一种气流床气化炉炉膛温度测量方法及系统的制作方法
【专利摘要】本发明公开了一种气流床气化炉炉膛温度测量方法及系统。其中，气流床气化炉炉膛温度测量方法包括：获取气化炉激冷室的压力、经洗涤塔初步净化后的各不凝性气体含量；假设炉膛温度，根据该炉膛温度确定变换反应平衡常数和甲烷化反应平衡常数；确定水气比；确定炉膛压力；得到第三平衡常数；判断甲烷化反应平衡常数和第三平衡常数是否满足预设条件，本发明的优点在于可以对炉膛温度进行持续可靠的检测，避免了由于热电偶在气化过程中易于损坏而带来的安全隐患。
【专利说明】一种气流床气化炉炉膛温度测量方法及系统
【技术领域】
[0001] 本发明涉及气流床气化【技术领域】，具体而言，涉及一种气流床气化炉炉膛温度测 量方法及系统。
【背景技术】
[0002] 随着我国经济建设的快速发展，对能源的需求也与日俱增。我国是一个多煤贫 油少气的国家，但煤炭的开发利用会带来严重的环境问题，气流床煤气化工艺为煤的洁净 高效利用提供了一种可能。气流床气化技术的核心设备是气化炉，气化炉一般包括燃烧室 (炉膛）和激冷室两部分。煤气化过程为：将煤浆或煤粉和氧化剂（氧气、水等）以射流的形 式喷入到气化炉的燃烧室内，煤浆或煤粉在燃烧室内燃烧，燃烧过程中燃烧室的温度很快 达到1300°C以上，煤中的高级烃完全分解，甲烷的含量也很低，不会产生焦油类物质。反应 生成的有效气体与熔渣出气化炉燃烧室后，进入气化炉激冷室（以激冷流程为例）液面下， 经过激冷室水浴洗涤、除尘后，制成被水汽饱和的合成气（一氧化碳、氢气等的混合物），送 出气化炉，然后再经过洗涤塔等进一步洗涤后形成初步净化后的不凝性气体。煤中部分未 燃尽的碳和不可燃的灰分，在高温下形成熔渣落入气化炉激冷室水浴中，熔渣迅速固化，经 过气化炉锁斗定期地排入渣池。
[0003] -般而言，气化炉燃烧室内衬耐火砖或水冷壁，由于气化在1300°C以上的高温下 进行，因此气化炉运行过程中的温度控制尤为重要，它直接关系到气化炉能否长期稳定的 运行。若气化温度过高，气化炉内的耐火材料腐蚀加剧，抗冲刷耐磨能力大幅度降低，从而 影响或缩短耐火材料、水冷壁的使用寿命，甚至烧坏耐火衬里、水冷壁盘管等，造成系统停 产，影响装置的安全运行。
[0004] 目前，气流床气化炉炉膛（燃烧室）由于存在高温、高压、高冲刷、高腐蚀的特殊环 境，一般的温度测量仪表很难适应，因此，炉膛温度一般来说，不可以直接测量，而只能通过 操作工人的经验做趋势上的判断。极少数测量燃烧室内温度的主要方法是在燃烧室的内壁 上安装热电偶，由于热电偶直接安装在燃烧室内，在燃烧室内高温高冲刷高腐蚀环境的作 用下，热电偶极易损坏，热电偶的平均使用寿命在2-3个月，频繁地更换热电偶不仅增加了 工作人员的工作量，同时也会影响气化装置的长周期进行，大大地降低了有效生产时间。另 夕卜，如果热电偶在气化过程中损坏，不能对炉膛的温度进行实时检测，将会带来严重的安全 隐患。
【发明内容】
[0005] 有鉴于此，本发明旨在提出一种气流床气化炉炉膛温度测量方法及系统，以解决 热电偶直接测量方式中，由于热电偶易于损坏而影响气化过程监控的问题。
[0006] -个方面，本发明提出了一种气流床气化炉炉膛温度测量方法，该方法包括如下 步骤：
[0007] 步骤1，测量气化炉激冷室的压力、经初步净化后洗涤塔出口的各种不凝性气体干 基含量Xi ;
[0008] 步骤2,假设炉膛温度T，并根据T确定变换反应平衡常数Kp和甲烷化反应平衡常 数、，⑶；
[0009] 步骤3,根据步骤1测得的Xi得到混合气体浓度积xs，并根据x s、变换反应平衡 常数Kp确定炉膛近渣口处气体的水气比
【权利要求】
1. 一种气流床气化炉炉膛温度测量方法，其特征在于：该方法包括如下步骤： 步骤1，测量气化炉激冷室的压力、经初步净化后洗涤塔出口的各种不凝性气体干基含 量Xi ; 步骤2,假设炉膛温度T，并根据T确定变换反应平衡常数Kp和甲烷化反应平衡常数Kf, CO ; 步骤3,根据步骤1测得的Xi得到混合气体浓度积，并根据、变换反应平衡常数 Kp确定炉膛近渣口处气体的水气比
