鲁奇炉运行周期及灰渣含碳量影响因素浅析
李伟杰
（云南解化清洁能源开发有限公司解化化工分公司，云南 开远 661600）
[摘 要] 针对云南解化清洁能源开发有限公司解化化工分公司气化炉运行周期短、灰渣含碳量高以及粗煤气品质较差的问题，进行了一次气化炉刨渣试验。结合炉内不同位置炉渣的取样分析数据，对鲁奇炉内部工艺状况作了深入地剖析和探究，找出了影响鲁奇炉运行周期、灰渣含碳量的主要因素，并提出相应的工艺优化措施和改进方案，从而为鲁奇炉的节能降耗改造和工艺操作优化提供参考与借鉴。
[关键词] 鲁奇炉；运行周期；灰渣含碳量；炉渣工业分析；燃料层分布；优化措施
[中图分类号] TQ546 [文献标志码] B [文章编号] 1004-9932（2018）01-0015-03
云南解化清洁能源开发有限公司解化化工分公司（以下简称公司）合成氨系统以小龙潭褐煤为生产原料，制气工艺采用固定床鲁奇炉加压气化技术，共有鲁奇加压气化炉16台。长期的生产实践表明，合成氨生产成本中，气化炉的各种物料消耗费用占比超过50%，即气化炉运行的稳定性和经济性在很大程度上决定着生产物料的消耗，也决定着企业的经济效益。由于种种原因，我公司鲁奇炉长期存在着运行周期短、气化效率低、灰渣含碳量高等问题。因此，延长气化炉的运行周期并进一步提高碳转化率是降低气化炉消耗的最有效的手段，将对降低合成氨生产成本产生积极的影响，对提高公司产品的市场竞争力具有非常重要的现实意义。为此，公司组织技术力量对鲁奇炉进行了一次炉内刨渣实践，旨在通过分析与研究，探索最适合装置实际情况的工艺操作优化与改造方案。
1 气化工艺状况简介
公司煤制氨系统原料煤气化工艺采用固定床鲁奇炉加压气化工艺，以小龙潭褐煤为原料，以3.2 MPa的过热蒸汽和2.85 MPa纯氧作为气化剂，在温度900～1 100 ℃下，原料煤与气化剂逆流接触，发生气化反应，连续制取粗煤气。
气化炉长周期、稳定运行是节能降耗和降低生产成本的重要条件，因为每次气化炉停炉熄火均不可避免地会造成一定物料浪费。而气化炉出现故障，有相当一部分原因在于工艺方面，如炉内火层被破坏、炉温异常、炉内结块、粗煤气中氧含量超标等。2013年公司合成氨系统气化装置的鲁奇炉就曾因工艺方面的原因停炉熄火106台次，平均单台炉熄火7次，每次熄火都会造成大量原料损耗，并产生较高的人工费用，造成很大的浪费。
灰渣含碳量作为气化炉运行中的一项重要指标，对公司合成氨系统的生产消耗和节能减排有着举足轻重的影响。长期以来，公司气化炉灰渣含碳量一直偏高，这也直接造成公司合成氨系统原料煤消耗高、生产成本高。2013年1—12月鲁奇炉灰渣含碳量分析数据分别为：11.09%、12.50%、11.67%、11.48%、13.61%、14.91%、13.83%、16.54%、17.43%、16.16%、16.05%、13.89%；平均值为14.10%。
粗煤气品质可以用于气化炉运行状况优劣的综合评价，尤其是粗煤气中的有效气含量，在很大程度上反映了气化炉的运行状况。而长期以来，我公司气化装置粗煤气存在CO2含量偏高、有效气含量低的问题，以2013年鲁奇炉产粗煤气为例，其各组分含量（平均值）如下：CO2 33.8%、O2 0.2%、CO 14.0%、CH4 13.0%、H2 38.1%、N2 0.9%。
上述气化炉工艺故障多、灰渣含碳量高以及粗煤气品质较差等问题，最终均可归结为气化炉运行状况欠佳。深入分析气化炉运行状况，对于准确查找气化炉工艺故障原因及改善工艺操作具有非常重要的意义。为此，公司安排了一次气化炉刨渣分析，旨在最大程度还原气化炉运行时炉内的实际状况，找出影响鲁奇炉运行周期、灰渣含碳量和粗煤气品质的主要因素。
更多内容详见《中氮肥》2018年第1期