鲁奇炉设备的构造
任务一：lurgi加压气化
4
5
在熔渣池上方有8个均匀分布、按径向对称安装并稍向下
倾斜、带水冷套的钛钢气化剂喷嘴。气化剂和煤粉及部分焦
第三阶段（1969～1980年） 为了进一步提高鲁奇炉的生产能力，扩大煤种的应用范围，满足现代化大型厂的需要，研究设计了第三代鲁奇炉，其内
经正大到直径3800mm，采用双层夹套外壳，炉内装有搅拌器和煤分布器，转动炉篦采用多层结构，布气效果好，单炉气化 提高到化能力35000～50000m3粗煤气/hr，同时第三代的结构材料，制作方法，操作控制等均采用了现代技术，自动化程度 高。
项目三
⑷煤锁
作用 ： 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。以保证气化炉的连续生产。
煤锁包括两部分： 一部分是连接煤仓与煤锁的煤溜槽，它由控制加煤的
阀门——溜槽阀及煤锁上锥阀组成—将煤加入煤锁； 另一部分是煤锁及煤锁下阀，它将煤锁中的煤加入气
1936～1954 褐煤 25 8000
1500
1952～1965 褐煤/弱粘结煤 45～63/100~125 15000～20000/33000 ~
41000 1400～1900/3100~
3900
1969～1980 除粘结性太强的煤
113~144 37000~55000
3500~4500
2
项目三
6台气化炉，使用不粘结性贫瘦煤，目前在试车中。 （2008年12月22日出油，23日CCTV1报道。国内第一家间接煤制油） ⑵新疆广汇合成甲醇装置 16(14)台气化炉，在建中，使用长焰煤。 ⑶石家庄金石集团 4(8)台气化炉，与晋煤集团合资。气化炉在制作中。 ⑷国电合成氨—尿素 6台气化炉，使用褐煤，目前已在义马气化厂试烧。试烧简介 ⑸内蒙古大唐克旗煤制气项目 三期滚动建设，共48台气化炉，使用褐煤。
鲁奇加压气化炉
鲁奇加压气化炉1、第三代鲁奇加压气化炉第三代加压气化炉为例，该炉子的内径为3.8m，最大外径为4.128m，高为12.5m，工艺操作压力为3MPa。
主要部分有炉体、夹套、布煤器和搅拌器、炉算、灰锁和煤锁等，现分述如下。
①炉体加压鲁奇炉的炉体由双层钢板制成，外壁按3.6MPa的压力设计，内壁仅能承受比气化炉内高O.25MPa的压力。
两个简体(水夹套)之间装软化水借以吸收炉膛所散失的一些热量产生工艺蒸汽，蒸汽经过液滴分离器分离液滴后送入气化剂系统，配成蒸汽／氧气混合物喷入气化炉内一水夹套内软化水的压力3MPa，这样筒内外两两侧的压力相同，因而受力小。
夹套内的给水由夹套水循环泵进行强制循环。
同时夹套给水流过煤分布器和搅拌器内的通道，以防止这些部件超温损坏。
第三代鲁奇炉取消了早期鲁奇炉的内衬砖．燃料直接与水夹套内壁相接触，避免了在较高温度下衬砖壁挂渣现象，造成煤层下移困难等异常现象，另一方面，取消衬砖后，炉膛截面可以增大5％～10％左右，生产能力相应提高。
②布煤器和搅拌器如果气化黏结性较强的煤，可以加设搅拌器。
布煤器和搅拌嚣安装在同一转轴上，速度为15r／h左右。
从煤箱降下的煤通过转动布煤器上的两个扇形孔，均匀下落在炉内，平均每转可以在炉内加煤150～200mm厚。
搅拌器是一个壳体结构，由锥体和双桨叶组成，壳体内通软化水循环冷却。
搅拌器深入到煤层里的位置与煤的结焦性有关，煤一般在400～500℃结焦，桨叶要深入煤层约l.3m。
③炉算炉箅分四层，相互叠合固定在底座上，顶盖呈锥体。
材质选用耐热的铬钢铸造，并在其表面加焊灰筋。
炉箅上安装刮刀，刮刀的数量取决于下灰量。
灰分低，装1～2把；对于灰分较高的煤可装3～4把。
炉箅各层上开有气孔，气化剂由此进入煤层中均匀分布。
各层开孔数不太一样，例如某厂使用的炉算开孔数从上至下为：第一层6个、第二层16个、第三层16个、第四层28个。
炉箅的转动采用液压传动装置，也有用电动机传动机构来驱动，液压传动机构有调速方便、结构简单、工作平稳等优点。
鲁奇炉介绍及附属设备简介
气化炉内外壳生产期间温度不同，热膨胀量不同， 为降低温度差应力，在内套下部设计制造了波形膨胀节 如图13所示，用于吸收热膨胀量。正常生产期间，波形 膨胀节不但可吸收大约25-35mm的内壳热膨胀量，而且在 此还可以起到支撑灰渣的作用，这样可使灰渣在刮刀的 作用下均匀地排到灰锁中去。
2. 鲁奇第二代加压气化炉
