氣化爐間接測溫技術(shù)

第6期(總第115期)煤化工No 6( Total No 115)2004年12月Coal Chemical IndustryDec.2004氣化爐間接測溫技術(shù)李璞門(mén)長(cháng)貴(西北化工研究院,臨潼710600)摘要簡(jiǎn)要闡述了一種冷壁式探頭間接測溫技術(shù),通過(guò)對這種測溫工藝技術(shù)及探頭結構等試驗研究,認為間接測溫技術(shù)可以替代直接測溫,用于工業(yè)化生產(chǎn)裝置,為生產(chǎn)操作提供依據,保障生產(chǎn)裝置的安全運行。關(guān)鍵詞氣化爐測溫間接法文章編號:1005-9598(200)-06-003104中圖分類(lèi)號:TQ54文獻標識碼:A氣化爐操作。工業(yè)化生產(chǎn)裝置長(cháng)期連續運轉,前期依靠直接測溫熱電偶來(lái)校正間接測溫,后期依靠間接測溫方法指導工藝操作。由于氣化爐運行一段時(shí)間后,工藝氣流床氣化屬液態(tài)排渣、純氧氣化,由于氣化爐操作指標和條件都已正常,工況和氣化反應都比較穩操作溫度、壓力較高,又有較強的氣流沖刷與熔渣的定,因此當直接測溫熱電偶燒壞或失靈后,就可依靠間侵蝕,因此對氣化爐直接測溫熱電偶外保護管的材質(zhì)接測溫方法,維持和保證氣化爐長(cháng)期安全運行。為此我要求較高,要求它既要有很好的熱傳導性,又要有很們研究開(kāi)發(fā)了一種氣化爐的間接測溫方法。好的耐高溫、耐腐蝕性,還要有很高的硬度和強度以及耐氣流、熔渣的沖刷、侵蝕。目前,已經(jīng)商業(yè)化的直1間接測溫原理及裝置接測溫熱電偶很難適應氣化爐這種惡劣的工作環(huán)境,所以它的使用壽命普遍比較短。熱偶絲材質(zhì)為雙鉑直接測出與被測量對象有已知關(guān)系的各有關(guān)量銠,價(jià)格也比較昂貴。根據國內外的經(jīng)驗和國內生產(chǎn)再利用其他已知關(guān)系確定被測量值的方法,稱(chēng)為間接廠(chǎng)家的使用情況,目前還沒(méi)有一種直接測溫熱電偶在測量法。本間接測溫技術(shù)就是按照這一原理,并結合高溫、高壓下能較長(cháng)時(shí)間的耐熔渣和氣流的沖刷及侵水煤漿加壓氣化生產(chǎn)裝置的特點(diǎn)及運行操作經(jīng)驗開(kāi)蝕。其使用壽命長(cháng)則不超過(guò)一個(gè)月,短則剛投用便失發(fā)研究的。它是利用傳熱的原理,根據冷卻劑進(jìn)出口因此氣化爐的測溫問(wèn)題,長(cháng)期以來(lái)一直是困擾氣溫升的變化及帶出的熱量,間接測量出氣化爐爐膛內化爐經(jīng)濟、穩定、長(cháng)期運行的制約因素。的溫度,因此又叫間接測溫。間接測溫原理見(jiàn)圖1。間國外工業(yè)化生產(chǎn)裝置中的直接測溫熱電偶壽命接測溫裝置的間接測溫探頭和直接測溫探頭形狀相也比較短,平均使用壽命約半個(gè)月,在直接測溫熱電似,不同的是前者內部通入冷卻劑,后者內部是熱電偶損壞(或失靈)后,大多采用物熱衡算、甲烷含量等偶絲。冷卻劑進(jìn)入探頭后對探頭進(jìn)行冷卻,使冷卻劑間接測溫方法維持正常操作,但這種方法嚴重滯后。溫度升高,通過(guò)對冷卻劑流量及溫升的測量,將其與為解決氣流床氣化爐的測溫問(wèn)題,國外進(jìn)行了多種方直接測溫熱電偶測出的氣化爐內溫度進(jìn)行關(guān)聯(lián),并通法的探索研究,目前對此問(wèn)題還沒(méi)有徹底解決。過(guò)對傳熱過(guò)程及各相關(guān)參數分析研究,找出其間的函為了維持水煤漿加壓氣化爐長(cháng)期、連續、穩定運數關(guān)系建立數學(xué)模型,確定模型參數。這樣在直接測行,一般都采用熱電偶直接測溫與一、二種間接測溫溫熱電偶失靈后就可以通過(guò)冷卻劑流量溫升的變化方法相結合的方法進(jìn)行氣化爐測溫,綜合判斷并指導來(lái)間接地反映氣化爐內操作溫度。中國煤化工量泵、間接測溫探收稿日期:20040625頭CNMHG則溫系統數據采集作者簡(jiǎn)介:李璞,男,1958年2月出生,1983年大學(xué)畢業(yè),轉換奴循理業(yè)小示統和安全聯(lián)鎖控制工程師,現從事煤氣化技術(shù)開(kāi)發(fā)及自控儀表研究工作。