五原縣，學(xué)位：工學(xué)學(xué)士，職稱：助理工程師，研究方向：碎煤加壓氣化