在综合了第一 ④取消了衬砖， ①在炉内部设臵了传动 代气化炉的运行情 提高了气化炉的 的搅拌装臵和布煤器， ③入炉气 况后，鲁奇公司于 生产能力，也避 搅拌装臵有两个搅拌桨 免了由于在内衬 20化剂管与 世纪50年代推出 叶，其高度在炉内的干 ⑤灰锁设臵在炉底 传动轴分 上挂渣给生产操 了 φ2.6m，中间除 馏层，随着叶片的转动， 正中位臵，气化后 开，单独 作带来的不利影 灰的第二代气化炉， 在干馏层的煤焦受到了 产生的灰渣从炉篦 固定在炉 响； ②炉篦由单层平型改为 底侧壁上； 如图 8所示。 搅动，破坏了煤的黏结， 的周边环隙落下落 多层塔节型结构，气化
德士古气化炉（结构见图3）属于 湿法进料气流床的一种，最早引进该技 术的是山东鲁南化肥厂，1993年投产。 目前，我国已有山东鲁南、上海焦化、 ）装臵投运，有些已 具有10多年运行经验，到目前为止运行 基本良好，显示了水煤浆气化技术的先 进性。但是，德士古气化炉对煤质限制 比较严格，成浆性差和灰分较高，还存 在耐火砖成本高、寿命短和煤浆泵磨损 大、维修成本高等问题。
气流床：粉煤与气化剂（ O2 、水蒸 气）一起从喷嘴高速吹入炉内，快速 气化。特点是不副产焦油，生成气中 甲烷含量少。主要以德士古气化炉和 壳牌气化炉为代表；
二、3种先进的煤气化工艺
我国引进并被广泛采用的三种先进煤气化
工艺分别是：壳牌气化炉、德士古气化炉、鲁 奇气化炉。
煤化工项目鲁奇三合一装置工艺介绍
来自电厂脱盐水 25℃,275t/h
272℃
来自气化
粗合成预热器
260℃
中压蒸汽 266℃
5.1MPa
220
一
1CL.2+
滤
H2：30.6%；
变
SA347
器
CO：9.1%；
换
CO:27.3%； H2O：32.2%
炉
330℃
中压蒸汽过热器
130.6℃, 275t/h
来自CO2吸收段的部分含CO2甲醇和H2S吸收段富硫甲醇送入中压 闪蒸塔T40003中。在此甲醇在中压下闪蒸，有价值的H2和CO闪蒸出 来，再循环气压缩机（C40001）压缩后循环回变换气入口管线。 15
精洗甲醇去洗涤塔
CO2产品送气化 140908Nm3/h,11. 7℃，0.125MPa
粗煤气来自煤气化装置
247244.48Nm3/h 170℃，3.8MPa（a）
H2：17.2%；CO：46.4%； CO2：12%；H2O：23.1%
分 离 器
变换气去低温甲醇洗装置
257600Nm3/h 40℃，3.4MPa（a）
H2：42.5%；CO：18.5%； CO2：37.5%；H2O：3%
11
2.2 低温甲醇洗单元
12
本单元主要的作用是利用甲醇在低温下对酸性
气体溶解度大，可以将其有选择性地吸收的特
性，将来自CO变换单元的变换气中多余的CO2
以及对甲醇合成催化剂有毒害作用的硫化氢等
杂质脱除，使净化后的气体成为适合于甲醇合
成反应所需的净煤气 。
本单元主要是采用一些化工单元操作，属物理
吸收塔T－40002AB从下到上依次可分为预洗段、硫化氢吸收段 和二氧化碳吸收段。
鲁奇炉
材料标准号
使用的零件
15CrMoR
GB6654-1996
筒体
15CrMo
GB4726-2000
锻件
管口表
符号
PN
DN
连接标准
法兰形式
密封面形式
名称或用途
备注
S1
750
内径
FM
灰进口
S2
530
内径
FM
灰出口
S3
650
M
连接膨胀冷凝器口
S4
11.0
50
HG20615-97
WN
RF
卸压口
S5
100
介质名称
锅炉给水
粗煤气、煤气水
操作总质量Kg
介质特性
中度危害（易燃）
冲水后总质量Kg
162930
外形尺寸
Φ3250/Φ2290 X19060
管子外径/壁厚/管长
Φ38/3/9000
管间距/管数/排列方式
68/476/△
主要材料表
材料牌号
材料标准号
使用的零件
材料牌号
材料标准号
使用的零件
16MnR
GB6654-1996
RF
备用口
S9
11.0
100
HG20615
WN
RF
卸压平衡口
S141-2
11.0
15
HG20615
WN
RF
注油口
S15
500
轴承箱
S17
15
泄油口
S18
11.0
100
HG20615
WN
RF
温度计口
S19
鲁奇气化炉设备的构造
支撑炉篦的是圆盘的止推盘（止推轴承），其接触面为平板。 下止推盘与底板采用两个键固定，上止推盘 与大齿轮连接采用 键和螺栓固定。止推盘接触面高温极压润滑脂（铁霸红涂抹）。 止推轴承选用材料为铸钢Gx165CrMoV12,经机械加工后淬火处 理，其硬度达Rc=50~70.
15~20m/s.
