三、鲁奇煤气化主要操作条件及影响因素 （2）温度对气化炉生产能力的影响 升高温度，提高了气化反应的反应速率，并使得碳 的燃烧反应进行的更加充分，碳转化率提高，从而提高 了气化炉的生成能力。 虽然提高温度对强化气化过程是有利的，但鲁奇炉 气化温度却受到设备和排渣的制约。鲁奇气化炉内结构 比较复杂，炉内设有搅拌器、煤分布器、炉箅等转动设 备。气化温度过高容易造成这些设备的损坏；鲁奇气化 炉是固态排渣气化炉，气化温度过高容易灰渣熔融并黏 结成块，造成排灰不畅。因此，鲁奇气化炉的操作温度 应该是在保证灰不熔融成渣的基础上，维持足够高的温 度以保证煤完全气化，目前工业运行的鲁奇气化炉一般 为1000℃~ 1150℃。
三、鲁奇煤气化主要操作条件及影响因素
（2）压力对煤气产率的影响
随着气化压力的升 高，煤气组成中，大分 子物质CH4和CO2比例 增多，小分子物质CO 和H2减少，从而使得煤 气总体积减少，煤气的 产率降低。
三、鲁奇煤气化主要操作条件及影响因素 （3）压力对氧气和水蒸汽消耗量的影响 随着压力升高，甲烷化反应增多，放出的热量增 多，供给整个气化炉热量需求，从而可降低碳燃烧反 应的热量供给，使得氧气的消耗量降低。 随着压力升高，甲烷化反应增多，甲烷中的氢主 要来自于气化剂水蒸汽，因而，水蒸汽的绝对消耗量 增多，但加压却抑制了反应 向正反应方向进行，从而 降低了水蒸汽的绝对分解率。 （4）压力对气化炉生产能力的影响 随着压力的升高，气体的扩散速度和反应速率均 加快，使得气化炉的生产能力提高，通常，加压气化 的生产能力是常压气化生产能力的 倍。
二、鲁奇煤气化基本原理 2．气化炉内各层主要反应
三、鲁奇煤气化主要操作条件及影响因素 1．压力 在鲁奇加压气化过程中生产操作压力是气化工艺 过程中的一个重要控制参数，气化压力对于煤气的组 成、煤气产率、蒸汽消耗量、氧气消耗量以及气化炉 生产能力都有不同程度的影响。 （1）压力对煤气组成及煤气产率的影响 随着气化压力的升高， 有利于气体体积缩小的反应 进行，煤气中的CH4和CO2 含量增加，煤气的热值提高。 煤气组成随气化压力的变化 如图所示。
三、Shell煤气化主要操作条件及影响因素 3．汽氧比 汽氧比是指气化剂中水蒸汽与氧气的组成比例，改变 汽氧比的过程实际是调整和控制气化温度的过程。在鲁奇 气化炉中，氧气的用量会影响燃烧层厚度，一般应根据气 化炉的生产负荷进行调整。而汽氧比的调整主要是调整气 化剂中水蒸汽的用量。在气化过程中，水蒸汽的用量是过 量的，一方面，可以促进水蒸汽分解反应向正反应方向进 行；另一方面，水蒸汽的温度比气化层温度低的多，加入 过量的水蒸汽相当于加入了“冷却剂”。因此，汽氧比提 高，气化温度降低；反之，则上升。 汽氧比过大会使得气化温度降低，从而使得碳转化率、 有效气体产率、气化强度等气化指标都下降，而且，过多 的蒸汽不能分解，会使得煤气中蒸汽含量增加，增加了后 续煤气水分离的负荷，因此，应保证燃烧层最高温度低于 灰熔点的前提下，维持较低的汽氧比。
化工艺复杂、流程长、设备多，炉渣含碳5 %左右。 （2）水蒸汽消耗量大，但蒸汽分解率低，一般蒸汽 分解率为40%，造成气化废水较多，后续煤气水分离 负荷较重。
（3）气化炉结复杂，炉内设有搅拌器和煤分布器、
炉箅等转动设备，制造和维修费用大。
