煤氣化爐溫度的測量方法

化工自動(dòng)化及儀表，2008, 35(6):88 ~90技改與創(chuàng )新Control and Instruments in Chemical Industry煤氣化爐溫度的測量方法王錦,門(mén)長(cháng)貴,李 璞,徐宏偉(西北化工研究院.西安710054)摘要:介紹煤氣化爐溫度測量的幾種方法:直接測溫方法、間接測溫方法以及經(jīng)驗溫度測量方法,通過(guò)這些方法對氣化爐內溫度進(jìn)行測量.能及時(shí)準確地掌握爐內溫度狀況,確保安全生產(chǎn)。關(guān)鍵詞:氣化爐 ;溫度測量;直接測溫;間接測溫中圖分類(lèi)號: TQ546文獻標識碼: B文章編號: 100-3932<2008 )6-008803031引言2.2保護管煤氣化爐的溫度控制是決定煤氣化裝置能否穩在熱電偶測溫的過(guò)程中,熱電偶保護管發(fā)揮著(zhù)定運行的關(guān)鍵因素。氣化爐溫度反映了物料在氣化重要作用。保護管材料性能影響熱電偶的長(cháng)期穩定爐內化學(xué)反應的狀況。當爐內溫度較高,高于用于性使用壽命等各項性能指標。在氣化爐測溫過(guò)程氣化的原料的灰熔點(diǎn)50 ~ 80 C時(shí),碳轉化率高,渣中,熱電偶保護管要長(cháng)期在高溫高壓的條件下承受的流動(dòng)性好,氣化爐運行順利,但粗合成氣中的CO2物料的沖刷,并且還要抵擋溫度和壓力急驟變化對含量增加,有效成分降低,耐火磚熔蝕加快,降低了其性能的影響,這就要求熱電偶保護管要有很高的氣化爐的安全性。氣化爐溫度低,渣的流動(dòng)性變差，性能指標要求。目前很多生產(chǎn)廠(chǎng)商用的都是高溫硅造成渣口變小,氣化爐壓差變大，操作難度增大,且鉬陶瓷套管,但是不能很好地滿(mǎn)足生產(chǎn)要求,其使用易造成爐壁超溫。所以對氣化爐溫度的準確測量至壽命短,測溫誤差相對比較大。筆者在這里提到一關(guān)重要。筆者在這里介紹幾種可以測量氣化爐溫度種復合型納米陶瓷材料保護管fi,這種保護管采用的方法。新型化學(xué)工藝制成99. 97%的Al203作為基體材料,2直接測溫方法加入微量的MgO,Y2O3 和LaO3作添加劑,同時(shí)使用這種方法是利用熱電偶來(lái)直接測量氣化爐溫高效STL有機分散劑,用特殊工藝將相當數量的30度,在氣化爐運行初期以及在新裝置、新原料等條件~50mm的納米材料均勻地分散在基體材料中,采下必須依照這種方法來(lái)直接測量爐內溫度,用于指用“非常規法"成型,制成復合型納米陶瓷材料保護導氣化爐工藝操作。管。這種高純度的基體材料具有比一般陶瓷材料更2.1熱電偶高的離子晶體的晶格能,工作溫度和機械強度遠高由于氣化爐正常生產(chǎn)時(shí)溫度在1 400 C左右,所于目前的一些陶瓷材料。由于有納米材料分散在基以一般選擇的都是“鉑銠-鉑銠”熱電偶" ,其長(cháng)期體中.在提高材料力學(xué)性能的同時(shí)能有效抑制在高工作溫度為1 500 C ,短期使用可達1 700C ,在600溫高壓下,爐內的氣體滲人保護管內對熱電偶造成~1 500 C范圍內,測溫熱電偶元件精度為+0. 5%傷害。因此,提高了熱電偶保護管和熱電偶的使用或+4C,比“鉑銠-鉑"熱電偶(長(cháng)期使用溫度在壽命,以達到準確測量爐膛溫度的目的。1 300 C以下)的允許工作溫度高。