系統等組成煤化工2004年第6期直接測溫探頭首先調節和穩定流量,再進(jìn)行溫度變化試驗。(熱電偶)氣化妒間接測溫度溫探頭變送器24條件試驗本試驗按以上四個(gè)流量段,在流量穩定的條件下,分別由低溫向高溫(上行),再由高溫向低溫(下壓力行)進(jìn)行不同的條件試驗,以設定的溫度段為溫度變變送器變送器化調節試驗點(diǎn),每一設定點(diǎn)穩定運行數小時(shí),每15min變送器人工記錄1次。計算機內部記錄可以在1s~300s任意流量計設定,本試驗設置數據庫記錄時(shí)間為1min。表1示出冷卻了不同流量條件下間接測溫在線(xiàn)修正試驗結果。表處理機變送器中數據分別為上、下行試驗的實(shí)測數據,計算數據為在線(xiàn)修正后的模型計算值。結果表明:在不同流量條圖1間接測溫原理示意圖件下,實(shí)測值與計算值的偏差較小。表1不同流量下模擬條件試驗對照2間接測溫技術(shù)的試驗研究4“實(shí)測爐溫計算爐溫3°實(shí)測爐溫計算爐流量段℃/℃流量段℃根據間接測溫原理,我們著(zhù)重進(jìn)行了間接測溫裝上行10501067上行10511062置的研究、間接測溫探頭結構研究、測溫裝置計算機1102控制系統軟件的開(kāi)發(fā),在此基礎上進(jìn)行了不同探頭的1153結構性能試驗,并對定型的測溫探頭進(jìn)行模擬測溫試驗和在線(xiàn)修正試驗124912341249本試驗研究結合工業(yè)化生產(chǎn)裝置的實(shí)際情況,對1300測溫裝置的冷卻劑供給系統的流量監測、超溫、超壓1350133913501325保護、事故中斷、冷卻劑探頭換熱等問(wèn)題進(jìn)行了深入141514001405細致的試驗研究,并模擬工業(yè)化生產(chǎn)條件,模擬氣化145214511476爐溫度、壓力,對探頭、裝置、設備、儀表等進(jìn)行了試下行14491465下行14501468驗,確保了在熱態(tài)模擬條件下各設備、裝置、儀表等整1398個(gè)工藝流程正常運轉。在整個(gè)模擬試驗期間,測溫裝135013501343130213031307置的操作運行穩定、數據準確可靠、試驗數據有很好的重現性能。以下為主要試驗條件和試驗概況。25l123821壓力條件試驗為保證氣化爐的安全運行,我們選擇的前題條件I15011461099l107是當間接測溫裝置發(fā)生故障時(shí),不能影響正常生產(chǎn)。從安全等方面考慮,使間接測溫裝置的壓力高于氣化001l013l018爐壓力,這樣一旦探頭等出現問(wèn)題,氣化爐的高溫高壓氣體不會(huì )進(jìn)入測溫裝置。2.5模擬試驗22溫度范圍在條件試驗的基礎上,選擇某一特定流量進(jìn)行了由于氣化爐的操作溫度較高,一般在1350℃左模擬工業(yè)化生產(chǎn)測溫試驗。利用在線(xiàn)修正模型,試驗右。因此試驗設定一定的溫度段進(jìn)行升溫或降溫試驗證探頭對溫度的反應特性及對爐溫變化的反應靈驗。溫度范圍選定為:1100℃-1400℃。試驗期間設定敏度和試驗數據的重現性能。定的溫度段為溫度變化調節試驗點(diǎn),進(jìn)行升溫或降26工業(yè)考核試驗溫試驗。中國煤化工接測溫模擬試驗的基23流量選擇礎CNMHG進(jìn)行長(cháng)期運行的穩定冷卻劑流量定為四個(gè)流量段,分別是:1號流量性考。仕試驗遼程中,根據冷卻劑溫升段、2號流量段、3號流量段、4號流量段。在試驗期間調節并穩定冷卻劑的流量;在試驗初期,對冷卻劑溫2004年12月李璞等:氣化爐間接測溫技術(shù)升和爐溫通過(guò)在線(xiàn)修正程序進(jìn)行關(guān)聯(lián),確定測溫模型表2數據處理結果參數;在試驗后期,對間接測溫結果與直接測溫結果探頭流量段系數a系數a1RF /O O1進(jìn)行對比。通過(guò)數據分析和對比,間接測溫結果與直(1,n-2)接測溫結果的偏差較小。圖2為考核試驗結果圖。