鲁奇炉设备构造

鲁奇炉设备的构造Mark-IV型气化炉本节介绍的内容：1、气化炉筒体结构。2、炉篦的结构、作用。3、煤斗、煤、灰锁的结构、作用。4、粗煤气喷淋洗涤冷却器结构。鲁奇炉的发展概况炉型项目时间（a）炉型结构特征适用煤种直径（mm）单台产气量（Nm3/h）第一代1939~19541、设有内衬2、边置灰斗3、气化剂通过炉蓖的主动轴输入褐煤260005000~8000第二代1954~19691、取消内衬2、中轴置灰斗褐煤、弱粘结性煤2600/370014000~170008/32000~45000第三代1969设有旋转的布煤器和搅拌装置除粘结性太强外的所有煤种380035000~50000第四代1978正在试验大直径的气化炉除粘结性太强外的所有煤种500075000鲁奇三代Mark-IV型加压气化炉，主要设备组成：气化炉筒体，旋转炉篦，煤锁、灰锁。附属设备有粗煤气洗涤冷却器、废热锅炉，灰蒸汽洗涤冷却器等，配套的阀门传动动力装置是液压传动系统，炉篦传动装置是郑州机械研究所生产的减速机（配西门子变频电机）。下面对这套装置的主要设备做一下介绍：一、气化炉筒体Mark-IV型气化炉是双层夹套式圆形筒体，筒体外径为φ4000mm，内径为φ3848mm，高度12500mm，内部容积为98M3，夹套容积为13M3，炉体总重量118.88吨（不包括内件炉篦重量40吨），操作重量243吨，充水重量为283吨，操作压力为3.05MPa（表压），操作温度范围1050～1100℃，是原料煤的气化转化场所。夹套在生产运行时充满高压锅炉给水并要保持足够高的液位，锅炉水吸热后产生高压饱和蒸汽，此蒸汽并入单台炉气化剂高压蒸汽管线，与氧气混合后返回气化炉内。***新天煤化气化炉炉体外径φ4000±5mm，内径φ3848±5mm，炉体高度为13000毫米，炉体内部容积为103.8M3，炉体净质量133吨（不包括炉篦），操作压力约为4.11MPa（表压），操作温度大约1050～1100℃。鲁奇第三代炉及附属装置介绍1煤锁Mark-IV鲁奇炉结构图2气液分离器3炉体4洗涤冷却器5转动炉篦6炉篦传动轴7灰锁8膨胀冷凝器9水夹套10气化剂管线灰层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，夹套内自产的高压饱和蒸汽，经过汽包顶部管线送出，在夹套上部空间设置有挡板，起汽液分离作用。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。气化炉正常运行期间，波形膨胀节可吸收大约25~35mm夹套上部空间波形膨胀区46mm50mm30mm40mm的内壳热膨胀量。炉篦内壁下部，正常生产时充满了灰渣，为了降低炉篦转动时灰渣对内壳的磨损，内部安装了“C”形与“L”护板，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，相应加大内壁厚至40mm，并且沿圆周向焊有高300mm、厚度为40mm的耐磨筋条24根，在波纹节处装有耐磨板。2、炉篦炉篦设在气化炉底部，是气化炉的关键部件，设置其作用是：（1）均匀分布气化剂；（2）破碎大块灰渣，排灰；（3）支撑床层。（4）保持床层移动，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，然后由各层布气孔出去，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%。炉篦共有五层，为便于从气化炉顶部大法兰放入炉内进行安装，除一、二层是整体一块盖板外，其它层均是有几块组成：第三层4块，第四层4块，第五层6块盖板。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，中心托板上有挡块带动各层炉篦转动。右图是炉篦的传动结构形式（太原重机厂）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1.0～12.0r/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。炉篦为铸钢件，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，在其表面盖板堆焊有硬质合金耐磨条。在炉篦第五层下部设有排灰刮刀，可将大块灰渣挤压破碎，将灰渣并从炉内排至灰锁。安装好的刮刀与气化炉内壁波形段的间隙为30～50mm，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份大小而决定。一般采用3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。支撑炉篦的是圆盘形的止推盘（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。下止推盘与底板采用两个键固定在气化炉母体上。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入到轴承面上。炉篦的传动机构由一个大齿轮和两个小齿轮组成，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，由炉外变频电机经减速机带动。由于齿轮位于排灰区，运行条件差，多灰，为避免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，用于挡灰，以保护小齿轮的传动部分。