一種氣流床氣化爐爐膛溫度測量方法及系統的制作方法
【專利摘要】本發明公開了一種氣流床氣化爐爐膛溫度測量方法及系統。其中，氣流床氣化爐爐膛溫度測量方法包括：獲取氣化爐激冷室的壓力、經洗滌塔初步凈化后的各不凝性氣體含量；假設爐膛溫度，根據該爐膛溫度確定變換反應平衡常數和甲烷化反應平衡常數；確定水氣比；確定爐膛壓力；得到第三平衡常數；判斷甲烷化反應平衡常數和第三平衡常數是否滿足預設條件，本發明的優點在于可以對爐膛溫度進行持續可靠的檢測，避免了由于熱電偶在氣化過程中易于損壞而帶來的安全隱患。
【專利說明】一種氣流床氣化爐爐膛溫度測量方法及系統
【技術領域】
[0001] 本發明涉及氣流床氣化【技術領域】，具體而言，涉及一種氣流床氣化爐爐膛溫度測 量方法及系統。
【背景技術】
[0002] 隨著我國經濟建設的快速發展，對能源的需求也與日俱增。我國是一個多煤貧 油少氣的國家，但煤炭的開發利用會帶來嚴重的環境問題，氣流床煤氣化工藝為煤的潔凈 高效利用提供了一種可能。氣流床氣化技術的核心設備是氣化爐，氣化爐一般包括燃燒室 (爐膛）和激冷室兩部分。煤氣化過程為：將煤漿或煤粉和氧化劑（氧氣、水等）以射流的形 式噴入到氣化爐的燃燒室內，煤漿或煤粉在燃燒室內燃燒，燃燒過程中燃燒室的溫度很快 達到1300°C以上，煤中的高級烴完全分解，甲烷的含量也很低，不會產生焦油類物質。反應 生成的有效氣體與熔渣出氣化爐燃燒室后，進入氣化爐激冷室（以激冷流程為例）液面下， 經過激冷室水浴洗滌、除塵后，制成被水汽飽和的合成氣（一氧化碳、氫氣等的混合物），送 出氣化爐，然后再經過洗滌塔等進一步洗滌后形成初步凈化后的不凝性氣體。煤中部分未 燃盡的碳和不可燃的灰分，在高溫下形成熔渣落入氣化爐激冷室水浴中，熔渣迅速固化，經 過氣化爐鎖斗定期地排入渣池。
[0003] -般而言，氣化爐燃燒室內襯耐火磚或水冷壁，由于氣化在1300°C以上的高溫下 進行，因此氣化爐運行過程中的溫度控制尤為重要，它直接關系到氣化爐能否長期穩定的 運行。若氣化溫度過高，氣化爐內的耐火材料腐蝕加劇，抗沖刷耐磨能力大幅度降低，從而 影響或縮短耐火材料、水冷壁的使用壽命，甚至燒壞耐火襯里、水冷壁盤管等，造成系統停 產，影響裝置的安全運行。
[0004] 目前，氣流床氣化爐爐膛（燃燒室）由于存在高溫、高壓、高沖刷、高腐蝕的特殊環 境，一般的溫度測量儀表很難適應，因此，爐膛溫度一般來說，不可以直接測量，而只能通過 操作工人的經驗做趨勢上的判斷。極少數測量燃燒室內溫度的主要方法是在燃燒室的內壁 上安裝熱電偶，由于熱電偶直接安裝在燃燒室內，在燃燒室內高溫高沖刷高腐蝕環境的作 用下，熱電偶極易損壞，熱電偶的平均使用壽命在2-3個月，頻繁地更換熱電偶不僅增加了 工作人員的工作量，同時也會影響氣化裝置的長周期進行，大大地降低了有效生產時間。另 夕卜，如果熱電偶在氣化過程中損壞，不能對爐膛的溫度進行實時檢測，將會帶來嚴重的安全 隱患。
【發明內容】
[0005] 有鑒于此，本發明旨在提出一種氣流床氣化爐爐膛溫度測量方法及系統，以解決 熱電偶直接測量方式中，由于熱電偶易于損壞而影響氣化過程監控的問題。
[0006] -個方面，本發明提出了一種氣流床氣化爐爐膛溫度測量方法，該方法包括如下 步驟：
[0007] 步驟1，測量氣化爐激冷室的壓力、經初步凈化后洗滌塔出口的各種不凝性氣體干 基含量Xi ;
[0008] 步驟2,假設爐膛溫度T，并根據T確定變換反應平衡常數Kp和甲烷化反應平衡常 數、，⑶；
[0009] 步驟3,根據步驟1測得的Xi得到混合氣體濃度積xs，并根據x s、變換反應平衡 常數Kp確定爐膛近渣口處氣體的水氣比
【權利要求】
1. 一種氣流床氣化爐爐膛溫度測量方法，其特征在于：該方法包括如下步驟： 步驟1，測量氣化爐激冷室的壓力、經初步凈化后洗滌塔出口的各種不凝性氣體干基含 量Xi ; 步驟2,假設爐膛溫度T，并根據T確定變換反應平衡常數Kp和甲烷化反應平衡常數Kf, CO ; 步驟3,根據步驟1測得的Xi得到混合氣體濃度積，并根據、變換反應平衡常數 Kp確定爐膛近渣口處氣體的水氣比