气化炉生产的粗煤气由煤气出 口管导入喷冷器,由煤气水处 理装置来的净煤气水入口进入 喷冷器,煤气水通过文丘里洗 涤器洗涤使温度降低，冷凝气 态。
上部水平是带有水夹套的管 段,其水夹套与气化炉夹套相 通.材质为15Mo3,水平管内设 有往复运动的圆盘形刮刀,其
用于刮掉煤气出口管内积聚的
炉篦的总高度为1200mm,气化剂在各层炉篦通道进入炉内的
气量分布大致为：I——10%，II——20%，III——30%，IV—— 40%。炉篦共有五层，为便于从炉顶上孔放入炉内进行安装，除 一、二层是整体一块外，其它层均是有几块组成：第三层2块， 第四层4块，第五层4块。各块之间采用12.9级螺栓连接。各层炉 篦均固定在中心托板上，采用插入式咬合连接，中心托板上有档 块带动各层炉篦转动。
气化炉内外壳体生产期间 温度不同，热膨胀量不同，为 降低温度差应力，在内套下部 设计制造成波形膨胀节，用于 吸收热膨胀量。
正常生产期间，波形膨胀 节不但可吸收大约25~35mm
波形膨胀区
的内壳热膨胀量，而且在此还可以起到支撑灰渣的作用，这样可 使灰渣在刮刀的作用下均匀地排到灰锁中去。
鲁奇工艺和设备概述
各 种 气 化 炉 的 特 点
ly煤化工
能 源 化 工
xjly能源zd煤化工有限责任公司 Xinjiang longyunengyuanzhundongmeihuagongyouxianzerengongsi 图3 温克勒气化炉
ly煤化工
1.2.3气化用煤要求： 固定碳＞80%，灰分(Ag)＜25%，硫分(SgQ)≤2%， 要求粒度要均匀，25～75mm,或19～50mm,或13～25mm， 机械强度＞65%，热稳定性S+13＞60%，灰熔点(T2)＞ 1250℃，挥发分不高于9%，化学反应性愈强愈好。 对原料煤的质量要求是：化学反应性要大于60%， 不粘结或弱粘结，灰分(Ag)＜25%，硫分(SgQ)＜2%，水 分(WQ)＜10%，灰熔点(T2)＞1200℃，粒度＜10mm，主要 使用褐煤、长焰煤和弱粘煤等。
能 源 化 工
xjly能源zd煤化工有限责任公司 Xinjiang longyunengyuanzhundongmeihuagongyouxianzerengongsi
ly煤化工
其中化工行业煤气化炉约有4000余台，以固定床气化炉为主。 多数中小化肥厂和少数大型化肥厂以煤炭为原料，通过煤气化生产 合成氨和甲醇，年耗原料煤4000万吨，合成氨产量占全国总产量的 60％以上，为我国农业生产提供了充足的化肥。 煤气化的过去、现状和未来在我国工农业生产和居民生活中， 特别是对现代煤化工和洁净煤气化技术上，占有十分重要的地位， 是实现中国经济可持续发展的主要技术手段之一。煤气化应用如下 图所示：
1.4、鲁 奇加压 气化炉 炉型及 构造
1.4.1： 炉型介绍 ：
ly煤化工
能 源 化 工
xjly能源zd煤化工有限责任公司 Xinjiang longyunengyuanzhundongmeihuagongyoux号为Mark-Ⅳ,是目前世界上使用最广泛的一种炉 型。其内径为￠3.8M,外径4.128M,炉体高12.5M,炉内燃料堆放高度4.0M，炉 体容积119M3，炉体总重量169.5（其中包括内件重量40吨）吨，操作重量 250吨，夹套宽度为46mm，总容积为13M3,气化炉操作压力为3.05Mpa。该炉 生产能力高，炉内设有搅伴装置，可气化除强黏结性烟煤外的大部分煤种。 为了气化有一定黏结性的煤种，在炉内上部设置了布煤器与搅拌器，它 们安装在同一空心轴上，其转速根据气化用煤的黏结性及气化炉生产负荷来 调整，一般为10-20转／小时，从煤锁加入的煤通过布煤器上的两个布煤孔 进入炉膛内，平均每转布煤15-20㎜厚，从煤锁下料口到布煤器之间的空间， 约能储存0.5小时气化炉用煤量，以缓冲煤锁在间歇充、泄压加煤过程中的 气化炉连续供煤。
鲁奇炉设备的构造
❖ 操作压力为3.0MPa,外壳材质为H II。
❖ （1）煤锁上阀
❖
煤锁上阀为圆盘阀，为减小其上部负荷，在其上部用一圆筒
保护，这样可使阀减少关闭阻力。阀座为球形斜面，这样可使阀
头与阀座成为线接触密封，保证密封效果。阀门的密封采用2道
密封，如下图所示，除阀头与阀座本体的硬碰硬密封外，在阀座
上开有一道环行燕尾槽，将耐热橡胶圈装入槽内，构成了软碰硬 密封接触，橡胶采用氟橡胶。耐温180～200℃.阀门密封性能的 好坏，关系到气化炉能否长周期稳定运行，而阀门又因煤锁的间
❖ 炉篦整体由下部的止推盘支撑，止推盘下盘通过有水冷的支 撑筋板固定在炉体内壳上。炉篦是通过两个对称布置的传动小齿 轮带动的。炉外两个与小齿轮联结的轴是由变速电机通过减速机 传动而带动的，整个传动装置为四级传动，总速比i=900,传动功 率为45KW扭矩为2x400000N.m,设计转速为1——12转/h。
❖ 大、小齿轮的间隙对于炉 篦长周期稳定运行是致关重
二、煤斗与灰斗， 煤锁与灰锁
要的。冷态安装时齿轮间隙 1、煤斗
为4～5mm，在操作条件下， 由于其受热膨胀，间隙将成 为1～2mm.齿轮的这一间隙 是靠固定小齿轮的偏心轴套 来调整的，转到偏心轴套使 大小齿轮间隙达标，用螺栓 将轴套固定。
