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(cè)量方法王錦,門(mén)長(zhǎng)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(cè)量的幾種方法:直接測(cè)溫方法、間接測(cè)溫方法以及經(jīng)驗(yàn)溫度測(cè)量方法,通過(guò)這些方法對(duì)氣化爐內(nèi)溫度進(jìn)行測(cè)量.能及時(shí)準(zhǔn)確地掌握爐內(nèi)溫度狀況,確保安全生產(chǎn)。關(guān)鍵詞:氣化爐 ;溫度測(cè)量;直接測(cè)溫;間接測(cè)溫中圖分類(lèi)號(hào): TQ546文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼: B文章編號(hào): 100-3932<2008 )6-008803031引言2.2保護(hù)管煤氣化爐的溫度控制是決定煤氣化裝置能否穩(wěn)在熱電偶測(cè)溫的過(guò)程中,熱電偶保護(hù)管發(fā)揮著定運(yùn)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(hù)管材料性能影響熱電偶的長(zhǎng)期穩(wěn)定爐內(nèi)化學(xué)反應(yīng)的狀況。當(dāng)爐內(nèi)溫度較高,高于用于性使用壽命等各項(xiàng)性能指標(biāo)。在氣化爐測(cè)溫過(guò)程氣化的原料的灰熔點(diǎn)50 ~ 80 C時(shí),碳轉(zhuǎn)化率高,渣中,熱電偶保護(hù)管要長(zhǎng)期在高溫高壓的條件下承受的流動(dòng)性好,氣化爐運(yùn)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(duì)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(hù)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(biāo)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(duì)氣化爐溫度的準(zhǔn)確測(cè)量至壽命短,測(cè)溫誤差相對(duì)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(cè)量氣化爐溫度種復(fù)合型納米陶瓷材料保護(hù)管fi,這種保護(hù)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(cè)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(cè)量氣化爐溫高效STL有機(jī)分散劑,用特殊工藝將相當(dāng)數(shù)量的30度,在氣化爐運(yùn)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(cè)量爐內(nèi)溫度,用于指用“非常規(guī)法"成型,制成復(fù)合型納米陶瓷材料保護(hù)導(dǎo)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(jī)械強(qiáng)度遠(yuǎn)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(zhǎng)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(dá)1 700C ,在600溫高壓下,爐內(nèi)的氣體滲人保護(hù)管內(nèi)對(duì)熱電偶造成~1 500 C范圍內(nèi),測(cè)溫?zé)犭娕荚葹?0. 5%傷害。因此,提高了熱電偶保護(hù)管和熱電偶的使用或+4C,比“鉑銠-鉑"熱電偶(長(zhǎng)期使用溫度在壽命,以達(dá)到準(zhǔn)確測(cè)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(hù)材料已在國(guó)內(nèi)-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(cè)試后投入使用,這種材料在測(cè)溫精度和安絲的熔點(diǎn)高、強(qiáng)度大,熱電勢(shì)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(cè)試領(lǐng)域很有前途的測(cè)溫材料。以前在使用壽命這-關(guān)鍵技術(shù)指標(biāo)上,已超過(guò)進(jìn)口同類(lèi)鎢錸熱電偶使用受限主要是因?yàn)樗寡趸圆?