步驟4,根據步驟1的測量值確定爐膛壓力Ρ ; 步驟5,根據步驟4確定的爐膛壓力Ρ、所假設的爐膛溫度Τ、各種不凝性氣體干基含量 Xi、水氣比
分別得到各種氣體的逸度4、水逸度f*，再根據A、f*確定第三平衡常數
步驟6判斷甲烷化反應平衡常數kudP第三平衡常數
是否滿足
K為0. 1?0. 001，若滿足，則將此時假設的爐膛溫度T確定為爐膛的當前溫度；若不滿足， 則重復步驟2至步驟4,直至滿足上述條件為止。
2. 根據權利要求1所述的氣流床氣化爐爐膛溫度測量方法，其特征在于，步驟1還包括 測量渣口壓差，步驟4確定爐膛壓力P的方法為，將激冷室的壓力與渣口壓差之和作為爐膛 壓力P。
3. 根據權利要求1所述的氣流床氣化爐爐膛溫度測量方法，其特征在于， 所述步驟2中，確定變換反應平衡常數Kp和甲烷化反應平衡常數Kf, ^的方法為，根據 下式確定變換反應平衡常數Kp :
式中，Τ為假 設的爐膛溫度； 根據下式確定甲烷化反應平衡常數Kf, ω :
式中， Τ為假設的爐膛溫度。
4. 根據權利要求1所述的氣流床氣化爐爐膛溫度測量方法，其特征在于，所述步驟3根 據下式確定爐膛內近渣口處氣體的水氣比
上式中
.為氣化爐爐膛近渣口處的的水氣比為不凝性混合氣體濃度積；&為 變換反應平衡常數。
5. 根據權利要求1所述的氣流床氣化爐爐膛溫度測量方法，其特征在于，步驟4確定爐 膛壓力P的方法為，將步驟1氣化爐激冷室的壓力作為爐膛壓力P。
6. 根據權利要求1所述的氣流床氣化爐爐膛溫度測量方法，其特征在于，步驟5中根據 fi、f*確定第三平衡常數
的方法為，①確定氣體逸度A :先采用公式.
計算出yi，再利用yi計算出氣體逸度fi，Xi采用的是經初步凈化后洗滌塔出口的不凝性氣 體中CO、CH4、h2干基含量，yi代表上述各種不凝氣體的濕基含量，
為爐膛內近渣口處 氣體的水氣比，再根據公式
：分別計算出co、ch4、h2的逸度f ra、
式中：
為逸度系數，P為爐膛壓力； ② 確定水逸度f* :先采用公式，
計算得到yp再利用y#計算出水 逸度f*，式中，y#代表水的濕基含量，再根據公式
計算出逸度，式中
；為逸 度系數，P為爐膛壓力； ③ ，根據
f*確定平衡常數
的計算方法為
7. 根據權利要求4所述的氣流床氣化爐爐膛溫度測量方法，其特征在于，1$是 用經初步凈化后洗滌塔出口的不凝性氣體中C02、H 2、C0的干基含量求得的，該公式為
8. -種氣流床氣化爐爐膛溫度測量系統，其特征在于：包括： 獲取模塊，用于獲取測量得到的氣化爐激冷室的壓力、經初步凈化后洗滌塔出口的各 不凝性氣體干基含量Xi ; 第一確定模塊，用于假設爐膛溫度為T，并根據所假設的爐膛溫度T確定變換反應平衡 常數Kp和甲烷化反應平衡常數Kf, ω ; 第二確定模塊，用于根據獲取模塊獲取的Xi得到混合氣體濃度積，并根據、變換 反應平衡常數Kp確定爐膛近渣口處氣體的水氣比
第三確定模塊，用于根據獲取模塊得到的測量值確定爐膛壓力Ρ ; 第四確定模塊，用于根據爐膛壓力Ρ、所假設的爐膛溫度Τ、氣體干基含量Xi、水氣比 χ//2ο分別得到各種氣體的逸度4、水逸度f*，再根據f*確定第三平衡常數
判斷模塊，用于判斷甲烷化反應平衡常數^^和第三平衡常數
是否滿足
關系，K為0. 1?0. 001。
9. 根據權利要求8所述的氣流床氣化爐爐膛溫度測量系統，其特征在于，所述獲取模 塊還可以得到渣口壓差，第三確定模塊確定爐膛壓力時，將激冷室的壓力與渣口壓差之和 作為爐膛壓力P。
【文檔編號】C10J3/48GK104087344SQ201410185287
【公開日】2014年10月8日 申請日期:2014年5月5日 優先權日:2014年5月5日
【發明者】董金國 申請人:董金國