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，在正常运行时，由于齿轮受热膨胀，其间隙将缩短为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，转动偏心轴套使大小齿轮间隙达标，再用螺栓将轴套固定。二、煤斗、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到煤锁。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，容量为100M3,可储存气化炉四小时的低负荷用煤量。2.灰锁灰锁连接在炉篦下部下灰室的下面，用来接收炉篦排出的灰渣，Mark-IV型气化炉炉篦灰锁是压力容器，间断变压操作，用来排出气化过程所产生的灰渣。3、煤锁煤锁是用于向气化炉内部间歇加煤的压力容器，其结构如右图所示。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，中间圆筒部分直径为Φ3000mm。煤锁结构示意图总高度为3800mm,煤锁容积为12.10M3,除去内件后煤锁有效容积为11.20M3，设计压力为3.60MPa，设计温度200℃，操作压力为3.0MPa。（1）煤锁上阀煤锁上阀为锥形阀，为减少阀门上部煤流冲击磨损，在其上部加装了锥形护筒，可使阀门关闭时减少阻力、减少磨损量。阀座为球形斜面，这样可使阀头与阀座成为线性接触密封面，确保密封效果。煤锁上阀采用2道密封，如下图所示：除阀头与阀座本体的硬密封外，在阀座上开有一道环行燕尾槽，将耐热橡胶圈装入槽内，构成了软密封接触，橡胶采用氟橡胶，耐温180～200℃。阀门密封性能的好坏，直接影响到气化炉能否长周期稳定运行，阀门又因煤锁的煤锁上阀煤锁下阀间歇操作而开、关频繁，因而阀门与阀座的选材要求比较高。（2）煤锁下阀煤锁下阀为圆锥阀，如上图所示，阀头与阀座为一道硬密封。阀头、阀座材质与煤锁上阀相同。煤锁下阀由于直接与气化炉内部料层相接触，因而若出现故障需拆卸更换时，气化炉必须停车，移开煤锁以便检修；煤锁上阀软密封（橡胶圈）也必须在气化炉停车状态下更换，检修更换时间大约1.5～2小时。（3）煤锁圆筒阀煤锁圆筒阀结构图这种溜槽阀为一圆筒，两侧开孔。当圆筒被两侧双液压缸同时动作放下时，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，上部也开有溜煤孔，当上阀向下打开时，圆筒与上阀头一同落入煤锁，当煤加满时，煤锁内圆筒以外的空间流不到煤，当上阀提起关闭时，圆筒内的煤流入煤锁。这样溜煤槽在一个加煤循环打开一次，煤锁就不会加煤过满，避免造成的煤锁过满上阀无法关闭而停炉。4、灰锁灰锁是用来将炉篦刮下的灰间歇排出炉外的压力容器，其上部是气化炉下灰室，下部与竖灰管相连，其外径为Φ2200mm，总高约4000mm,容积为12.2M3，有效容积约为8.7M3。灰锁结构如下图所示。其中间为圆柱形筒体，上部为凸形封灰锁结构示意图头，下部为锥形封头，侧向有接管与膨胀冷凝器相通。其设计压力为3.6MPa，设计温度为470℃，操作压力为3.0MPa，材质选用15Mo3。由于灰锁内壁接触物料为灰渣，为延长其使用寿命，在灰锁内设置有耐磨护板。（1）灰锁上阀:灰锁上阀结构及材质同煤锁下阀。因其操作条件最差，操作温度较高，而且灰渣磨损严重，为延长阀门寿命，其阀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，但目前任何厂家都没有使用该股蒸汽。另外为了降低阀座温度，使阀座硬度不因温度过高而造成降低，制成了内有水夹套式的阀座，在使用时，将锅炉给水循环通入冷却阀座，但目前任何厂家没有使用该股给水。（2）灰锁下阀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，灰锁上阀结构示意图灰锁下阀结构示意图H2OH2O先用冲洗水冲洗阀面上的灰渣，然后关闭阀门。（3）灰蒸汽膨胀洗涤器灰蒸汽膨胀洗涤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。直径Φ1500mm，总高2600mm的一个圆形压力容器。内部装有管形内件-----------中心管，中心管下部为伞形喷口，用于减振，中心管上部法兰与灰锁连结。灰锁卸压期间，灰蒸汽经连通管进入膨胀器内，灰锁压力下降，而膨胀冷凝器内的灰水被蒸汽加热后，释放出来的灰蒸汽由卸压口排出。最终使灰锁压力降至常压，达到卸压目的。三、粗煤气喷淋洗涤冷却器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386～450℃降至201±2℃。灰蒸汽膨胀洗涤器结构示意图油类及粉尘被洗涤下来。上部水平部分是带有水夹套的管段,其水夹套与气化炉夹套相通.水平管内设有间歇操作、往复运动的圆盘形刮刀,用于刮掉煤气出口管内壁积聚的焦油和煤尘.刮刀与器壁的间隙为1mm,刮刀材质为耐热钢Gx6CrNi18,活塞杆材质为21CrMoV57。粗煤气洗涤冷却器结构示意图如下图：粗煤气洗涤冷却器的内径为Φ682mm，内件是一通流文丘里洗涤器,喉管处直径为Φ270mm,此处设计的平均流速范围为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进入喷冷器,由煤气水处理装置来的高压喷射净煤气水进入喷冷器,煤气水通过文丘里洗涤器上部入口处的螺旋叶片喷出(叶片共16片,d=10mm,安装角度55o)与粗煤气中的重组份、灰尘等杂质直接接触，由于洗涤后气体温度的降低,部分焦刮刀行程为1260mm喷淋洗涤冷却器及刮刀图本节需要掌握的内容1、鲁奇炉设备组成？2、筒体及夹套的体积？3、炉篦的结构及作用？4、煤、灰锁的作用？