鲁奇加压气化炉的运行与技术改造

胡小光（内蒙古北控京泰能源有限公司，内蒙古 鄂尔多斯 010300）

鲁奇加压气化炉的运行与技术改造

胡小光（内蒙古北控京泰能源有限公司，内蒙古 鄂尔多斯 010300）

鲁奇炉是在煤化工业中重要的设备，也被看作是煤气化炉中的发生器。这种产自德国的工艺设备在世界范围内都得到了广泛地应用，上世纪五十年代，我国根据生产需求引入了鲁奇工艺，同时也开始了针对鲁奇工艺生产的探索和研究。本文中结合对山西某化肥企业对鲁奇炉的运行为研究对象，总结了国内鲁奇工艺加压气化炉的运行和改造现在，在发现问题的基础上给出解决建议。

鲁奇工艺；加压气化炉；技术改造；运行经验

我国引入鲁奇工艺是在上世纪五十年代，第一代鲁奇炉从苏联引入之后在较长的一段时间内没有进行技术改造方面的探索。这是因为建国初期的煤化工业几乎都是有苏联技术援建的，以碎煤加压气化为主要技术，国内几乎没有相关的技术人员。

上世纪七十年代以后，我国开始自主引入鲁奇炉工艺，并开始了针对中国煤化工业适应性的技术改造，鲁奇加压气化炉的最初作用是进行煤气生产，接旨到上世纪九十年代，我国已经有超过20台以上的鲁奇炉在运行，而内蒙、山西等产煤区域居多。

本文研究的基础是山西某化肥生产企业引进的MARK-Ⅳ型鲁奇炉，该鲁奇加压气化炉设备主要应用于合成氨的原料气生产。

1 鲁奇炉的设计结构和工艺原理

目前，我国鲁奇加压炉的改造方向，主要用于氨气和煤气的生产，应用于化肥生产、城市煤气供应等方面。虽然不同的生产企业对气化炉的结构改造不同，但在利用煤炭资源性质方面是相同，通过技术改造造成部件方面的差异，本文基于化肥生产过程进行研究。

1.1 鲁奇炉简介

鲁奇炉是德国鲁奇工程公司生产的煤气化装置，最早成形于十九世纪三十年代，鲁奇炉的是经过对多种煤炭资源测试试验后发明的煤气化装置。在最初采用燃烧值较低的褐煤进行实验，并取得了成功，在十九世纪50年代到70年代，鲁奇工程公司进行了一系列的改造，其中鲁奇Ⅳ型汽化炉的技术已经相当成熟，目前在国内应用的鲁奇炉设备大多是这一型号。

MARK-Ⅳ型中设置了炉箅，对气化的强度提升高，残渣形成少，技术更加先进；MARK-Ⅳ型鲁奇炉结构其他主要部件包括炉体、煤锁、膨胀冷凝器、洗涤冷却器等。

1.2 MARK-Ⅳ炉体介绍

炉体是鲁奇炉中最主要的部分，也是主要的反应部分，炉体的功能是均匀布煤、布气、除去灰尘，并保障加入的气化剂成分与煤粉充分的混合基础，进而发生物理升华反映，形成煤气。

鲁奇炉的炉体构造有两层，作用各不相同，从技术角度被称之为“双层水冷却夹套外壳”，其中外部的壳体用于承受高压，内层的夹套用来承受蒸汽通过产生的汽化炉床形成的层压力。从现实利用角度来说，这一部分是被技术改造的重点部分，不同的生产企业会根据夹套宽度和容积进行改造，用来调整外部压力和内部温度对炉体内气化反应的影响。

结合本文中研究的化肥企业而言，山西地区有很丰富的优质煤炭资源，但用于化肥生产的煤炭煤质不需要过好的燃烧值，过高的煤炭质量反而会加大后期废水的处理难度，通常煤质越好，里面掺杂的杂质就越多，有机废物就越南处理。

山西该化肥厂中的鲁奇炉炉体材质为WS2JE36型刚才，内部为HⅡ锅炉钢，主要应对的技术参数是压力值。颅内的煤分布器一般为固定的波斯曼套筒装置，这是因为炉箅的宝塔形状布气式采用了刮刀除灰烬装置，在进行刮除的过程中会对炉内壁产生损害；为了应对炉内粘连的情况，波斯曼套筒中添加了刷式搅拌器，通过外部的传送转动装置运行。