煤斗是安装在气化炉顶部的原 料煤储仓，煤经筛分处理后，块 煤由皮带输送进入煤斗，然后再 从煤斗经煤溜槽间歇地加入煤锁。 在煤斗与煤溜槽之间设有一软性 连接节，用于吸收气化炉向上的 膨胀量。
歇操作而关、开频繁，阀
头与发座也碰撞频繁，因
而阀门和发座的选材要求
就高。煤锁上阀座母材为 16Mo5，阀头母材为 13Mo44，为加强硬度，在 阀门的接触面上堆焊有硬
鲁奇炉介绍及附属设备简介
气流床：粉煤与气化剂（ O2 、水蒸 气）一起从喷嘴高速吹入炉内，快速 气化。特点是不副产焦油，生成气中 甲烷含量少。主要以德士古气化炉和 壳牌气化炉为代表；
二、3种先进的煤气化工艺
我国引进并被广泛采用的三种先进煤气化
工艺分别是：壳牌气化炉、德士古气化炉、鲁 奇气化炉。
壳牌气化炉（结构见图 2 ）属于气流床气
气化炉内外壳生产期间温度不同，热膨胀量不同， 为降低温度差应力，在内套下部设计制造了波形膨胀节 如图13所示，用于吸收热膨胀量。正常生产期间，波形 膨胀节不但可吸收大约25-35mm的内壳热膨胀量，而且在 此还可以起到支撑灰渣的作用，这样可使灰渣在刮刀的 作用下均匀地排到灰锁中去。
2. 鲁奇第二代加压气化炉
在综合了第一 ④取消了衬砖， ①在炉内部设臵了传动 代气化炉的运行情 提高了气化炉的 的搅拌装臵和布煤器， ③入炉气 况后，鲁奇公司于 生产能力，也避 搅拌装臵有两个搅拌桨 免了由于在内衬 20化剂管与 世纪50年代推出 叶，其高度在炉内的干 ⑤灰锁设臵在炉底 传动轴分 上挂渣给生产操 了 φ2.6m，中间除 馏层，随着叶片的转动， 正中位臵，气化后 开，单独 作带来的不利影 灰的第二代气化炉， 在干馏层的煤焦受到了 产生的灰渣从炉篦 固定在炉 响； ②炉篦由单层平型改为 底侧壁上； 如图 8所示。 搅动，破坏了煤的黏结， 的周边环隙落下落 多层塔节型结构，气化
涡轮蜗杆 减速器
第一代鲁奇气化炉的结构改进
第一代鲁奇加压气化炉由 于以上几个方面的影响，单炉 生产量一般为4500-5000m3/h。 许多厂家对第一代鲁奇炉进行 了改进，主要有： ⑴ 取消炉内的耐火衬，扩大炉 内空间，增加了气化炉横截面 积，从而使单炉产气量增加； ⑵ 将平盘型风帽炉篦改为宝塔 型炉篦（如图7所示），改善炉 篦的布气效果，使炉内反应层 较为均匀，使气化强度提高。 通过改进，第一代气化炉 的 生产能力较改进前提高了 50﹪以上。
造气知识——关于鲁奇炉
造气知识——关于鲁奇炉造气讲课稿一：造气车间的主要装置：备煤系统、碎煤加压气化、煤气冷却、煤气水分离、酚胺回收等。
备煤系统一、主要任务及设备：备煤系统的任务是为14台气化炉提供合格的原料煤以及5台锅炉合格的燃料煤；其范围是从汽车卸车槽卸煤开始至造气厂房气化炉顶储煤仓及锅炉系统的煤仓上部为止。
主要包括原料煤、燃料煤的卸车、上煤、储存、粉碎、筛分及运输任务。
备煤系统主要设备有：带式输送机54台，带式称重给料机48台，叶轮给煤机4台，驰张筛2台，圆振筛2台，环锤破碎机2台等，其中B60101AB两台驰张筛由德国进口，其余全部为国内配套。
二、主要工艺控制参数（1）供煤粒度要求a.进煤粒度≤50mm，允许最大粒度≤100mm,含量≤5%。
b.锅炉供煤≤30mm。
c.造气供煤≥6mm，≤50mm。
d.造气供煤粒度小于6mm含量≤5%。
（2）供煤内在控制指标a.煤中水份含量≤12%。
b.煤中不能含有其它杂物（如木棒、铁器、扫帚、皮带等）。
c.块煤中矸石＜4%（3）锅炉每小时耗煤429吨，日耗煤9438吨。
锅炉煤仓总储煤6400吨，可供锅炉运行15个小时。
（4）造气炉每小时耗煤420吨，日耗煤10080吨。
气化炉煤仓总储煤2240吨，可供造气炉运行5个小时。
（5）1#～8#圆筒仓储原煤76000吨，1#、2#地槽储原煤3000吨，总储原煤79000吨，可供全厂运行4天。
（6）原煤单系列输煤能力1200吨/小时。
（7）造气单系列输煤能力750吨/小时。
（8）锅炉单系列输煤能力600吨/小时。
三、设备参数（四）工艺流程图造气系统一．主要任务及设备：造气系统的主要任务是向煤气冷却工号提供合格的粗煤气，经冷却工段冷却后提供给后序工段，以生产甲醇和二甲醚。
造气选用碎煤加压气化炉，其炉型为Mark-Ⅲ,是目前世界上使用最广泛的一种炉型。
其内径为￠3·8M,外径4·128M,炉体高12·5M,炉内燃料堆放高度4000毫米，炉体容积119M3，炉体总重量169.5（其中包括内件重量40吨），操作重量250吨，夹套宽度为46毫米，总容积为13M3,气化炉操作压力为3·05Mpa。
鲁奇加压气化炉和BGL加压化炉的比较
鲁奇加压气化炉和BGL加压化炉的比较鲁奇炉和BGL炉同属于移动床碎煤煤气化炉；煤在炉内均经过干燥、干馏、还原、氧化四个阶段；气化产物均为：粗煤气、煤焦油、中油等，煤气水中含有较多的酚、氨类物质；加煤系统、汽化炉本体、水夹套等结构基本相同。
现将其不同点比较如下：一、结构比较鲁奇炉和BGL炉主体结构基本相同，均由煤斗、煤锁、炉体、夹套、排灰系统等构成。