二、鲁奇煤气化基本原理 1．气化炉内料层分布 原料煤由煤锁通过煤分 布器进入到气化炉中，并与 气化剂逆流流动，原料由上 往下，气化剂由下而上，逐 渐完成煤碳由固态向气态的 转化。随着反应的进行反应 热的放出或吸收，使料层纵 向温度分布不均匀，根据料 层各区域的不同的反应特征， 大致将料层分为以下六层： 灰渣层、燃烧层、气化层、 干馏层、干燥层、空层。
三、Shell煤气化主要操作条件及影响因素 2．温度 气化温度对气化过程的热力学和动力学均产生影响， 生产证明提高操作温度是强化生产的最重要手段，可减 少投资，降低成本 （1）温度对煤气组成的影响 升高温度，有利于 吸热反应的进行，因此， 煤气中H2和CO的含量增 大，而CH4和CO的含量 减小。如图所示。
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五、鲁奇气化炉主要设备 4．煤锁 煤锁是用于向气化炉内间歇加煤的压力容器，它通 过泄压、充压循环将存在于常压煤仓中的原料煤加入高 压的气化炉内。煤锁包括两部分：煤溜槽，煤锁及煤锁 下五、鲁奇气化炉主要设备 5．灰锁 灰锁是将气化炉炉篦排出的灰渣通过升、降压间歇操 作排出炉外，而保证了气化炉的连续运转。灰锁同煤锁都 是承受交变载荷的压力容器。 灰锁膨胀冷凝器的作用是在 灰锁泄压时将含有灰尘的灰锁蒸 汽大部分冷凝、洗涤下来，一方 面使泄压气量大幅度减少，另一 方面保护了泄压阀门不被含有灰 尘的灰锁蒸汽冲刷磨损，从而延 长阀门的使用寿命，提高气化炉 的运转率。
二、鲁奇煤气化基本原理
（1）灰渣层 该层位于料层的最底部。该层中碳基本耗尽，气化反 应已经结束，因而温度急剧下降。灰渣层保护了气化炉底 部炉篦不被灼热的碳层烧坏或变形，同时对刚入炉的气化 剂起到了气体分布和预热作用。
（2）燃烧层（氧化层） 在该层内主要进行碳的氧化反应，即 C O2 CO2 反应，生成大量的二氧化碳和少量一氧化碳，该反应是强 放热反应，释放出的热供给其他各层反应需求。
四、煤种及煤的性质对鲁奇气化的影响 4．灰熔点对加压气化的影响 由于鲁奇加压气化技术是固态排渣气化炉，一般要求 灰熔点越高越好。低灰熔点的煤，在气化炉燃烧层易形成
灰渣熔融，即通常所说的灰结渣。结成的渣块导致床层透
气性差，造成气化剂分布不均，致使工况恶化，气化床层 紊乱，煤气成分大幅度波动，严重时将导致恶性事故的发 生。另外，灰结渣易将未反应的碳包裹，使碳未完全反应 即被带出炉外，使碳转化率下降。
鲁奇炉适合气化反应活性较高的煤。
五、鲁奇气化炉主要设备
第三代鲁奇加压气化炉 是目前世界上使用最为广泛 的一种炉型。其内径为Ф3.8m， 外径Ф4.128m，炉体高为 12.5m，气化炉操作压力为 3.05Mpa。该炉生产能力高， 炉内设有搅拌装置，可气化 强黏结性烟煤外的大部分煤 种。第三代加压气化炉如图 所示。
一、鲁奇气化技术特点 1. 优点 （1）工艺技术成熟、先进、可靠，在大型煤气化技术 中投资相对较少。 （2）煤种适应性广，但对煤的黏结性和灰熔点有一定
要求。
（3）加压气化，生产能力大，并且高压煤气可进行长 距离输送。
一、鲁奇气化技术特点 2. 主要 缺点
（1）出炉煤气中含焦油、酚等，污水处理和煤气净
二、鲁奇煤气化基本原理
（4）干馏层
