气化炉间接测温技术

第6期(总第115期)煤化工No 6( Total No 115)2004年12月Coal Chemical IndustryDec.2004气化炉间接测温技术李璞门长贵(西北化工研究院,临潼710600)摘要简要阐述了一种冷壁式探头间接测温技术,通过对这种测温工艺技术及探头结构等试验研究,认为间接测温技术可以替代直接测温,用于工业化生产装置,为生产操作提供依据,保障生产装置的安全运行。关键词气化炉测温间接法文章编号:1005-9598(200)-06-003104中图分类号:TQ54文献标识码:A气化炉操作。工业化生产装置长期连续运转,前期依靠直接测温热电偶来校正间接测温,后期依靠间接测温方法指导工艺操作。由于气化炉运行一段时间后,工艺气流床气化属液态排渣、纯氧气化,由于气化炉操作指标和条件都已正常,工况和气化反应都比较稳操作温度、压力较高,又有较强的气流冲刷与熔渣的定,因此当直接测温热电偶烧坏或失灵后,就可依靠间侵蚀,因此对气化炉直接测温热电偶外保护管的材质接测温方法,维持和保证气化炉长期安全运行。为此我要求较高,要求它既要有很好的热传导性,又要有很们研究开发了一种气化炉的间接测温方法。好的耐高温、耐腐蚀性,还要有很高的硬度和强度以及耐气流、熔渣的冲刷、侵蚀。目前,已经商业化的直1间接测温原理及装置接测温热电偶很难适应气化炉这种恶劣的工作环境,所以它的使用寿命普遍比较短。热偶丝材质为双铂直接测出与被测量对象有已知关系的各有关量铑,价格也比较昂贵。根据国内外的经验和国内生产再利用其他已知关系确定被测量值的方法,称为间接厂家的使用情况,目前还没有一种直接测温热电偶在测量法。本间接测温技术就是按照这一原理,并结合高温、高压下能较长时间的耐熔渣和气流的冲刷及侵水煤浆加压气化生产装置的特点及运行操作经验开蚀。其使用寿命长则不超过一个月,短则刚投用便失发研究的。它是利用传热的原理,根据冷却剂进出口因此气化炉的测温问题,长期以来一直是困扰气温升的变化及带出的热量,间接测量出气化炉炉膛内化炉经济、稳定、长期运行的制约因素。的温度,因此又叫间接测温。间接测温原理见图1。间国外工业化生产装置中的直接测温热电偶寿命接测温装置的间接测温探头和直接测温探头形状相也比较短,平均使用寿命约半个月,在直接测温热电似,不同的是前者内部通入冷却剂,后者内部是热电偶损坏(或失灵)后,大多采用物热衡算、甲烷含量等偶丝。冷却剂进入探头后对探头进行冷却,使冷却剂间接测温方法维持正常操作,但这种方法严重滞后。温度升高,通过对冷却剂流量及温升的测量,将其与为解决气流床气化炉的测温问题,国外进行了多种方直接测温热电偶测出的气化炉内温度进行关联,并通法的探索研究,目前对此问题还没有彻底解决。过对传热过程及各相关参数分析研究,找出其间的函为了维持水煤浆加压气化炉长期、连续、稳定运数关系建立数学模型,确定模型参数。这样在直接测行,一般都采用热电偶直接测温与一、二种间接测温温热电偶失灵后就可以通过冷却剂流量温升的变化方法相结合的方法进行气化炉测温,综合判断并指导来间接地反映气化炉内操作温度。中国煤化工量泵、间接测温探收稿日期:20040625头CNMHG则温系统数据采集作者简介:李璞,男,1958年2月出生,1983年大学毕业,转换奴循理业小示统和安全联锁控制工程师,现从事煤气化技术开发及自控仪表研究工作。系统等组成煤化工2004年第6期直接测温探头首先调节和稳定流量,再进行温度变化试验。(热电偶)气化妒间接测温度温探头变送器24条件试验本试验按以上四个流量段,在流量稳定的条件下,分别由低温向高温(上行),再由高温向低温(下压力行)进行不同的条件试验,以设定的温度段为温度变变送器变送器化调节试验点,每一设定点稳定运行数小时,每15min变送器人工记录1次。计算机内部记录可以在1s~300s任意流量计设定,本试验设置数据库记录时间为1min。表1示出冷却了不同流量条件下间接测温在线修正试验结果。表处理机变送器中数据分别为上、下行试验的实测数据,计算数据为在线修正后的模型计算值。