结构的主要不同点在于：鲁奇炉的蒸汽、氧气进气位置在炉箅子下部的布气块和炉箅子共同构成的四个半径依次缩小的布气上，而BGL炉则是通过四个对置的喷嘴进气；BGL炉在进气喷嘴附近可以加装粉煤进料喷嘴，可以直接喷入占总进料量30%左右的粉煤，而鲁奇炉无此结构，基本上不能气化粉煤；BGL炉的排灰系统为液态排渣，排灰系统由排渣口、激冷室、灰锁构成，在拍渣口附近有空气进口，以保证液态排渣，鲁奇炉的排灰系统由炉箅子和灰锁构成。
鲁奇炉结构图如下：BGL炉结构如下图：二、气化温度主要的不同点在于：气化温度不同，BGL炉气化温度高，一般1200-14000C（鲁奇900-1200 0C）；气化效率是鲁奇炉的2-4倍；液态排渣（鲁奇为固态排渣）；蒸汽分解率是鲁奇炉的3倍，废水产量约为鲁奇炉的25%。
具体比较如下：鲁奇炉要求气化温度低于煤的灰熔点，不能使灰渣熔化，否则会产生大块的灰渣堵塞排灰通道，因此、气化温度多选择在1000度左右；BGL汽化炉要求气化温度高于煤的灰熔点，以便使灰渣以液态排出，因此，气化温度多选择在1300度左右。
三、处理能力由于BGL汽化炉提高了气化温度，所以反应速度大大加快，使得单炉处理能力大大提高，一般情况是鲁奇炉的2-3倍左右，如：同样为3.8米内径的汽化炉，鲁奇炉日投煤量约900吨左右，BGL炉可达到2000吨以上。
四、蒸汽、氧气消耗BGL汽化炉蒸汽分解率高，蒸汽耗量约为鲁奇炉的30%，氧气耗量略高于鲁奇炉。
五、废水产量移动床气化工艺因经过了煤的干燥、干馏阶段，因此都要产生含油、酚、氨等物质，这些物质随未分解的水蒸气进入粗煤气，冷却分离后产生含油废水，BGL工艺由于提高了气化温度，提高了蒸汽利用率，所以废水产量大大降低，仅为鲁奇炉的25%左右。
05碎煤加压气化炉及附属系统设备介绍
图三：炉篦支撑圈一
图四：炉篦支撑圈二
1.2 .1 煤锁
煤锁 是用作向气化炉内间隙加煤的压力容器。它主要是 通过液压系统控制煤锁充压、泄压循环将存于常压煤仓内 的煤加入到高压气化炉内，以保证气化炉的连续运行。它 是由位于煤锁内的下阀杆及导向系统（包含导向套筒、导 向环）、传动系统（内部摇臂、阀杆、摇臂轴）以及外部 摇臂、液压缸相连，通过液压控制系统中的煤锁控制系统 的电液动液压换向阀门改变液压油的流动方向，从而改变 液压油缸进出油来实现阀门开、关操作的；上阀位于煤锁 上部的煤榴槽内,同样是通过液压系统控制阀门的开关操作。 因此，煤锁内部结构为只有一套导向及传动装置（煤锁下 阀开、关系统），导向机构固定在煤锁内壁上，共有三个 支撑体焊接于煤锁内壁上。
煤锁结构图
1.2.2 灰锁
灰锁 作用是将气化炉内灰碴间隙的排出的压力容器。 它也是通过控制充压、泄压循环将存于炉内的灰定期通 过炉篦排入灰锁，再从灰锁排至落灰管，最后，排至水 力排灰系统，定期排出，以保证气化炉的连续运行。它 是由位于灰锁内的上、下阀杆及导向系统（包含导向套 筒、导向环） 、传动系统（内部摇臂、阀杆、摇臂轴） 以及外部摇臂、液压缸相连，通过液压控制系统中的灰 锁控制系统的电、液动液压换向阀门改变液压油的流动 方向，从而改变液压油缸进出油来实现阀门开、关操作 的。灰锁内部结构设有二套阀杆导向装置，通过支撑体 焊接固定于灰锁内壁上，上下阀的导向装置均在灰锁内。
1.3灰锁膨胀冷凝器备。它的作用是在灰锁 泄压时，将灰锁内含有灰尘的蒸汽大部分冷凝、洗涤下来， 因此，它的作用有二方面：1. 一方面使泄压气量大幅减少;2. 另一方面保护了泄压阀门不被含有灰尘的蒸汽冲涮磨损，从 而延长了阀门的使用寿命。 它是灰锁的一部分，它上部与灰锁相连，利用中心管与灰锁 气相联通，中部设有进水口（FV）,下部设有排灰水口 （DV2），上部设泄压气体出口（DV1），正常操作时其中充 满水，当灰锁泄压时，灰锁的灰蒸汽通过中心管进入膨胀冷 凝器中，在此大部分灰尘被水洗涤、沉降、蒸汽被冷凝，余 下的不凝气体通过上部的泄压管线排出。膨胀冷凝器的设计 压力、设计温度与灰锁相同，膨胀冷凝器内中心管由于长期 受灰蒸汽的冲涮，需采用耐磨性能好的材料。在此泄压管采 用了厚壁系列管，同时制作时在其内壁上堆焊了一层硬质合 金,从而保证了该管的耐磨性能，延长了使用寿命。
鲁奇炉在煤制油中的应用
鲁奇炉在煤制油中的应用摘要：本文主要介绍潞安煤基合成油有限公司利用鲁奇炉制油运行的状况及出现的问题。
总结2008年以来，鲁奇炉在运行中存在的问题以及相应的技术改造，并对鲁奇炉发展方向进行分析和展望。
关键词：鲁奇炉；加压气化；煤化工中图分类号：tp2 文献标识码：a 文章编号：1672-3791（2013）01（b）-0000-00能源与环境是国民经济和社会可持续发展的重要保证。
2020年，煤炭在国家能源构成中仍将在60%左右。
煤经过气化转化成清洁、高效的气体燃料，既能提高热效率，又可节约能源，保护环境，鲁奇碎煤加压气化技术生产与20世纪40年代，其生产能力大，煤种适应性广，是目前世界上适用最广泛的煤气化技术[1]。
1鲁奇炉构造和工艺原理1.1鲁奇炉构造我公司采用的是是mark-iv鲁奇炉，它由炉体、煤锁、灰锁及其辅助设备组成。
炉体的主要是将提供煤和气化剂加压气化的场所，使煤与气化剂逆向接触发生化学反应生产粗煤气。
