摘要：煤气化技术是提高煤炭资源利用率，减少煤炭燃烧污染物排放的关键技术。当前，煤气化技术已然成为一种可持续、高效的加工工艺。本文从国内煤气化技术入手，对煤气化技术中鲁奇炉碎煤加压气化的应用和发展进行阐述，简单分析当前国内煤气化技术的运行现状，并对其未来发展提出创新建议。
关键词：现代煤化工；煤气化技术；鲁奇炉碎煤加压气化；发展趋势
1前言
社会经济水平的不断提高，最直接的影响是人们对能源需求的增加。但针对我国煤炭资源充足，天然气和石油等资源匮乏的现状，只有不断加大对煤炭资源的开采才能更好的缓解我国资源匮乏的现状。在煤炭资源开采和生产中，鲁奇气化炉作为其重要的设备之一，作用显著。但现实是，经过长期的使用，鲁奇气化炉会产生一定的问题和故障，因此提高鲁奇气化炉的稳定和连续运行是当前煤炭行业亟需解决的问题。
2鲁奇气化工艺
鲁奇气化工艺是一种自热式的气化工艺，它采用逆流移动床气化工艺技术对第三代鲁奇气化炉进行连续加压。鲁奇气化工艺以碎煤为原料，以氧气和蒸汽为气化剂，在一定的压力作用下，均匀分布的气化剂与碎煤在气化炉内部逆流接触，发生剧烈的化学反应，最终以粗煤气的形式从气化炉排出。排除的粗煤气温度高达400度，经冷却洗涤后，脱出大部分油分，送入处理设备，进行后续的深加工。煤的气化一般要经过干燥预热-干馏-气化-燃烧-成灰5个步骤。此外，在气化炉外部必须使用水夹套止水；必须严格控制气化炉炉壁温度，必要时使用中压蒸汽降温；必须以煤锁和灰锁作为煤和灰进出气化炉的通道。
3碎煤加压气化技术应用现状
鲁奇碎煤加压气化炉在我国的应用始于20世纪50年代，从前苏联转手进口，主要用于气化褐煤生产合成氨原料气。原云南解放军化肥厂是我国第1家采用碎煤加压气化炉的企业，炉型为第1代鲁奇炉。目前，云南解化集团拥有老鲁奇炉14台，其中1台改造为碎煤熔渣加压气化炉（BGL炉），2006年投料成功。20世纪80年代中期后，碎煤加压气化炉在我国得到了较大发展，天脊集团、兰州煤气厂、哈尔滨气化厂、河南义马等企业均有碎煤加压气化炉，主要用于生产城市煤气、合成氨、甲醇、二甲醚、天然气及煤间接液化等，其中：兰州煤气厂引进的5台Mark-Ⅱ型鲁奇炉主要用于生产城市煤气，由于用户所限，现已停产；哈尔滨气化厂于20世纪80年代末从原民主德国引进5台PKM型气化炉（相当于第3代鲁奇炉）；其余企业的炉型均为Mark-Ⅳ型碎煤加压气化炉。近几年，新建及在建碎煤加压气化装置（鲁奇炉）的企业主要有山西潞安、新疆广汇、内蒙古大唐国际克旗、新疆伊犁庆华、国电赤峰化肥、晋煤金石、大唐国际阜新、伊犁新天、河南晋煤天庆等，其中：大唐克旗的气化装置为世界首套操作压力4．0MPa的碎煤加压气化装置，于2012年5月投料试车成功；晋煤金石的碎煤加压气化装置的气化原料为晋城15号煤，目前已经投料成功，证明碎煤加压气化技术可单独处理晋城无烟块煤。目前，赛鼎工程公司在国内设计的碎煤加压气化炉已超过200套。
4影响鲁奇气化炉连续运行的主要影响因素
4.1煤质对气化炉的影响
煤质对气化炉的影响主要体现在灰熔点、机械强度、灰份、煤的变质程度等四大方面。灰熔点的高低直接影响到气化炉能否正常运行，灰熔点越高，所需的汽氧比就越低，蒸汽消耗就越低，成本也就越低。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆标准的燃烧层温度不得大于煤质灰熔点，而且还要控制在煤的软化温度以上；机械强度的大小关系到气化炉能否稳定运行，倘若煤的机械强度过低，在气化炉内就会极易被粉碎，从而使得床层阻力增大，出现气化炉排出物增多、气化炉偏烧等问题，严重时可导致气化炉安全事故的产生；灰份顾名思义，指的就是煤燃烧完后剩余的物质，灰份的含量与气化能力成反比关系，灰锁的操作次数与气化炉的稳定性也是如此；煤的变质程度与挥发粉的含量有密切联系，变质越严重的煤所含有的挥发分越多，因此在实际操作过程中，多选用挥发分产率指标低的无烟煤。
