煤质变化对鲁奇炉平稳运行的影响及对策

王瑞龙（内蒙古大唐国际克什克腾煤制天然气有限责任公司，内蒙古赤峰 025350）

煤质变化对鲁奇炉平稳运行的影响及对策

王瑞龙（内蒙古大唐国际克什克腾煤制天然气有限责任公司，内蒙古赤峰 025350）

近年来，我国经济发展带动了城镇生活及生产区域的重大变革，这些变革导致对能源形式的需求也发生了变化，以城市为例，煤、气、电等多种形式的能源相互掺杂；尤其是随着新能源的开发，导致我国煤气化工的快速发展，相应地，针对鲁奇炉的技改和生产工艺也在发展，我国虽然蕴含着丰富的煤炭资源，但正因为如此在出现市场变化的过程中，出于经济利益考虑会导致煤炭的来源、质量发生频繁变化。本文的研究内容，是根据针对鲁奇炉中加入煤质的变化，分析不同的煤质对气化过程的影响，并提出相应的策略。

鲁奇炉工艺；煤炭质量；鲁奇炉运行；解决策略

1 鲁奇炉运行的煤质指标综述

鲁奇炉作为一种典型的煤气发生炉，也是煤气化的主要装置，性能的发挥自然受到原料的影响。事实上，煤气化工业中对煤质的要求也是形成一定要求的，包括对煤质中的水分、灰分、挥发分和固定碳等内容。

以下对影响鲁奇炉正常运行的各种指标进行综述。

首先，煤质中水分含量的影响。本质上说，煤炭是植物经过碳化作用形成的矿物质，它的内部构造虽然简单，但是在形成过程中缠在这许多杂质，蕴含水分不足为奇。但是煤炭中的水分并不仅仅是单纯的自然水（外在水分），还包括内在水分、化合水。外在水分通过物理手段就可以与煤炭分离，如风干、晾晒等，即便是在室温的程度下，外在水分也是不断流失的。但是内在水分是吸附在煤炭内部的，通常是直径为0.001毫米的水分子，必须通过高温加热才能够蒸发（温度达到105摄氏度以上）。而煤炭的化合水是通过化学方式和矿物质结合，含量虽然很小，但是彻底清除掉就必须以更高的温度才行。

这一般来说，影响鲁奇炉运行的水分指标中，重点关注的是外在水分和内在水分，化合水由于过少不作为重要参考指标。

其次，煤质的灰分。灰分是一个学术名词，通常是指燃烧之后的残留物固体。例如煤炭经过燃烧之后，发生了物理反应和化学反应，有机成分经过煅烧之后变成了无机盐和氧化物，剩余的部分就成为灰分。可以简单地理解为，每天燃烧之后剩下的残渣。煤炭中的灰分和煤炭本身是紧密相连的，在高温之下，大部分矿物质都转化成了氧化物，例如氧化钙、氧化镁、氧化铝等物质。

再次，煤炭的挥发分。挥发分很显然是和灰分相对应的一个概念，在隔绝空气的高温环境下发生的挥发性，即固体直接转化为气体，这其中包括了每天的有机成分直接气化之后的产物，也包括水分产生的水蒸气以及其他盐类析出的二氧化碳。需要注意的是，煤炭在高温下发生的挥发分和挥发物质是两个概念，因为不是煤炭中固有的成分，而是在特定高温环境下分解的产物。

第四，煤炭的固定碳。固定碳，是在鲁奇炉中参与气化反应的基本成分，是指在经过挥发分之后，剩下的固体部分（焦渣），固体部分减去灰分，就是固定碳。

煤经热解出挥发分之后，剩下的不挥发物称为焦渣，焦渣减去灰分称为固定碳。不同煤种，固定碳含量不同。固定碳是参与气化反应的基本成分。

无机物，可以是锻烧后的残留物也可以是烘干后的剩余物。但灰分一定是某种物质中的固体部分而不是气体或液体部分。在高温时，发生一系列物理和化学变化，最后有机成分挥发逸散，而无机成分（主要是无机盐和氧化物）则残留下来，这些残留物称为灰分。计算公式如下：

FC=100-（M+A+V）；

其中FC为空气干燥煤质的固定碳含量，M为空气干燥煤质的水分含量，A为同等条件下的灰分含量，V为同等条件下的挥发分含量。

2 煤质对气体反映的影响及解决方法

除了上述四种（水分、灰分、挥发分和固定碳）影响指标之外，还有一些其他影响因素，例如煤质本身的颗粒大小、发热量等，都对鲁奇炉的运行有影响。以下根据分析原因，提出影响的鲁奇炉的应对措施。

水分的存在对煤炭本身是没有影响的，但是对于煤炭工业而言是有害无益的。

无论是内在水分、外在水分还是化和水，任何一种形式都会造成煤炭运输过程中的负荷增加，尤其是在较为寒冷或者煤矿环境复杂的地带，开采、运输都比较困难。例如，寒冷天气下外在水分和内在水分的作用下，煤矿发生凝结，开采装卸非常困难；储存过程中，煤炭中的水分极容易受到冷热影响，热胀冷缩的情况下，煤块容易破裂，堵塞筛孔，影响粉碎和筛分；再例如，水分比例过大的情况下倾倒入鲁奇炉，煤块会之粘附在炉体内部，粘附末煤。

一般利用鲁奇炉进行的煤气化工业操作，是通过加压气化的工艺进行的，对水分的含量有明确的要求；水分含量过高的煤质，往往挥发分比较高，受热逸出的过沉重导致煤块崩碎，造成鲁奇炉内的煤气含尘量正佳，同时水分过多的情况下也会造成热能转移过快，消耗大量能源。所以在鲁奇炉加压气化过程中，入炉之前煤炭要进行预处理，水分的含量控制在8%到10%。

相应的，煤质中的灰分、挥发分和固定碳无法预处理实现需求的效果，但也需要经过净煤过程，在一定范围内形成生产的便利条件。

［1］韩雪冬，谭井坤，姜殿臣，李钟模.煤质变化对气化炉运行的影响及防范措施［J］.贵州化工，2002，04：32-34.

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［3］刘瑛.煤种煤质变化对电厂安全经济运行的影响及对策［J］.攀枝花科技与信息，2008，04：42-48.

［4］张亮.煤质变化对锅炉安全经济运行的影响及应对措施［J］.科技资讯，2014，10：97.

王瑞龙，男，民族：蒙，籍贯：内蒙古赤峰市克什克腾旗，学位：学士学位，职称：助理工程师，研究方向：鲁奇炉工艺优化