炉体内炉篦为塔式结构。
在炉篦下部装有三把刮刀、以便将气化后的灰渣排除。
炉体的辅助设备主要为煤斗、煤锁、灰锁等组成。
煤定期地靠重力通过连接在煤仓二个出口的煤锁供煤溜槽，进入溜槽下部的煤锁中，煤锁为压力容器，拥有顶部和底部液压锥阀，煤锁容积为12m?3，灰锁与气化炉的底部法兰直接连接，有效容积8m3。
1.2鲁奇炉工艺原理鲁奇炉加压气化的实质是一部分煤与大部分氧气发生氧化反应，反应中放出的热提供给水蒸气与碳、二氧化碳等发生还原反应。
反正生产出h2、co、ch4、co2等气体，即所谓的粗煤气。
炉内工艺过程为：原料煤通过煤锁加入气化炉内，气化炉压力约为3.0mpa，煤自上而下依据物理、化学反应依此可分为干燥层、干馏层、还原层、氧化层灰层。
气化剂自下而上经灰渣层预热后进入氧化层和还原层，生成的煤气显热用于煤的干馏和干燥[2]。
其主要的化学反应发生在还原层与氧化层内，同时发生一些物理、化学反应得到焦油和酚类物质。
鲁奇加压气化炉炉型构造及工艺流程
鲁奇加压气化炉炉型构造及工艺流程鲁奇加压气化炉炉型构造及工艺流程4.第三代加压气化炉第三代加压气化炉是在第二代炉型上的改进，其型号为Mark-Ⅲ，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4-3-21所示。
煤液压大齿轮上有孔4562循环水3粗煤气__--煤箱;2--上部传动装置;3--喷冷器;4--群板;5--布煤气;6--搅拌器;7--炉体;8--卢箅;9--炉箅传动装置；10--灰箱;11-刮刀;12--保护板;水蒸汽和氧气10 图4-3-21 第三代加压气化炉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，其转速根据气化用煤的黏结性及气化炉生产负荷来调整，一般为10~20r/h，从煤锁加入的煤通过布煤器上的两个布煤孔进入炉膛内，平均每转布煤15~20mm厚，从煤锁下料口到煤锁之间的空间，约能储存0.5h气化炉用煤量，以缓冲煤锁在间歇充、泄压加煤过程中的气化炉连续供煤。
在炉内，搅拌器安装在布煤器的下面，其搅拌桨叶一般设有上、下两片桨叶。
桨叶深入到煤层里的位置与煤的结焦性能有关，其位置深入到气化炉的干馏层，以破除干馏层形成的焦块。
桨叶的材质采用耐热钢，其表面堆焊硬质合金，以提高桨叶的耐磨性能。
桨叶和搅拌器、布煤器都为壳体结构，外供锅炉给水通过搅拌器、布煤器，最后从空心轴内中心管，首先进入搅拌器最下底的桨叶进行冷却，然后再依次通过冷却上桨叶、布煤器，最后从空心轴与中心管间的空间返回夹套形成水循环。
该锅炉水的冷却循环对布煤搅拌器的正常运行非常重要。
因为搅拌桨叶处于高温区工作，水的冷却循环不正常将会使搅拌器及桨叶超温烧坏造成漏水，从而造成气化炉运行中断。
该炉型也可用于气化不黏结性煤种。
鲁奇炉设备的构造
煤的压力容器，其构造如右图所 示。 煤锁上、下部为圆锥型封头，中 间为圆筒形，上部半锥角为450， 下部半角为400，中间圆筒局部 直径为Φ3000mm。
总高度为3800mm,煤锁容积为3,除去 内件后煤锁有效容积为3，设计压 力为，设计温度200℃，
煤锁结构示意图
〔太原重机厂〕
第9页，共23页。
炉篦整体由下部的止推盘支撑，止推盘下盘通过有水冷 的支撑筋板固定在炉体内壳上。炉篦是通过两个对称布 置传动的小齿轮带动的。炉外〔两个〕的小齿轮联结轴 是由变速电机通过减速机传动而带动的，整个传动装置 为6级传动，总速比为1:600,设计转速调整范围为～。
通常炉篦承受400~500℃的温度，在其顶部需保存约 300~500毫米的灰层，以防止煤直接在炉篦上燃烧，烧坏 炉篦，正常运行时，由于入炉的气化剂温度较低，气化剂 对炉篦起到冷却保护，以防超温损坏。
〔2〕灰锁下阀
灰锁上阀构造示意图
灰锁下阀，操作温度一般较低， 阀门的密封采用一道硬密封。另
外为了保证阀门密封效果良好，
在其阀座上也设有冲洗水入口，
在阀门关闭前，
第17页，共23页。
灰锁下阀构造示意图
先用冲洗水冲洗阀面上的灰渣， 中心管下部为伞形喷口，用于
然后关闭阀门。
减振，中心管上部法兰与灰锁
〔4〕保持床层移动，稳定炉内况。
Mark-IV型气化炉采用塔形炉篦，分四层布气， 气化剂由炉底进入炉篦中心管，然后由各层布气孔 出去，通过炉篦各层间隙分布进入气化炉内，到达 沿气化炉横断面均匀布气的效果。 炉篦的总高度为1200mm,气化剂经各层炉篦通道进入 炉内的气量分布大致为：I层～10%，II层～20%，III 层～30%，IV层～40%。
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作为底层，然后上面再堆焊3～4mm厚的硬质合金，阀头和发座 上堆焊的硬质合金分别为：E20-40-zct和E20-50-zct,这样阀头硬度 可达Rc=37~42,发座硬度达Rc=37~52。 （2）煤锁下阀 煤锁下阀也同煤锁上阀相同为圆盘阀，如上图所示，与煤锁 上阀不同的是阀头与发座为硬碰硬一道密封。阀头与发座材质同 煤锁上阀相同。煤锁下阀由于直接与气化炉相联，因而若出现故 障需拆卸更换时，气化炉就得停车；而煤锁上阀软密封（橡胶圈） 可在气化炉运行状态下更换，检修更换时间大约1.5小时。 （3）煤锁圆筒阀 圆筒型煤溜槽阀，这种溜槽阀为 一圆筒，两侧开孔。当圆筒被液压缸 放下时，圆筒上的两侧孔正好对准溜 煤通道，煤就会通过上阀上部的圆筒 流入煤锁。煤锁上阀阀杆上也固定有 一个圆筒，它的直径比溜槽阀的圆筒 小，两侧也开有溜煤孔，当上阀向下