在這里還要提到目前這種熱電偶保護材料已在國內-些大 化肥一種抗氧化鎢錸熱電偶,這種熱電偶的特點(diǎn)是電極企業(yè)經(jīng)測試后投入使用,這種材料在測溫精度和安絲的熔點(diǎn)高、強度大,熱電勢大,靈敏度高并且價(jià)格全防爆等方面的技術(shù)性能與進(jìn)口同類(lèi)產(chǎn)品一致，而便宜,是高溫測試領(lǐng)域很有前途的測溫材料。以前在使用壽命這-關(guān)鍵技術(shù)指標上,已超過(guò)進(jìn)口同類(lèi)鎢錸熱電偶使用受限主要是因為它抗氧化性差,現產(chǎn)品.其平均使用壽命超過(guò)六個(gè)月(進(jìn)口同類(lèi)產(chǎn)品設在國內已有抗氧化鎢錸熱電偶的成熟技術(shù)，能夠在計使!Y片中國煤化工下及進(jìn)口同類(lèi)產(chǎn)氧化、還原氣氛和兩者交替的氣氛中使用,其使用壽品的CN M H G氣成本。命是鉑銠系熱電偶的1~2倍,而價(jià)格卻不足鉑銠偶的一半。國外已將其成功應用于煤氣化領(lǐng)域}。收稿日期2008-10-24(修改稿)第6期王錦等.煤氣化爐溫度的測量方法●89●3間接測溫方法本間接測溫技術(shù)可利用現有生產(chǎn)裝置的DCS本文中提到的間接測溫方法是我院研發(fā)的一種操作系統將氣化爐溫度動(dòng)態(tài)地顯示在計算機上,并氣化爐溫度測量方法。直接測出與被測量對象有已可與其它的測溫技術(shù)進(jìn)行分析對比,為氣化爐的優(yōu)知關(guān)系的各有關(guān)量,再利用其它已知關(guān)系確定被測化操作控制提供依據。在實(shí)際應用時(shí)本間接測溫方量值的方法,稱(chēng)為間接測量法。本間接測溫技術(shù)就法可與直接測溫方法相結合使用。前期依靠直接測是按照這-原理,并結合煤氣化生產(chǎn)裝置的特點(diǎn)及溫熱電偶來(lái)校正間接測溫,后期依靠間接測溫方法運行操作經(jīng)驗開(kāi)發(fā)研究的。它是利用傳熱的原理,來(lái)指導工藝操作。根據冷卻劑進(jìn)出口溫升的變化及帶出的熱量,間接測量出氣化爐爐膛內的溫度,因此又叫間接測溫技直接測溫探頭氣化爐術(shù)。間接測溫的原理是:設計一種容積式冷管間接測溫探頭,利用直接測溫熱電偶孔,將其插入氣化爐爐膛直接測溫熱電偶孔，通入冷卻劑,通過(guò)對冷卻劑實(shí)|溫度壓力的進(jìn)出流量.壓力、溫度等參數的測量,找出與氣化變送器爐爐膛溫度場(chǎng)的關(guān)系。將其進(jìn)行關(guān)聯(lián)，并通過(guò)對傳e流量計熱過(guò)程及各相關(guān)參數分析研究,找出其間的函數關(guān)L工T一處理機系建立數學(xué)模型,確定模型參數,進(jìn)行曲線(xiàn)回歸。這-個(gè)卻劑精樣就可用其間接地反映氣化爐爐膛溫度[4。氣化爐圖1氣化爐間接測溫技術(shù)原理圖間接測溫技術(shù)的原理如圖1所示。間接測溫裝置主要由數據采集轉換系統,計算針對這種測溫方法,我院進(jìn)行了大量的試驗研機數據處理顯示系統，安全保護系統,冷卻劑計量控究,這里給出如表1所示的一組試驗數據,通過(guò)在不制系統,冷卻劑測溫系統,容積式冷管間接測溫探頭同溫度下的測量,對所測得的溫度值和實(shí)際溫度值等組成。進(jìn)行比較,驗證了這種方法的可行性。表1間接測溫試驗數據表容積式間接測溫探頭上行容積式間接測溫探頭下行冷卻水流量實(shí)際值/C理論值/誤差/相對誤差/% I實(shí)際值/心1 理論值/C誤差/C相對誤差/% /1.h~1 0501072-22-2.11451-11-0. 