在干馏层内主要发生煤的热解反应，生成的烃类、 焦油、酚、氨等挥发分进入气化炉顶部空间，剩下的 焦炭或半焦成为下部反应层的反应原料。 （5）干燥层 在该层内，入炉原料煤在上升热煤气流的对流传 热作用下，失去外在水分并逐渐升温 （6）空层 是指气化炉内煤层顶部空间区域，来自底部各层 的气体在这里充分混合，保证了气化炉出口煤气组成 连续均匀。
1-煤箱；2-上部传动装置； 3-喷冷器；4-裙板；5-布煤器；6-搅 拌器；7-炉体；8-炉箅；9-炉箅传动 装置；10-灰箱；11-刮刀
鲁奇炉结构
五、鲁奇气化炉主要设备 1．筒体 加压气化炉的炉体不论何种炉型均是一个双层筒体结 构的反应器。其外筒体承受高压，内筒体承受低压，即气 化剂与煤气通过炉内料层的阻力，其中充满锅炉水，以吸 收气化反应传给内筒的热量产生蒸汽，经气液分离后并入 气化剂中。这种内、外筒结构的目的在于尽管炉内各层的 温度不一，但内筒体由于有锅炉水的冷却，基本保持在锅 炉水在该操作压力下的蒸发温度，不会因过热而损坏。 2．搅拌器与布煤器 为了气化有一定黏结性的煤种，第三代气化炉在炉内 上部设置了布煤器与搅拌器，它们安装在同一空心转轴上， 搅拌器安装在布煤器的下面。
四、煤种及煤的性质对鲁奇气化的影响 3．灰分对加压气化的影响 鲁奇加压气化中，煤中的灰分含量对气化反应一 般影响不大，但随着煤中灰分的增大，灰渣中的残碳 总量增大，燃料的损失增加。另外灰分增大后，带出 的显热增加，从而使气化过程的热损失增大，热效率 降低。 随着煤中灰分的增大，加压气化的各项消耗指标， 如氧气消耗、原料消耗、原料煤消耗等指标上升，而 煤气产率下降。
四、煤种及煤的性质对鲁奇气化的影响
5．煤的黏结性对气化过程的影响
煤的黏结性是指煤在高温干馏时的粘结性能。黏结 性煤在气化炉内进入干馏层时会产生胶体，这种胶体黏 度较高，它将较小的煤块黏结成大块，这使得干馏层的 透气性变差，从而导致床层气流分布不均和阻碍料层的 下移，使气化过程恶化。因此，鲁奇气化炉不适合气化 黏结性较强的煤。
鲁奇气化炉 运行与维护
鲁奇煤气化技术
鲁奇炉加压气化是加压固定床气化的代表，是世界上最早 采用的加压气化法，属第一代煤气化工艺。该法由德国鲁
奇公司首先提出，并于1936投产，技术成熟可靠，是目前
世界上建厂数量最多的煤气化技术。八十年代以来，我国 已引进多套现代化鲁奇气化装置，在设计、安装和运行方 面均已取得丰富经验。
四、煤种及煤的性质对鲁奇气化的影响 1．煤种对加压气化的影响 （1）煤种对煤气组成和产率的影响 煤化程度加深，煤中的 挥发分含量减少，固定碳 含量增加，则出炉煤气中 干馏煤气比例下降，而气 化煤气比例上升。干馏煤 气中CH4和CO2含量较高， 气化煤气中则主要含有CO 和H2，因此，煤化程度越 深的煤气化所得煤气中， CO和H2的比例越大。
四、煤种及煤的性质对鲁奇气化的影响 2．水分对加压气化的影响 鲁奇加压气化中，煤中的水 分在干燥层中被蒸发出来成为水 蒸汽进入气化炉顶部空间。因此， 煤中水分如果过高，会增加干燥 所需要的热量，从而增加了氧气 消耗，降低了气化效率；水分过 高，还会增加燃料层中干燥层厚 度，使得其他各料层变薄，影响 各层中气化反应的正常进行；此 外，水分过多，还会增大后续煤 气水分离负荷。
四、煤种及煤的性质对鲁奇气化的影响 6．煤的化学活性的影响 煤的化学活性是指煤同气化剂反应时的活性，也就 是指碳与氧气，二氧化碳和水蒸汽反应的难易程度。煤
种不同，其反应活性是不同的。一般煤化程度越浅，煤