灰锁上阀结构及材质如同煤锁下阀。
灰锁结构示意图
因其操作条件最差，温度较高， 而且灰渣磨损严重，为延长阀 门寿命，其发座上增加了蒸汽 入口，在阀门关闭时接触面吹 入蒸汽，吹除密封面上的灰渣， 从而保证阀门的密封效果。如 右图所示。 另外为了降低阀座温度，使 阀座硬度不因温度高而造成降 低，阀座制成内有水夹套阀座， 使用时，将锅炉给水通人冷却 阀座。 （2）灰锁下阀 灰锁下阀，由于温度低，阀 门的密封采用1道密封，即一道 硬碰硬密封.另为保证阀门密封 效果好，在其阀座上设有冲洗 水入口，在阀门关闭前，先用
H2O
H2O
灰锁上阀结构示意图
灰锁下阀结构示意图
冲洗水冲洗阀面上的灰渣，然 后关闭阀门。 （3）灰锁膨胀冷凝器 灰锁膨胀冷凝器与灰锁侧 壁通过接管相连，用于冷凝灰 锁内的蒸汽，卸掉灰锁的压力。 其为直径φ1300mm，总高 2600mm的一个圆形体压力容 器。其内部装一管形内件，
温度的降低,由气态冷凝下来. 上部水平是带有水夹套的管 段,其水夹套与气化炉夹套相 通.材质为15Mo3,水平管内设 有往复运动的圆盘形刮刀,其 用于刮掉煤气出口管内积聚的 焦油和煤尘.刮刀与器壁的间 隙为1mm,刮刀材质为耐热钢 Gx6CrNi18,活塞杆材质 21CrMoV57刮刀行程1260mm
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气量分布大致为：I——10%，II——20%，III——30%，IV—— 40%。炉篦共有五层，为便于从炉顶上孔放入炉内进行安装，除 一、二层是整体一块外，其它层均是有几块组成：第三层2块， 第四层4块，第五层4块。各块之间采用螺栓连接。各层炉篦均固 定在中心托板上，采用插入式咬合连接，中心托板上有档块带动 各层炉篦转动。 炉篦整体由下部的止推盘支撑，止推盘下盘通过有水冷的支 撑筋板固定在炉体内壳上。炉篦是通过两个对称布置的传动小齿 轮带动的。炉外两个与小齿轮联结的轴是由变速电机通过减速机 传动而带动的，整个传动装置为四级传动，总速比i=900,传动功 率为45KW扭矩为2x400000N.m,设计转速为1——12转/h。 通常炉篦承受400~500℃的温度，在其顶部需保留约300~500 毫米的灰层，以防止煤在炉篦上燃烧，烧坏炉篦，正常运行时其 由入炉的气化剂冷却保护，以防超温损坏。 炉篦材质为16Mo5铸钢件，因其在转动过程中与灰渣产生磨擦， 为提高硬度，增强耐磨能力，在其表明堆焊有硬质合金E20-50-zct
称为中心管，中心管下部为伞 形喷口，用于减振，中心管上 部阀兰与灰锁联结。操作期间， 膨胀器内，灰锁压力下降，而 膨胀冷凝器内的水被蒸汽加热， 由卸压口DV－1处排出。最终 使灰锁压力降至常压，达到卸 压目的。 三、喷淋洗涤冷却器 喷淋洗涤冷却器（间称喷 冷器）与气化炉粗煤气出口管 垂直相接，其作用是对气化炉 出来的高温粗煤气进行洗涤冷 却，使粗煤气温度由600～ 700℃降至204 ℃，并且除去 焦油和煤尘，结构如下图所示。 喷冷器为文丘里式喷冷器
大、小齿轮的间隙对于炉 篦长周期稳定运行是致关重 要的。冷态安装时齿轮间隙 为4～5mm，在操作条件下， 由于其受热膨胀，间隙将成 为1～2mm.齿轮的这一间隙 是靠固定小齿轮的偏心轴套 来调整的，转到偏心轴套使 大小齿轮间隙达标，用螺栓 将轴套固定。
二、煤斗与灰斗， 煤锁与灰锁 1、煤斗 煤斗是安装在气化炉顶部的原 料煤储仓，煤经筛分处理后，块 煤由皮带输送进入煤斗，然后再 从煤斗经煤溜槽间歇地加入煤锁。 在煤斗与煤溜槽之间设有一软性 连接节，用于吸收气化炉向上的 膨胀量。 煤斗为常温常压设备，材质选 用st37.2,容量为100M3,可储存气 化炉四小时的低负荷用煤量。 2、灰斗 灰斗是位于灰锁下部与灰锁相 接的盛灰、排灰容器，其为常压
煤锁结构示意图 总高度为3800mm.煤锁容积为 12.1M3,除去内件之外煤锁有效 容积为11，2M3，设计压力为 3.6MPa，设计温度200℃，操
操作压力为3.0MPa,外壳材质为H II。 （1）煤锁上阀 煤锁上阀为圆盘阀，为减小其上部负荷，在其上部用一圆筒 保护，这样可使阀减少关闭阻力。阀座为球形斜面，这样可使阀 头与阀座成为线接触密封，保证密封效果。阀门的密封采用2道 密封，如下图所示，除阀头与阀座本体的硬碰硬密封外，在阀座 上开有一道环行燕尾槽，将耐热橡胶圈装入槽内，构成了软碰硬 密封接触，橡胶采用氟橡胶。耐温180～200℃.阀门密封性能的 好坏，关系到气化炉能否长周期稳定运行，而阀门又因煤锁的间 歇操作而关、开频繁，阀 头与发座也碰撞频繁，因 而阀门和发座的选材要求 就高。煤锁上阀座母材为 16Mo5，阀头母材为 13Mo44，为加强硬度，在 阀门的接触面上堆焊有硬 质合金，堆焊时首先堆焊 一层2mm的不锈钢1.4576 煤锁上阀 煤锁下阀