步骤4,根据步骤1的测量值确定炉膛压力Ρ ; 步骤5,根据步骤4确定的炉膛压力Ρ、所假设的炉膛温度Τ、各种不凝性气体干基含量 Xi、水气比
分别得到各种气体的逸度4、水逸度f*，再根据A、f*确定第三平衡常数
步骤6判断甲烷化反应平衡常数kudP第三平衡常数
是否满足
K为0. 1?0. 001，若满足，则将此时假设的炉膛温度T确定为炉膛的当前温度；若不满足， 则重复步骤2至步骤4,直至满足上述条件为止。
2. 根据权利要求1所述的气流床气化炉炉膛温度测量方法，其特征在于，步骤1还包括 测量渣口压差，步骤4确定炉膛压力P的方法为，将激冷室的压力与渣口压差之和作为炉膛 压力P。
3. 根据权利要求1所述的气流床气化炉炉膛温度测量方法，其特征在于， 所述步骤2中，确定变换反应平衡常数Kp和甲烷化反应平衡常数Kf, ^的方法为，根据 下式确定变换反应平衡常数Kp :
式中，Τ为假 设的炉膛温度； 根据下式确定甲烷化反应平衡常数Kf, ω :
式中， Τ为假设的炉膛温度。
4. 根据权利要求1所述的气流床气化炉炉膛温度测量方法，其特征在于，所述步骤3根 据下式确定炉膛内近渣口处气体的水气比
上式中
.为气化炉炉膛近渣口处的的水气比为不凝性混合气体浓度积；&为 变换反应平衡常数。
5. 根据权利要求1所述的气流床气化炉炉膛温度测量方法，其特征在于，步骤4确定炉 膛压力P的方法为，将步骤1气化炉激冷室的压力作为炉膛压力P。
6. 根据权利要求1所述的气流床气化炉炉膛温度测量方法，其特征在于，步骤5中根据 fi、f*确定第三平衡常数
的方法为，①确定气体逸度A :先采用公式.
计算出yi，再利用yi计算出气体逸度fi，Xi采用的是经初步净化后洗涤塔出口的不凝性气 体中CO、CH4、h2干基含量，yi代表上述各种不凝气体的湿基含量，
为炉膛内近渣口处 气体的水气比，再根据公式
：分别计算出co、ch4、h2的逸度f ra、
式中：
为逸度系数，P为炉膛压力； ② 确定水逸度f* :先采用公式，
计算得到yp再利用y#计算出水 逸度f*，式中，y#代表水的湿基含量，再根据公式
计算出逸度，式中
；为逸 度系数，P为炉膛压力； ③ ，根据
f*确定平衡常数
的计算方法为
7. 根据权利要求4所述的气流床气化炉炉膛温度测量方法，其特征在于，1$是 用经初步净化后洗涤塔出口的不凝性气体中C02、H 2、C0的干基含量求得的，该公式为
8. -种气流床气化炉炉膛温度测量系统，其特征在于：包括： 获取模块，用于获取测量得到的气化炉激冷室的压力、经初步净化后洗涤塔出口的各 不凝性气体干基含量Xi ; 第一确定模块，用于假设炉膛温度为T，并根据所假设的炉膛温度T确定变换反应平衡 常数Kp和甲烷化反应平衡常数Kf, ω ; 第二确定模块，用于根据获取模块获取的Xi得到混合气体浓度积，并根据、变换 反应平衡常数Kp确定炉膛近渣口处气体的水气比
第三确定模块，用于根据获取模块得到的测量值确定炉膛压力Ρ ; 第四确定模块，用于根据炉膛压力Ρ、所假设的炉膛温度Τ、气体干基含量Xi、水气比 χ//2ο分别得到各种气体的逸度4、水逸度f*，再根据f*确定第三平衡常数
判断模块，用于判断甲烷化反应平衡常数^^和第三平衡常数
是否满足
关系，K为0. 1?0. 001。
9. 根据权利要求8所述的气流床气化炉炉膛温度测量系统，其特征在于，所述获取模 块还可以得到渣口压差，第三确定模块确定炉膛压力时，将激冷室的压力与渣口压差之和 作为炉膛压力P。
【文档编号】C10J3/48GK104087344SQ201410185287
【公开日】2014年10月8日 申请日期:2014年5月5日 优先权日:2014年5月5日
【发明者】董金国 申请人:董金国