鲁奇气化炉运行与维护

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1、鲁奇气化炉运行与维护鲁奇煤气化技术鲁奇炉加压气化是加压固定床气化的代表，是世界上最早采用的加压气化法，属第一代煤气化工艺。该法由德国鲁奇公司首先提出，并于1936投产，技术成熟可靠，是目前世界上建厂数量最多的煤气化技术。八十年代以来，我国已引进多套现代化鲁奇气化装置，在设计、安装和运行方面均已取得丰富经验。一、鲁奇气化技术特点1.优点（1）工艺技术成熟、先进、可靠，在大型煤气化技术中投资相对较少。（2）煤种适应性广，但对煤的黏结性和灰熔点有一定要求。（3）加压气化，生产能力大，并且高压煤气可进行长

2、距离输送。一、鲁奇气化技术特点2.主要缺点（1）出炉煤气中含焦油、酚等，污水处理和煤气净化工艺复杂、流程长、设备多，炉渣含碳5%左右。（2）水蒸汽消耗量大，但蒸汽分解率低，一般蒸汽分解率为40%，造成气化废水较多，后续煤气水分离负荷较重。（3）气化炉结复杂，炉内设有搅拌器和煤分布器、炉箅等转动设备，制造和维修费用大。二、鲁奇煤气化基本原理原料煤由煤锁通过煤分布器进入到气化炉中，并与气化剂逆流流动，原料由上往下，气化剂由下而上，逐渐完成煤碳由固态向气态的转化。随着反应的进行反应热的放出或吸收，使料层

3、纵向温度分布不均匀，根据料层各区域的不同的反应特征，大致将料层分为以下六层：灰渣层、燃烧层、气化层、干馏层、干燥层、空层。1．气化炉内料层分布二、鲁奇煤气化基本原理该层位于料层的最底部。该层中碳基本耗尽，气化反应已经结束，因而温度急剧下降。灰渣层保护了气化炉底部炉篦不被灼热的碳层烧坏或变形，同时对刚入炉的气化剂起到了气体分布和预热作用。在该层内主要进行碳的氧化反应，即反应，生成大量的二氧化碳和少量一氧化碳，该反应是强放热反应，释放出的热供给其他各层反应需求。（1）灰渣层（2）燃烧层（氧化层）该层是

4、主要生成煤气组分的层带，又可分为还原层和甲烷层。在还原层中氧气已全部消耗，因此在此层中主要发生还原反应。水蒸汽开始大量分解，二氧化碳被还原，一氧化碳、氢气量增加，二氧化碳和水蒸汽量逐步减少。该反应层进行的还原反应为吸热反应，因而上部料层温度逐渐下降。在甲烷层中进行的主要反应是碳与氢及一氧化碳和氢之间生成甲烷的反应，生成甲烷的速度比氧化层和还原层反应速度小的多。因此可以通过该层厚度的调整不来调节煤气中甲烷的含量。（3）气化层二、鲁奇煤气化基本原理是指气化炉内煤层顶部空间区域，来自底部各层的气体在这里

5、充分混合，保证了气化炉出口煤气组成连续均匀。（4）干馏层在干馏层内主要发生煤的热解反应，生成的烃类、焦油、酚、氨等挥发分进入气化炉顶部空间，剩下的焦炭或半焦成为下部反应层的反应原料。（5）干燥层在该层内，入炉原料煤在上升热煤气流的对流传热作用下，失去外在水分并逐渐升温（6）空层二、鲁奇煤气化基本原理2．气化炉内各层主要反应二、鲁奇煤气化基本原理三、鲁奇煤气化主要操作条件及影响因素1．压力随着气化压力的升高，有利于气体体积缩小的反应进行，煤气中的CH4和CO2含量增加，煤气的热值提高。煤气组成随气化

6、压力的变化如图所示。（1）压力对煤气组成及煤气产率的影响在鲁奇加压气化过程中生产操作压力是气化工艺过程中的一个重要控制参数，气化压力对于煤气的组成、煤气产率、蒸汽消耗量、氧气消耗量以及气化炉生产能力都有不同程度的影响。随着气化压力的升高，煤气组成中，大分子物质CH4和CO2比例增多，小分子物质CO和H2减少，从而使得煤气总体积减少，煤气的产率降低。（2）压力对煤气产率的影响三、鲁奇煤气化主要操作条件及影响因素随着压力升高，甲烷化反应增多，放出的热量增多，供给整个气化炉热量需求，从而可降低碳燃烧反应

7、的热量供给，使得氧气的消耗量降低。随着压力升高，甲烷化反应增多，甲烷中的氢主要来自于气化剂水蒸汽，因而，水蒸汽的绝对消耗量增多，但加压却抑制了反应向正反应方向进行，从而降低了水蒸汽的绝对分解率。（3）压力对氧气和水蒸汽消耗量的影响（4）压力对气化炉生产能力的影响随着压力的升高，气体的扩散速度和反应速率均加快，使得气化炉的生产能力提高，通常，加压气化的生产能力是常压气化生产能力的倍。三、鲁奇煤气化主要操作条件及影响因素三、Shell煤气化主要操作条件及影响因素2．温度气化温度对气化过程的热力学和动力

8、学均产生影响，生产证明提高操作温度是强化生产的最重要手段，可减少投资，降低成本（1）温度对煤气组成的影响升高温度，有利于吸热反应的进行，因此，煤气中H2和CO的含量增大，而CH4和CO的含量减小。如图所示。升高温度，提高了气化反应的反应速率，并使得碳的燃烧反应进行的更加充分，碳转化率提高，从而提高了气化炉的生成能力。虽然提高温度对强化气化过程是有利的，但鲁奇炉气化温度却受到设备和排渣的制约。鲁奇气化炉内结构比较复杂，炉内设有搅拌器、煤分布器、炉箅等转动设备。气化温度过高容易造成这些