夹套上部空间
50mm 40mm
46mm
30mm
波形膨胀区
的内壳热膨胀量，而且在此还可以起到支撑灰渣的作用，这样可 使灰渣在刮刀的作用下均匀地排到灰锁中去。 炉篦内壁下部，在操作期间，此处充满了灰渣，为了减弱炉 篦转动时灰渣对内壳的磨损，延长设备使用寿命，在内壳下部与 炉篦接触处和波纹段上部高为600mm范围内相应加大壁厚至 40mm，并且沿圆周在此处焊有高300mm,厚度为40mm的耐磨 筋条24根，在波纹节处装有耐磨板。耐磨材料为Gx35CrMoV104-II。 2、炉篦 炉篦设在气化炉底部，其是气化炉的关键部件，设置其作用 是： （1）将气化剂均匀地分布在气化炉内； （2）排灰，破碎大块灰渣； （3）使燃料床移动，稳定炉内工况。 Mark-IV型气化炉采用塔形炉篦，分四层布气，气化剂由炉底 进入炉篦中心管，然后由布气孔出去通过炉篦各层间隙分布进入 气化炉内，达到沿气化炉横断面均匀布气的效果。 炉篦的总高度为1200mm,气化剂在各层炉篦通道进入炉内的
2 气液分离器 3 炉体 9 水夹套
1 煤锁
4 洗涤冷却器
5 转动炉篦 6 炉篦传动轴 8 膨胀冷凝器 10 气化剂管线 7 灰锁 Mark-IV鲁奇炉结构图
外压（设计压力3.6MPa）， 内壁是厚度为30mm的HII锅 炉钢所制，其可承受较高的温 度。 夹套宽度为46mm，总容积 为13M3，夹套内产的饱和蒸 汽，无单独的集汽包，而是利 用夹套上部空间起汽液分离作 用，为了提高分离效果，在内 外壳体上焊有挡板。 气化炉内外壳体生产期间 温度不同，热膨胀量不同，为 降低温度差应力，在内套下部 设计制造成波形膨胀节，用于 吸收热膨胀量。 正常生产期间，波形膨胀 节不但可吸收大约25~35mm
鲁奇炉设备的构造
Mark-IV型气化炉
鲁奇炉设备的构造
鲁奇炉第三代炉及附属装置介绍
鲁奇三代Mark IV型加压气化炉，与其相配套的传动装置用的是 榆次液压制造的液压传动系统，下面就这套装置对设备作一介绍。 一、气化炉炉体 Mark-IV型气化炉炉体外径为φ3848毫米，炉体高度12500毫米， 炉内燃料堆放高度4000毫米，炉体容积为119M3，炉体总重量169.5 吨（包括内件重量40吨），操作重量大约250吨，操作压力大约 3.05MPa（表压），操作温度大约1100℃.炉体除外壳外，还包括 内件（煤分布器、搅拌器）炉篦。 1、壳体 气化炉外壳是一双层夹套筒体式外壳，夹套在生产时由锅炉给水 保持液位，并在此锅炉水吸热汽化产生饱和蒸汽，此蒸汽并入气化 剂管线返回气化炉内。夹套内压力比气化炉内压力约高0.05MPa,以 克服系统阻力。 气化炉外壁厚50mm，是由WSTE36材料所制，其可承受较高的
灰锁膨胀冷凝器结构示意图
内径φ682mm，壁厚40mm, 总高为6200mm,外壳材料 15Mo3,内件材料HII.内件是一 通流文丘里洗涤器,其喉口处 为φ270mm,此处流速为 50~70m/s,上部缩段入口直径 为φ450mm,锥角为30030’,长 度825mm,下部扩张段出口直 径为φ630mm,锥角为27040’, 长度1280mm,出口速度为 15~20m/s. 气化炉生产的粗煤气由煤气出 口管导入喷冷器,由煤气水处 理装置来的净煤气水入口进入 喷冷器,煤气水通过文丘里洗 涤器上入口处的螺旋叶片(叶 片共16片,d=10mm,安装角度 550)与粗煤气中的重组分由于
基层堆焊1.4576不锈钢，同时在其表明上焊了一些硬质合金耐磨条。
在炉篦第五层下设有用于排灰的排灰刮刀，其可将大块灰渣挤 压破碎，并从炉内排至灰锁内。 安装好的刮刀与气化炉内壁波形段的间隙为30～60mm，间隙 过小，受热膨胀后将会出现卡塞现象。刮刀的数量是依据煤的灰 分大小而决定。一般采用两把刮刀，刮刀是用耳块及销钉与炉篦 下刮刀座连接的，其厚度为30～40mm，选用材料为： 35CrMoV10－4－II。 支撑炉篦的是形如圆盘的止推盘（止推轴承），其接触面为 圆球形，对中性好。上下两滑动接触面由内外配合的轴承大筒固 定，用螺栓固定在套上，下止推盘与底板采用两个键固定，上止 推盘 与大齿轮连接采用键和螺栓固定。止推盘接触面由65﹟ 高 温汽缸油润滑，润滑油由配套的柱塞式多点润滑泵加压经8根油 管 从炉外穿过炉底部压人轴承面上。止推轴承选用材料为铸钢 Gx165CrMoV12,经机械加工后淬火处理，其硬度达Rc=50~70. 炉篦的传动机构是由一个大齿轮和两个小齿轮组成，小齿轮 Z= 25,大齿轮Z=72，速比i=4.8，大齿轮与炉篦转轴之间采用多 齿键连接，小齿轮固定在输出轴上，由炉外变速电机经减速机带 动。大齿轮材质为 G34CrNiMo6,其硬度Rc=42，小齿轮材质为 x38Cr-MoV51,其硬度为xc=38。由于齿轮位于排灰区，周围条件 差，多灰，为减小灰进入齿轮传动部分，在气化炉底部下灰室的 大齿轮外挂有保护板，用于档灰保护齿轮传动部分。