現(xiàn)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(shè)在國(guó)內(nèi)已有抗氧化鎢錸熱電偶的成熟技術(shù)，能夠在計(jì)使!Y片中國(guó)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(guó)外已將其成功應(yīng)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(cè)量方法●89●3間接測(cè)溫方法本間接測(cè)溫技術(shù)可利用現(xiàn)有生產(chǎn)裝置的DCS本文中提到的間接測(cè)溫方法是我院研發(fā)的一種操作系統(tǒng)將氣化爐溫度動(dòng)態(tài)地顯示在計(jì)算機(jī)上,并氣化爐溫度測(cè)量方法。直接測(cè)出與被測(cè)量對(duì)象有已可與其它的測(cè)溫技術(shù)進(jìn)行分析對(duì)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(cè)化操作控制提供依據(jù)。在實(shí)際應(yīng)用時(shí)本間接測(cè)溫方量值的方法,稱(chēng)為間接測(cè)量法。本間接測(cè)溫技術(shù)就法可與直接測(cè)溫方法相結(jié)合使用。前期依靠直接測(cè)是按照這-原理,并結(jié)合煤氣化生產(chǎn)裝置的特點(diǎn)及溫?zé)犭娕紒?lái)校正間接測(cè)溫,后期依靠間接測(cè)溫方法運(yùn)行操作經(jīng)驗(yàn)開(kāi)發(fā)研究的。它是利用傳熱的原理,來(lái)指導(dǎo)工藝操作。根據(jù)冷卻劑進(jìn)出口溫升的變化及帶出的熱量,間接測(cè)量出氣化爐爐膛內(nèi)的溫度,因此又叫間接測(cè)溫技直接測(cè)溫探頭氣化爐術(shù)。間接測(cè)溫的原理是:設(shè)計(jì)一種容積式冷管間接測(cè)溫探頭,利用直接測(cè)溫?zé)犭娕伎?將其插入氣化爐爐膛直接測(cè)溫?zé)犭娕伎?，通入冷卻劑,通過(guò)對(duì)冷卻劑實(shí)|溫度壓力的進(jìn)出流量.壓力、溫度等參數(shù)的測(cè)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(duì)傳e流量計(jì)熱過(guò)程及各相關(guān)參數(shù)分析研究,找出其間的函數(shù)關(guān)L工T一處理機(jī)系建立數(shù)學(xué)模型,確定模型參數(shù),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(cè)溫技術(shù)原理圖間接測(cè)溫技術(shù)的原理如圖1所示。間接測(cè)溫裝置主要由數(shù)據(jù)采集轉(zhuǎn)換系統(tǒng),計(jì)算針對(duì)這種測(cè)溫方法,我院進(jìn)行了大量的試驗(yàn)研機(jī)數(shù)據(jù)處理顯示系統(tǒng)，安全保護(hù)系統(tǒng),冷卻劑計(jì)量控究,這里給出如表1所示的一組試驗(yàn)數(shù)據(jù),通過(guò)在不制系統(tǒng),冷卻劑測(cè)溫系統(tǒng),容積式冷管間接測(cè)溫探頭同溫度下的測(cè)量,對(duì)所測(cè)得的溫度值和實(shí)際溫度值等組成。進(jìn)行比較,驗(yàn)證了這種方法的可行性。表1間接測(cè)溫試驗(yàn)數(shù)據(jù)表容積式間接測(cè)溫探頭上行容積式間接測(cè)溫探頭下行冷卻水流量實(shí)際值/C理論值/誤差/相對(duì)誤差/% I實(shí)際值/心1 理論值/C誤差/C相對(duì)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(yàn)溫度測(cè)量方法測(cè)溫的一組對(duì)照關(guān)系圖。4.1 氣體成分測(cè)溫法當(dāng)氣化爐運(yùn)行比較穩(wěn)定時(shí),氣體成分和氣化爐3 2002 800溫度是成對(duì)應(yīng)關(guān)系的。當(dāng)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(wěn)定的,除非爐內(nèi)溫度變化非常大,否則氫氣的變化1600-日1200-是很微小的。中國(guó)煤化工CH.在溫度變化時(shí)其改變是有一定規(guī)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(nèi)YHC NMHG 1450 1490溫度,但這是相對(duì)的，當(dāng)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(fù)雜'。圖2給出甲烷含量圖2甲烷含量與氣化爐溫度對(duì)照?qǐng)D●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(shì),并且延長(zhǎng)設(shè)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(yùn)行狀況的影響。