1·上行631.64663.2910.9992932.6213.7下行790.17142.7350.9961065.2311.3上行764.74057.8030.9971047.9812.22探頭下行7519351.8030.99433.91.33*上行803.70474.0740.99798861.0013.7下行715.71471.4290.982624411.34·上行840.0076.9230.9994504.9413.7下行760.93878.1250.9912658.48113003501上行723.78060.7960.9971258.8812.2時(shí)間/h2·上行■一計算值▲一測量值探圖2測量數據與計算數據對照圖義3°上行813.79386.2040.99911367.94134°上行86.36490.9090.9992489.4613.71·上行通過(guò)大量的實(shí)驗室試驗研究和試驗數據的分析下行692.32219.194處理發(fā)現,在間接測溫探頭的冷卻劑流量一定(或變22222.2220.996854.9712.2化不大)的條件下,測溫探頭的進(jìn)出口溫度差△t與爐4下行714.9824.5700.9971562.5511溫T的關(guān)系符合線(xiàn)性方程:探0.995633.2412.2△t=Ao+A1xT(1)式中,△t為冷卻劑進(jìn)出口溫度差,T為氣化爐爐3膛溫度,A。、A1為系數。35.8420.9993026.6511從(1)知,間接測溫探頭的△t與T成正比,而間接測溫最終是確定T與△t的關(guān)系。因此由方程(1)則不難得出爐溫T與溫差△t的關(guān)系:間接測溫裝置氣化爐直接運行參數測定測溫結果TgT=(△t-A0)/A1(2)簡(jiǎn)化后得模型參數據采集系統數設定方程(3)即為間接測溫模型公式,a、a1即為模型系數模型計算-紀錄數據庫<效有按方程(3)對試驗數據進(jìn)行回歸處理,得出在不同流量下的不同結構探頭的線(xiàn)性回歸系數,數據處理結果見(jiàn)表2。模型參由表2可以看出,相關(guān)系數R≈1,統計量標準數據庫主顯示屏數修正F>F0.01(1,n-2),說(shuō)明冷卻劑溫差△t與爐溫T之間的線(xiàn)性關(guān)系相當好。因此可以認為爐溫T與冷卻劑溫3計算機在線(xiàn)修正模型結構框圖差△t之間確實(shí)存在著(zhù)較好的線(xiàn)性關(guān)系。裝置的穩定性和可靠性。利用上述模型,開(kāi)發(fā)編制了計算機在線(xiàn)修正軟本試驗是將探頭冷卻劑流量控制在經(jīng)過(guò)前期試件。本軟件實(shí)際上是數據庫、線(xiàn)性回歸方程與計算機驗確定的對溫度反應比較合適的流量段進(jìn)行。隨機變控制系統的結合?；M試驗爐的爐膛溫度,利用在線(xiàn)修正模型,分析計算機在線(xiàn)修正模型結構框圖示于圖3。計算燈中國煤化工圖2示出了其中時(shí)在模擬試驗爐上進(jìn)行了大量的模擬試驗,試驗驗間段CNMHG算值與實(shí)測值的比1)間接測溫模型及在線(xiàn)修正軟件的可行性和準較)。結果表明:利用水冷壁間接測溫裝置和在線(xiàn)修正確性;(2)探索測溫探頭的靈敏性和穩定性;(3)測溫測溫模型,試驗數據有良好的重現性能,測溫探頭對煤化工2004年第6期爐溫變化反應比較靈敏,間接測溫模型計算值與熱電藝路線(xiàn)是切實(shí)可行的。間接測溫試驗裝置可以用于氣偶實(shí)測值偏差較小。在整個(gè)模擬試驗期間,整個(gè)測溫化爐測溫,間接測溫裝置比較安全可靠。裝置的操作運行穩定、數據準確可靠、試驗數據有很3.2以本研究所確定的測溫探頭結構、水冷壁間接好的重現性能。測溫的模型方程和模型參數為依據,利用計算機在線(xiàn)修正程序,按模型方程所求得的理論爐膛溫度與實(shí)際3結論測量值進(jìn)行對比。結果表明:計算溫度與實(shí)測值誤差較小,采用本間接測溫技術(shù)在直接測溫熱電偶損壞或31間接測溫技術(shù)研究中重點(diǎn)對測溫探頭結構、測失靈后,可以間接地測量和計算出當前氣化操作溫溫裝置及安全聯(lián)鎖控制系統進(jìn)行了試驗研究,對不同度,對穩定生產(chǎn)、指導生產(chǎn)操作、降低生產(chǎn)成本和安全結構的測溫探頭進(jìn)行了冷卻劑流量及不同溫度條件生產(chǎn)具有重要的意義。