76401 1001 105-5|-0.451 4001 408-8-0.571 1521 140- 121.041 3521 356-0.301 2001 19280.671 2991 2954|0.311 2521 23841.121 25012337|1.361 2920. 6911828t1. 501 3501 354-4 |-0.3115111470.3514001 405-0.3611031 106-0.2714501 465-15-1.031 0491 0544經(jīng)驗溫度測量方法測溫的一組對照關(guān)系圖。4.1 氣體成分測溫法當氣化爐運行比較穩定時(shí),氣體成分和氣化爐3 2002 800溫度是成對應關(guān)系的。當氣化爐溫度高時(shí),CH。.CO2 400減少,CO2增加,溫度低時(shí)則相反,而H2是氣體中較2 000穩定的,除非爐內溫度變化非常大,否則氫氣的變化1600-日1200-是很微小的。中國煤化工CH.在溫度變化時(shí)其改變是有一定規律的,所以我們可以通過(guò)氣體成分中CH,含量來(lái)判斷爐內YHC NMHG 1450 1490溫度,但這是相對的，當氣化爐處于不正常狀態(tài)時(shí),溫度/心CH,的變化又變得比較復雜'。圖2給出甲烷含量圖2甲烷含量與氣化爐溫度對照圖●90●化工自動(dòng)化及儀表第35卷氣體成分隨溫度變化只是個(gè)大致的趨勢,并且延長(cháng)設備使用年限等均具有十分重要的意義。而在會(huì )受煤種和氣化爐運行狀況的影響。溫度測量方面,由于氣化爐內高溫高壓并存在多重4.2氧/料漿比測溫法復雜的工況,對熱電偶絲及其保護管會(huì )產(chǎn)生嚴重腐氧/料漿比是氣化爐溫控制中的一個(gè)重要參數，蝕與損壞,所以溫度測量與控制一直沒(méi)有得到較好氧/料漿比的大小能間接反映氣化爐溫的高低,實(shí)際的解決。運行中一般也可以通過(guò)調節氧/料漿比來(lái)操作氣化在這里提到的幾種溫度測量方法中,直接測溫爐溫度。氧/料漿比增大時(shí)，氣化爐溫度升高,氧/料方法最能準確、快速地測量出煤氣化爐內的溫度,但漿比減少時(shí),氣化爐溫度降低。但是由于設計、儀表是目前由于其使用壽命的影響,還不能做到完全依等多方面原因,氧/料漿比在操作時(shí)又有一定的局限靠這種方法來(lái)完成煤氣化爐的溫度測量,隨著(zhù)新型.性。開(kāi)始階段,氧/料漿比波動(dòng)很大，電磁流量計指熱電偶保護管材料的發(fā)展和熱電偶測溫精度的提示不穩定而轉速流量較穩定,能正確反應煤漿的流高,這種方法將得到很大的改善。間接測溫方法由量,這時(shí)就應該采用轉速流量作為氧/料漿比分母,于其不是直接對溫度進(jìn)行測量,所以必然存在一-定而作為分子的氧氣流量值受氧氣溫度影響較大,特別是晝夜溫差大時(shí),對于同樣爐溫所需要的氧/料漿的滯后性,并且間接測溫方法的前提是和直接測溫比的值就相差較大。所以氧/料漿比在調節爐溫時(shí)結合使用。在直接測溫熱電偶損壞以后,可以利用要考慮到這些因素的影響。表2列出了一組氧/料這種方法對煤氣化爐溫度進(jìn)行測量。經(jīng)驗溫度測量漿比與氣化爐溫度對照表。方法是根據操作經(jīng)驗大概判定煤氣化爐內的溫度,它也存在滯后的因絮,但是目前它仍然是判斷煤氣表2氧/料漿比與氣化爐溫度對照表化爐內溫度的重要依據。1230 1250 1280| 1330| 1 380參考文獻:[1] 吳鈺之.氣化爐溫度測址的幾點(diǎn)體會(huì )[J].化工自動(dòng)化及儀40 -445440 - 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