溫度測(cè)量方面,由于氣化爐內(nèi)高溫高壓并存在多重4.2氧/料漿比測(cè)溫法復(fù)雜的工況,對(duì)熱電偶絲及其保護(hù)管會(huì)產(chǎn)生嚴(yán)重腐氧/料漿比是氣化爐溫控制中的一個(gè)重要參數(shù)，蝕與損壞,所以溫度測(cè)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(yùn)行中一般也可以通過(guò)調(diào)節(jié)氧/料漿比來(lái)操作氣化在這里提到的幾種溫度測(cè)量方法中,直接測(cè)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(zhǔn)確、快速地測(cè)量出煤氣化爐內(nèi)的溫度,但漿比減少時(shí),氣化爐溫度降低。但是由于設(shè)計(jì)、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(cè)量,隨著新型.性。開(kāi)始階段,氧/料漿比波動(dòng)很大，電磁流量計(jì)指熱電偶保護(hù)管材料的發(fā)展和熱電偶測(cè)溫精度的提示不穩(wěn)定而轉(zhuǎn)速流量較穩(wěn)定,能正確反應(yīng)煤漿的流高,這種方法將得到很大的改善。間接測(cè)溫方法由量,這時(shí)就應(yīng)該采用轉(zhuǎn)速流量作為氧/料漿比分母,于其不是直接對(duì)溫度進(jìn)行測(cè)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(duì)于同樣爐溫所需要的氧/料漿的滯后性,并且間接測(cè)溫方法的前提是和直接測(cè)溫比的值就相差較大。所以氧/料漿比在調(diào)節(jié)爐溫時(shí)結(jié)合使用。在直接測(cè)溫?zé)犭娕紦p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(duì)煤氣化爐溫度進(jìn)行測(cè)量。經(jīng)驗(yàn)溫度測(cè)量漿比與氣化爐溫度對(duì)照表。方法是根據(jù)操作經(jīng)驗(yàn)大概判定煤氣化爐內(nèi)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(duì)照表化爐內(nèi)溫度的重要依據(jù)。1230 1250 1280| 1330| 1 380參考文獻(xiàn):[1] 吳鈺之.氣化爐溫度測(cè)址的幾點(diǎn)體會(huì)[J].化工自動(dòng)化及儀40 -445440 - 450445 - 460455 - 475470 - 485表.1983.10(1):49 -51.15430 -440430 445445 -455455 - 465465 -480[2]王魁漢,李 友王柏忠溫度測(cè)量技術(shù)的最新動(dòng)態(tài)及特殊425 -435430 40440 - 450450 ~ 460455 ~ 470|與實(shí)用測(cè)溫技術(shù)[J].自動(dòng)化儀表,2001 ,22(8):3-9.3] 王昕,張景德,孫康寧,等.均分散納米復(fù)合陶瓷的制備工65420 - 435425 -435435 ~ 444 ~ 455450 - 465藝[J]復(fù)合材料學(xué)報(bào),1999.16(3):84 -87.注:溫度單位:C ;氧料漿比單位:Nm'/m'。4] 李濮,門(mén)長(zhǎng)貴.氣化妒間接測(cè)溫技術(shù)[J].煤化I.2004,(6):31 -34.5結(jié)束語(yǔ)準(zhǔn)確測(cè)量并控制氣化爐的溫度與壓力,對(duì)于穩(wěn)[5]王學(xué)武,王冬青,陳 程,等 基于混沌RBF神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的氣化爐溫度軟測(cè)量系統(tǒng)[J].化工自動(dòng)化及儀表.2006,33定氣化爐生產(chǎn)工藝，進(jìn)行安全生產(chǎn)提高生產(chǎn)效率,(5):48 -50.(上接第87頁(yè))70.04.5 參數(shù)與效果.66.0表1列舉出了目前各類(lèi)控制器在用的- -些參數(shù)s2.0值。58.0表1在用控制器參數(shù)4.0-22:00 22:20 22:40 23:00 23:20 23:40BN圖2液位調(diào)節(jié)趨勢(shì)記錄LCO1 10050A00200 0LCO11005B5580 C隨著化工生產(chǎn)裝置規(guī)模的不斷擴(kuò)大,鍋爐汽包FC011126A 1000/800 800 800 10 5向著大容量.高參數(shù)的方向發(fā)展。一般說(shuō)來(lái),汽包容F0O11126B6量越大其相對(duì)農(nóng)水縣哉越小升許波動(dòng)的變化量也注:裝置負(fù)荷為100%。更少,中國(guó)煤化工高。因此,在傳統(tǒng)三沖HCNMHG要的控制器和圖2是液位調(diào)節(jié)趨勢(shì)記錄，觀察液位變化曲線(xiàn)功能塊增加新的控制功能和轉(zhuǎn)換作用,能夠增強(qiáng)系可以看出，調(diào)節(jié)效果還是令人滿(mǎn)意的。統(tǒng)的調(diào)節(jié)品質(zhì)和穩(wěn)定性以更好地適應(yīng)工藝需求。