结果表明:在不同流量条图1间接测温原理示意图件下,实测值与计算值的偏差较小。表1不同流量下模拟条件试验对照2间接测温技术的试验研究4“实测炉温计算炉温3°实测炉温计算炉流量段℃/℃流量段℃根据间接测温原理,我们着重进行了间接测温装上行10501067上行10511062置的研究、间接测温探头结构研究、测温装置计算机1102控制系统软件的开发,在此基础上进行了不同探头的1153结构性能试验,并对定型的测温探头进行模拟测温试验和在线修正试验124912341249本试验研究结合工业化生产装置的实际情况,对1300测温装置的冷却剂供给系统的流量监测、超温、超压1350133913501325保护、事故中断、冷却剂探头换热等问题进行了深入141514001405细致的试验研究,并模拟工业化生产条件,模拟气化145214511476炉温度、压力,对探头、装置、设备、仪表等进行了试下行14491465下行14501468验,确保了在热态模拟条件下各设备、装置、仪表等整1398个工艺流程正常运转。在整个模拟试验期间,测温装135013501343130213031307置的操作运行稳定、数据准确可靠、试验数据有很好的重现性能。以下为主要试验条件和试验概况。25l123821压力条件试验为保证气化炉的安全运行,我们选择的前题条件I15011461099l107是当间接测温装置发生故障时,不能影响正常生产。从安全等方面考虑,使间接测温装置的压力高于气化001l013l018炉压力,这样一旦探头等出现问题,气化炉的高温高压气体不会进入测温装置。2.5模拟试验22温度范围在条件试验的基础上,选择某一特定流量进行了由于气化炉的操作温度较高,一般在1350℃左模拟工业化生产测温试验。利用在线修正模型,试验右。因此试验设定一定的温度段进行升温或降温试验证探头对温度的反应特性及对炉温变化的反应灵验。温度范围选定为:1100℃-1400℃。试验期间设定敏度和试验数据的重现性能。定的温度段为温度变化调节试验点,进行升温或降26工业考核试验温试验。中国煤化工接测温模拟试验的基23流量选择础CNMHG进行长期运行的稳定冷却剂流量定为四个流量段,分别是:1号流量性考。仕试验辽程中,根据冷却剂温升段、2号流量段、3号流量段、4号流量段。在试验期间调节并稳定冷却剂的流量;在试验初期,对冷却剂温2004年12月李璞等:气化炉间接测温技术升和炉温通过在线修正程序进行关联,确定测温模型表2数据处理结果参数;在试验后期,对间接测温结果与直接测温结果探头流量段系数a系数a1RF /O O1进行对比。通过数据分析和对比,间接测温结果与直(1,n-2)接测温结果的偏差较小。图2为考核试验结果图。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探头下行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时间/h2·上行■一计算值▲一测量值探图2测量数据与计算数据对照图义3°上行813.79386.2040.99911367.94134°上行86.36490.9090.9992489.4613.71·上行通过大量的实验室试验研究和试验数据的分析下行692.32219.194处理发现,在间接测温探头的冷却剂流量一定(或变22222.2220.996854.9712.2化不大)的条件下,测温探头的进出口温度差△t与炉4下行714.9824.5700.9971562.5511温T的关系符合线性方程:探0.995633.2412.2△t=Ao+A1xT(1)式中,△t为冷却剂进出口温度差,T为气化炉炉3膛温度,A。、A1为系数。35.8420.9993026.6511从(1)知,间接测温探头的△t与T成正比,而间接测温最终是确定T与△t的关系。因此由方程(1)则不难得出炉温T与温差△t的关系:间接测温装置气化炉直接运行参数测定测温结果TgT=(△t-A0)/A1(2)简化后得模型参数据采集系统数设定方程(3)即为间接测温模型公式,a、a1即为模型系数模型计算-纪录数据库<效有按方程(3)对试验数据进行回归处理,得出在不同流量下的不同结构探头的线性回归系数,数据处理结果见表2。