4.2系统密封对系统稳定运行的影响
当前，我国大部分气化炉的操作压力范围为2.85MPa-4.OMPa，系统密封的程度，严重影响到气化炉的运行周期。系统密封多采用填料密封与金属硬密封两种方式。选用填料密封需要用到煤灰锁控制阀、炉蓖等装置，在密封时必须考虑填料性能和填料安装质量，密封性好的系统能较大程度的延长气化炉的运行时间。选用金属硬密封需要用到煤锁下阀、灰锁上阀等设备，在密封作业时必须注意到操作温度、操作压力以及工作环境对气化炉运行周期的影响，采取相应的措施，在确保质量安全的基础上，最大程度的延长工作周期。然而，即使如此气化炉的最长运行时间也只有8个月，甚至有的还不到半年。因此，唯有研发出新技术和新型材料，方可加强系统的密封性，延长系统稳定运行时间。
4.3程序控制系统对气化炉稳定运行的影响
现如今，PLC煤灰锁控制系统已经在国内推广开来，该系统成功实现了煤灰锁的全自动控制。然而，PLC控制系统的稳定性还不够好，而且一些操作（气化炉开车、系统负荷调整等）仍需要人工协助才能完成。这就使得气化炉操作的机械化程度大大降低，操作的精确度也会出现偏差，往往造成气化炉运行不稳定或者停滞的问题，严重影响气化炉的正常运行。因此，务必要优化程序控制系统，确保气化炉安全稳定运行。
4.4系统的密封性对气化炉稳定运行的影响
系统的密封性很大程度上决定了气化炉的运行周期，正常的气化炉操作压力在2.85-4.0MPa之间。选择填料密封的有煤灰锁控制阀、炉蓖、填料质量、填料安装质量的好坏等都会直接影响到气化炉的运行时间。选用金属硬密封的有煤锁下阀、灰锁上阀，因操作温度高，操作压力多变，工作环境恶劣，其密封情况也决定了气化炉的运行周期的长短。虽然煤锁下阀和灰锁上阀已经采用了一系列增强强度的措施，但是最长的运行时间才只有8个月，短的仅仅1个月。更换煤锁下阀和灰锁上阀就必须要停车，严重的影响了气化炉的长周期运行，所以，有待于新技术的开发和新型材料的使用，增强密封性能，延长运行时间。
5鲁奇炉碎煤加压气化技术发展前景展望
5.1不断拓宽煤种及应用领域
随着国内新建鲁奇炉碎煤加压气化装置陆续建成投产，碎煤加压气化技术适用煤种及应用领域不断拓宽。晋煤金石藁城园区项目是首个采用碎煤加压气化技术来气化晋城高硫无烟煤的项目，目前短期试车成功，但仍需通过长周期运行来进一步优化工艺操作参数、提高单炉产气量和有效气体组分、发现并改进配套系统存在的问题。
5.2解决环保问题
碎煤加压气化和煤气冷却过程会产生一定数量的含有重焦油、轻焦油和酚的废水，对于废水的处理，特别是萃取石脑油后的废水处理、酚水处理，成为鲁奇炉发展的瓶颈。如何在考虑投资收益和环保处理兼顾的前提下解决鲁奇炉废水处问题，是今后的研究方向。
6结束语
我国煤气化技术正不断朝着多样化和多元化的方向发展，煤气化技术也在逐渐发展成为煤化工的龙头技术，装置规模和工程的技术水平也较从前有了很大的提高，随科技进步而出现的自主技术的开发促进了不同气化技术的发展，可适用于不同原料的不同气化炉以及不同热量回收方式。煤气化技术发展的最终目的是提高煤种的适应性，并朝着大规模、节能节水、集成不同技术的方向发展。
参考文献：
[1]贺百廷.煤气化技术的进展与选择分析[J].煤化工，2013（4）：1.
[2]汪寿建.国内外新型煤化工及煤气化技术发展动态分析[J].化肥设计，2011（1）：2
论文作者:张艳婷
论文发表刊物:《基层建设》2019年第10期
论文发表时间:2019/7/1
标签：气化炉论文; 技术论文; 操作论文; 填料论文; 系统论文; 煤灰论文; 周期论文; 《基层建设》2019年第10期论文;