第一代鲁奇炉在褐煤加压气化中的运行状况及技术改进.docx

第39卷第3期YunnanChemicalTechnologyVol．39，No．3doi:10．3969/j．issn．1004-275X．2012．03．014·设备技改·第一代鲁奇炉在褐煤加压气化中的运行状况及技术改进王朝文(云南解化化工分公司，云南开远661600)摘要:介绍了国内首套自行设计利用劣质褐煤加压气化制氨工艺鲁奇炉运行的状况及出现的问题。总结了自1972年以来，第一代鲁奇炉在运行中存在的主要问题及相应的技术改造状况，并对鲁奇炉运行存在的问题及发展方向进行了分析和展望。关键词:第一代鲁奇炉;褐煤;煤气化;煤化工中图分类号:TQ545文献标识码:A文章编号:1004-275X(2012)03-0049-07云南解化化工分公司是1958年建设的国内第一批中型氮肥企业，现有生产能力为:褐煤制氨40万t/a，褐煤制二甲醚15万t/a。褐煤制氨气化炉为第一代鲁奇炉加压气化炉，褐煤制二甲醚气化炉为熔渣气气炉(15万t/a二甲醚装置2008年建成投产)。合成氨生产装置由国内自行设计，1974年正式投入生产，为我国以鲁奇炉为气化装置生产合成氨的第一套装置。鉴于当时的条件，资金投入少，设计起点低，关键气化设备———鲁奇炉设备问题较多，造成设备运行周期短，制约了生产的进一步发展。炉的辅助设备由煤斗、煤锁、灰锁、气化炉出口的文丘里洗涤器等组成。煤锁与灰锁均为承受0～2．5MPa循环载荷的压力容器，灰锁还承受400℃的高温。煤锁与灰锁通过法兰与气化炉联接，经上下阀的开或闭，与其他阀门配合使用实现将煤加入到气化炉内并将灰排出。煤锁、灰锁的上下阀均为锥形阀门，线线密封;它们表面堆焊硬质合金，以保证在关闭时密封良好。煤、灰锁的上下锥形阀是气化炉运行的关键部件，灰锁的上下锥形阀工作环境还比较恶劣，它们的使用寿命和操作状况直接影响着气化炉运行率。灰锁结构如图1所示。11．1鲁奇炉构造与工艺原理1．2鲁奇炉工艺原理鲁奇炉加压气化实际上是以部分碳与氧气燃鲁奇炉构造我公司使用的鲁奇加压气化炉为第一代鲁奇烧，将反应热提供给水蒸汽与碳、二氧化碳等吸热反应(也伴随有碳与水蒸汽、碳与氢等生成甲烷的放热反应)。这些反应产生了H2、CO、CH4、CO2等气体，即粗煤气。炉内的工艺过程为:原料煤由煤锁加入气化炉后，在约2．50MPa压力下，煤自上而下依次经过干燥层、干馏层、气化层(或称还炉，它由炉体、煤锁、灰锁及辅助设备组成。炉体为带水冷夹套的压力容器，材质相当于国内20g。炉体的主要功能是布煤、布气、除灰，使气化剂与煤均匀接触发生化学反应生产粗煤气。炉内件核心部件为炉篦部分，炉篦为塔式结构。在炉篦的底部装有刮刀，以便将气化后的灰渣排出。鲁奇收稿:2012-03-19作者简介:王朝文(1968-)，男，工程师，主要从事煤化工的生产管理。·50·云南化工2012年第3期原层)，到达燃烧层。同时，煤中的残留碳与自下而上进入的气化剂中的氧气发生燃烧反应，反应的灰渣将热量传递给逆流而上的气化剂后由炉篦排至灰锁。气化剂自下而上在燃烧层中氧气全部参与反应，然后进入气化层。在气化层中水蒸汽与碳、CO2反应生成了H2、CO、CH4、有机物、焦油等组分后在气化炉上部进入洗涤冷却器，即产生了粗煤气。粗煤气经洗涤冷却除尘回收热量后送后序工段加工。靠近气化炉内壁的煤与气将部分热量传递给夹套中的锅炉水，产生饱和蒸汽，此蒸汽返回炉内做为气化剂，从而减少了外供过热蒸汽量。如图2所示。图1灰锁结构示意图Figure1Ashlockstructurediagram王朝文:第一代鲁奇炉在褐煤加压气化中的运行状况及技术改进·51·2012年第3期图2鲁奇炉制氨工艺流程图Figure2FlowdiagramoLurgiFurnaceforammoniaprocess的填料泄漏问题，使大轴密封漏气的现象得到彻底解决。2运行情况及技术改造2．1存在的问题我公司褐煤制氨于1974年投产运行，并不断进行技术改造。但灰锁充卸压管易磨损，传动主轴、灰锁上阀横轴填料易泄漏，主轴轴套、止推轴承无油润滑易磨损，汽包液位计易损坏，灰锁煤锁上下阀易泄漏，煤锁阀芯易脱落等问题一直没有取得显著成效。2．2原因分析及改进措施2．2．1主轴密封针对加压气化炉转动轴由于密封条件恶劣，造成漏气严重，多次发生爆炸着火事故的问题，将轴密封由机械密封改为聚四氟乙烯填料密封。大轴与填料接合部分堆焊A312不锈钢焊层，有效解决了填料部位因麻点腐蚀轴表面损伤产生2．2．2灰锁上下阀灰锁的作用是将气化炉压力状态下的灰经灰锁降到常压后排出，以维持气化炉的连续运转生产。灰锁工作环境恶劣，工作温度达400℃左右，且经常处于灰渣、灰蒸汽、煤气的腐蚀和冲刷环境中。当排灰时，上阀关闭即与气化炉隔离，阀芯与阀座之间的线密封要承受2．5MPa的高压。密封面有泄漏时