模型参由表2可以看出,相关系数R≈1,统计量标准数据库主显示屏数修正F>F0.01(1,n-2),说明冷却剂温差△t与炉温T之间的线性关系相当好。因此可以认为炉温T与冷却剂温3计算机在线修正模型结构框图差△t之间确实存在着较好的线性关系。装置的稳定性和可靠性。利用上述模型,开发编制了计算机在线修正软本试验是将探头冷却剂流量控制在经过前期试件。本软件实际上是数据库、线性回归方程与计算机验确定的对温度反应比较合适的流量段进行。随机变控制系统的结合。化模拟试验炉的炉膛温度,利用在线修正模型,分析计算机在线修正模型结构框图示于图3。计算灯中国煤化工图2示出了其中时在模拟试验炉上进行了大量的模拟试验,试验验间段CNMHG算值与实测值的比1)间接测温模型及在线修正软件的可行性和准较)。结果表明:利用水冷壁间接测温装置和在线修正确性;(2)探索测温探头的灵敏性和稳定性;(3)测温测温模型,试验数据有良好的重现性能,测温探头对煤化工2004年第6期炉温变化反应比较灵敏,间接测温模型计算值与热电艺路线是切实可行的。间接测温试验装置可以用于气偶实测值偏差较小。在整个模拟试验期间,整个测温化炉测温,间接测温装置比较安全可靠。装置的操作运行稳定、数据准确可靠、试验数据有很3.2以本研究所确定的测温探头结构、水冷壁间接好的重现性能。测温的模型方程和模型参数为依据,利用计算机在线修正程序,按模型方程所求得的理论炉膛温度与实际3结论测量值进行对比。结果表明:计算温度与实测值误差较小,采用本间接测温技术在直接测温热电偶损坏或31间接测温技术研究中重点对测温探头结构、测失灵后,可以间接地测量和计算出当前气化操作温温装置及安全联锁控制系统进行了试验研究,对不同度,对稳定生产、指导生产操作、降低生产成本和安全结构的测温探头进行了冷却剂流量及不同温度条件生产具有重要的意义。下的条件试验,通过大量的工艺研究试验,证明本工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页)慢的原因也与我国国情有关,我国目前三聚氰胺的技术发展方向是高压法,开发具有自还不象欧美等发达国家那样,从法律制度上要求在公主知识产权的高压法生产工艺,很有意义。同时应加共场所必须使用以三聚氰胺为原料的阻燃剂,三聚氰强三聚氰胺的深加工产品开发,可以说三聚氰胺后加胺的国内人均消费量与日本、美国等国家相比,相差工产品的开发是拉动三聚氰胺市场需求的根本途径很大。开发三聚氰胺后加工产品将增加三聚氰胺的市场需求,三聚氰胺后加工产品的商业化生产将是解决主要参考文献目前供需失衡的有效途径。[1]王国祥.三聚氰胺生产工艺综合比较[J].化肥工业,3.4新建装置起点要高2004,31(4):18-21三聚氰胺是一种附加值较高的尿素后加工产品2]王峻峰.三聚氰胺的生产与应用[J].化工科技市场国内有技术优势和产品竞争力的尿素生产厂家,可考2004,(5):8-10.虑采用大型的尿素装置和三聚氰胺联产,或三聚氰胺3]乔建芬.三聚氰胺产业现状及发展[J].煤化工,2003,和其他有市场竞争力的产品联产。但根据三聚氰胺产31(1):24-26.业目前的现状,新建装置考虑技术起点一定要高,同[4]毛阿利.三聚氰胺生产技术述评[J].化学工业与工程时必须考虑规模效益;引进国外技术,要结合中国的技术,1999,20(2):16-20国情,不能贪规模过大、技术过新的项目。[5]徐立勇.三聚氰胺主要下游产品的发展现状及前景预35积极开发具有自主知识产权的技术测[J].河北化工,2002,(2):46Progress in Technology and Industry Analysis of MelamineLu anhua(Tianji Sinochem Gaoping Chemical中国煤化工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