1.3 其他辅助装置

对于其他辅助装置的改造也是必要的，简单地说，辅助装置的改造是为了服务炉内正常运行，包括对煤斗、煤锁、灰斗和汽化炉出口等设备的改造。

以MARK-Ⅱ型鲁奇炉装置威力，在内部设置了灰锁膨胀冷静期，这一装置的功能是泄压和洗涤，而灰斗和煤斗作为在常压下使用的辅助设备部分，因为需要经常操作，在闭合装置和制动措施上更为简单，通过上下阀门的连接完成。在改造的过程中，依据操作需求，可以将原本鲁奇炉上方固定的法兰模式转换城卡箍型与汽化炉链接方式。

2 基于化肥生产中的鲁奇炉技术改造

鲁奇炉改造除了要考虑技术可行性之外，还要考虑的是经济可行性，即，在进行技术改造之后要维护设备的使用寿命不能够有大幅度的改变。这里所提到的改变，是指在满负荷运转的情况下出现故障的时间早晚和故障机率。通过多国内的诸多鲁奇炉观察数据分析，经常出现问题的部位加压气化炉出口位置，以及洗涤冷却器和汽化炉外部夹套部分。

2.1 鲁奇炉改造后的运行情况

本文中的研究对象是山西某化肥厂在上世纪八十年代末引进的鲁奇炉装置，排除掉调试和技改时间，实际运行时间为二十年。

在设计改造初期，由于设备的磨合期间以及加压气化炉操作的问题，出现了较长一段时间不稳定的情况，而近年来由于对碎煤加压气化技术的改造升级，以及我国社会对能源多样性的要求，鲁奇炉的工艺技术改造逐渐稳定，并投入了大规模的生产。该鲁奇炉设备的主要生产目的是氨类分类提取，用于化肥生产，就运行情况来看较为稳定，故障出现几率为10.3/千小时。

2.2 技术改造以及出现的问题

首先，在九十年代初期，该鲁奇炉设备进行了一次大型技术改进，积累在前期的问题得到了一次性解决。主要改进的地方是内层夹套和水循环装置。

改进的契机是在生产过沉重，加压气化炉的内夹套发生了破裂，企业被迫停产进行更换，在随即的整改过程各种发现炉内主体的夹套在压力承受和生产参数中存在很大的偏差，在改进之前，为了稳妥起见，化肥厂对其他同类企业出现的问题进行了调查，最终得出了改进夹套内鼓包是问题关键的结论

在与其他厂区汽化炉结构研究对比的基础上，企业开始寻求解决方法，最终锁定在了夹套中的水循环方式上，水循环方式存在不合理的情况，导致内部压力分别不均匀。在改造之后进行的运行考核中，反映良好，为了防范于未然，将其他设备中的内陆夹套水循环方式也进行了整改，目前运行的效果领好。

其次，针对驱动方式进行了改进。加压气化炉的驱动方式存在的问题在于，原本的液压马达动力采取了减速机和齿轮转动的方法，但这种方法过于复杂，结构不适合过于复杂的环境。驱动方式主要服务的对象是布煤系统和炉箅系统，如果驱动方式存在问题，不仅会造成这两部分的正常工作，同时还会影响整个系统的连续性。改进的技术方向是取消液压泵的马达动力方式，采取变频电机作为驱动动力，这样不仅可以减少故障出现的几率，同时也可以快速方便的布局设备，加速整个生产环境的整体效率。

3 结语

鲁奇加压炉目前的技术改造方向，是为了服务正常运转，并不涉及针对产能提高的部分。例如，为了适应鲁奇炉自身的生产需求，对煤质的控制很比较严格的，否则会损坏设备，也会造成较大的环境污染；现阶段用以解决煤质不适应的问题，主要将工作放在预处理阶段，而这一过程也同样会造成成本上升和后期环境污染治理等问题，本质上说，是对生产工艺的负面改造，这与技术改进的初衷是相违背的。

就煤质而言，适用于鲁奇炉使用的为褐煤一类弱粘性煤质，这是因为鲁奇炉内部对沾黏性较强的煤质容易形成干结，煤气形成不充分，残渣中含有较多的焦油和轻油不易排出等缘故。这种以原料使用设备的方法是亟待改进的，很大程度上限制了煤气化工业的发展。

同时，作为一种煤化工业主要使用的设备，鲁奇工艺的应用范围还是过于狭窄，在化肥产品的生产中主要用于合成氨，对于规模较小的企业而言成本太高，应该从炉内加工和产品处理等多个方面，进行联动性技术改造，增加整个工艺的可行性。

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姓名：胡小光，性别：男，汉族，籍贯：内蒙古五原县，学位：工学学士，职称：助理工程师，研究方向：碎煤加压气化