[发明专利]一种气流床气化炉炉膛温度测量方法及系统

说明书

技术领域

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

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℃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。

一般而言，气化炉燃烧室内衬耐火砖或水冷壁，由于气化在1300℃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。

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。另外，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

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。

一个方面，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：

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x_i；

步骤2，假设炉膛温度T，并根据T确定变换反应平衡常数K_p和甲烷化反应平衡常数K_f，CO；

步骤3，根据步骤1测得的x_i得到混合气体浓度积x_混，并根据x_混、变换反应平衡常数K_p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P；

步骤5，根据步骤4确定的炉膛压力P、所假设的炉膛温度T、气体干基含量x_i、水气比分别得到各种气体的逸度f_i、水逸度f_水，再根据f_i、f_水确定第三平衡常数

步骤6判断甲烷化反应平衡常数K_f，CO和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。

进一步地，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。

进一步地，所述步骤2中，确定变换反应平衡常数K_p和甲烷化反应平衡常数K_f，CO的方法为，根据下式确定变换反应平衡常数K_p：