张福亭，惠贵鹏，许军平，郭宁
（伊犁新天煤化工有限责任公司，新疆 伊宁835000）
［摘 要］某20×108 m3/a煤制天然气项目气化装置设有22台鲁奇碎煤加压气化炉，A、C气化框架各布置7台气化炉，B气化框架布置8台气化炉，近年来因原料煤粒度变化较大带来诸多问题。经分析与探讨，采取了一系列优化改进措施：针对原料煤粒度过大造成煤溜槽堵煤问题，通过强化原料煤采购合同管理、煤场增设破碎装置，改善了原料煤粒度，减少了煤溜槽因大块煤造成的堵煤；针对原料煤粒度偏小致气化炉[尤其是各气化框架（加煤）末端（气化）炉]运行参数不理想、废锅集水槽底部过滤器堵塞的问题，通过增加筛分楼弛张筛运行台数、改造落煤管、增设直通皮带、增大原料煤筒仓料位等措施，并加强生产管理，减少了气化炉入炉煤中的粉煤含量，减少了集水槽底部过滤器堵塞频率，改善了气化炉的运行参数（末端炉运行情况明显好转），保证了气化炉的安全、稳定、优质运行。
［关键词］碎煤加压气化炉；原料煤粒度；溜槽堵煤；集水槽底部过滤器堵塞；入炉煤粒度差；原因分析；优化措施；优化效果
［中图分类号］TQ546 ［文献标志码］B ［文章编号］1004-9932（2025）06-0009-04
0 引 言
随着煤化工产业的不断发展，据气化炉炉型的不同，产生了很多气化工艺，鲁奇碎煤加压气化工艺凭借其生产的粗煤气中甲烷含量高而广泛应用于煤制天然气项目及城市煤气联产甲醇、合成氨项目，同时副产的重芳烃、多元烃、轻烃以及混合酚等可综合利用，使产品多元化。鲁奇碎煤加压气化炉虽对煤种适应范围较广，但对原料煤的粒度、粘结性、热稳定性、灰熔点等指标也有一定的要求，原料煤煤质稳定与否是鲁奇碎煤加压气化炉能否长周期、满负荷、稳定运行的关键因素之一。
国内某公司20×108 m3/a煤制天然气项目于2017年3月投产，整体运行状况较好，2019年2月天然气（SNG）产量已达设计值。其气化装置选用鲁奇碎煤加压气化炉（属于一种自热式、移动床、逆流接触、连续气化、固态排渣气化工艺），设有22台气化炉（正常生产中十八开两备两维修），按3个气化框架布置，其中，A、C气化框架各设置7台气化炉，B气化框架设置8台气化炉；气化炉外壁设计压力4.6 MPa，内壁仅能承受0.15 MPa的压差，操作压力为4.0 MPa。针对近年来该公司因原料煤粒度变化较大影响气化炉运行的问题，经分析与探讨，采取了一系列优化改进措施，取得了较好的效果，保证了气化炉的安全稳定运行。以下对有关情况作一介绍。
1 碎煤加压气化装置工艺流程简介
该公司气化炉所需原料煤主要由上游配套煤矿供给，不足时由汽运（周边煤矿）煤进行补充。上游煤矿来煤由长输皮带输送至该公司筒仓内，经给煤机、带式输送机送至筛分楼煤仓（外购汽运煤由装载机运至受煤坑，与筒仓出煤按比例混合后送至筛分楼），再经弛张筛筛分后，将粒度8～100 mm的块煤输送至气化框架，经炉前筛进一步筛分后送至气化煤仓，最后经煤溜槽送至煤锁，继而加入气化炉内；筛分楼筛分出的粉煤则送至热电煤仓。
煤在碎煤加压气化炉内自上而下依次经过干燥、干馏、半焦气化、残焦燃烧、灰渣排出等物理化学过程，相应的气化过程自下而上分为灰层、燃烧层、气化层、干馏层、干燥（及预热层）等五个床层。来自空分装置的氧气与来自4.8 MPa蒸汽管网的蒸汽混合后，形成的气化剂通过气化炉底部旋转炉箅均匀分布在灰床上与灰渣换热，将1 000～1 100 ℃灰渣冷却至450 ℃左右，灰渣排入灰锁；加热后的气化剂则到达燃烧层与炭发生氧化反应，生成CO2与CO等并释放反应热；水蒸气、CO、CO2携带大量的反应热进入气化层，在气化层水蒸气开始大量分解，CO2被还原，煤气中CO与H2含量逐渐增加，然后炭与H2、CO与H2发生甲烷化反应，最终形成原始煤气；原始煤气到达干馏层，煤被上升的原始煤气加热至300～600 ℃时，煤中有机质开始软化形成半焦或焦炭、焦油，少量的H2、CO2、CO、H2S、NH3从煤中分解出来，在350～550 ℃区间CH4和C2+以上的烃类物从煤中逸出，在干馏层酚、萘等有机物也形成并分解出来；粗煤气继续上升到达干燥及预热层，与入炉的原料煤进一步换热，将煤的表面水分和吸附水分蒸发出来而进入粗煤气中。出气化炉的粗煤气经洗涤冷却器洗涤冷却、废热锅炉回收余热、粗煤气分离器分离煤气水后送至变换系统。
2 原料煤粒度过大造成煤溜槽堵煤
2.1 问题描述
气化装置原始开车以来，原料煤煤质一直很稳定，气化炉煤溜槽很少出现堵塞现象，只是受上游煤矿产能制约，系统一直无法满负荷运行，为此采购周边煤矿的块煤（汽运煤）掺烧，以满足生产需求。前期掺烧汽运煤时气化炉运行稳定，但一段时间后，操作人员发现B框架气化炉（以B2炉为例）在煤仓向煤锁加煤时，加煤时间超过200 s时仍未出现煤锁高料位，而正常生产时加煤时间只需120 s即会出现高料位。操作人员检查发现，从煤锁开始加煤，煤仓料位未出现下降趋势，初步判断煤溜槽可能出现堵塞，随即联系现场操作人员振动溜槽插板阀，却未听到溜槽下煤声音，确认溜槽堵塞，而此时气化炉顶部大法兰温度由160 ℃迅速涨至200 ℃，B2炉已出现缺煤现象，随即将B2炉氧负荷由5 740 m3/h（标态，下同）降至1 000 m3/h，现场关闭溜槽插板阀，打开手孔，发现溜槽内有几块条形大块煤形成架桥而造成堵塞，致使溜槽无法下煤。现场操作人员使用专用工具将溜槽疏通后，关闭手孔，打开插板阀，向煤锁重新加煤，并逐步恢复B2炉负荷。经现场检查发现，煤场汽运煤中含有大量的条形大块煤。为防止汽运煤在上煤过程中夹杂条形大块煤进入输煤系统而造成煤溜槽堵煤，需进行优化改进。
2.2 优化措施
1）煤场增设破碎装置，对汽运煤中的条形大块煤进行破碎，同时将煤场受煤坑筛网孔径由150 mm改为120 mm。
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