下的條件試驗,通過(guò)大量的工藝研究試驗,證明本工Indirect Thermometric Technology for GasifierLi Pu and Men ChangguiNorthwest Research Institute of Chemical Industry, Lintong 710600)Abstract An indirect thermometric technology with cold-wall probes was demonstrated in brief. The test and studyon the thermometric process and probe structure prove that the indirect thermometry can replace the direct thermometry incommercial plants for providing basis for operation and ensuring safe productionKey words gasifier, thermometry, indirect method(上接第24頁(yè))慢的原因也與我國國情有關(guān),我國目前三聚氰胺的技術(shù)發(fā)展方向是高壓法,開(kāi)發(fā)具有自還不象歐美等發(fā)達國家那樣,從法律制度上要求在公主知識產(chǎn)權的高壓法生產(chǎn)工藝,很有意義。同時(shí)應加共場(chǎng)所必須使用以三聚氰胺為原料的阻燃劑,三聚氰強三聚氰胺的深加工產(chǎn)品開(kāi)發(fā),可以說(shuō)三聚氰胺后加胺的國內人均消費量與日本、美國等國家相比,相差工產(chǎn)品的開(kāi)發(fā)是拉動(dòng)三聚氰胺市場(chǎng)需求的根本途徑很大。開(kāi)發(fā)三聚氰胺后加工產(chǎn)品將增加三聚氰胺的市場(chǎng)需求,三聚氰胺后加工產(chǎn)品的商業(yè)化生產(chǎn)將是解決主要參考文獻目前供需失衡的有效途徑。[1]王國祥.三聚氰胺生產(chǎn)工藝綜合比較[J].化肥工業(yè),3.4新建裝置起點(diǎn)要高2004,31(4):18-21三聚氰胺是一種附加值較高的尿素后加工產(chǎn)品2]王峻峰.三聚氰胺的生產(chǎn)與應用[J].化工科技市場(chǎng)國內有技術(shù)優(yōu)勢和產(chǎn)品競爭力的尿素生產(chǎn)廠(chǎng)家,可考2004,(5):8-10.慮采用大型的尿素裝置和三聚氰胺聯(lián)產(chǎn),或三聚氰胺3]喬建芬.三聚氰胺產(chǎn)業(yè)現狀及發(fā)展[J].煤化工,2003,和其他有市場(chǎng)競爭力的產(chǎn)品聯(lián)產(chǎn)。但根據三聚氰胺產(chǎn)31(1):24-26.業(yè)目前的現狀,新建裝置考慮技術(shù)起點(diǎn)一定要高,同[4]毛阿利.三聚氰胺生產(chǎn)技術(shù)述評[J].化學(xué)工業(yè)與工程時(shí)必須考慮規模效益;引進(jìn)國外技術(shù),要結合中國的技術(shù),1999,20(2):16-20國情,不能貪規模過(guò)大、技術(shù)過(guò)新的項目。[5]徐立勇.三聚氰胺主要下游產(chǎn)品的發(fā)展現狀及前景預35積極開(kāi)發(fā)具有自主知識產(chǎn)權的技術(shù)測[J].河北化工,2002,(2):46Progress in Technology and Industry Analysis of MelamineLu anhua(Tianji Sinochem Gaoping Chemical中國煤化工Abstract The technology of melamine at home and abroad isC MH Gological indexes of sevral advanced technologies such as BASF, DSM, Nissan, Monte dison is given. The status of melamine industry is analizedKey words melamine, progress in technology, the status of industry