第6期(總第115期)煤化工No.6(Total No.115 )2004年12月Coal Chemical IndustryDec. 2004氣化爐間接測溫技術(shù)李璞門長貴(西北化工研究院,臨潼710600 )摘要簡要闡述了一種冷壁式探頭間接測溫技術(shù),通過對這種測溫工藝技術(shù)及探頭結(jié)構(gòu)等試驗研究,認為間接測溫技術(shù)可以替代直接測溫,用于工業(yè)化生產(chǎn)裝置,為生產(chǎn)操作提供依據(jù),保障生產(chǎn)裝置的安全運行。關(guān)鍵詞氣化爐測溫間接法文編號: 1005- -9598( 2004 )-06-0031-04中圖分類號:T954 文獻標識碼:A氣化爐操作。工業(yè)化生產(chǎn)裝置長期連續(xù)運轉(zhuǎn),前期依靠引言直接測溫?zé)犭娕紒硇Ｕg接測溫，后期依靠間接測溫方法指導(dǎo)工藝操作。由于氣化爐運行一段時間后,工藝氣流床氣化屬液態(tài)排渣、純氧氣化,由于氣化爐操作指標和條件都已正常，工況和氣化反應(yīng)都比較穩(wěn)操作溫度、壓力較高，又有較強的氣流沖刷與熔渣的定，因此當直接測溫?zé)犭娕紵龎幕蚴ъ`后,就可依靠間侵蝕,因此對氣化爐直接測溫?zé)犭娕纪獗Ｗo管的材質(zhì)接測溫方法,維持和保證氣化爐長期安全運行。為此我要求較高,要求它既要有很好的熱傳導(dǎo)性,又要有很們研究開發(fā)了一種氣化爐的間接測溫方法。好的耐高溫、耐腐蝕性,還要有很高的硬度和強度以及耐氣流、熔渣的沖刷、侵蝕。目前,已經(jīng)商業(yè)化的直1間接測溫原理及裝置接測溫?zé)犭娕己茈y適應(yīng)氣化爐這種惡劣的工作環(huán)境，所以它的使用壽命普遍比較短。熱偶絲材質(zhì)為雙鉑直接測出與被測量對象有已知關(guān)系的各有關(guān)量，銠，價格也比較昂貴。根據(jù)國內(nèi)外的經(jīng)驗和國內(nèi)生產(chǎn)再利用其他已知關(guān)系確定被測量值的方法,稱為間接廠家的使用情況,目前還沒有一種直接測溫?zé)犭娕荚跍y量法。本間接測溫技術(shù)就是按照這一原理,并結(jié)合高溫、高壓下能較長時間的耐熔渣和氣流的沖刷及侵水煤漿加壓氣化生產(chǎn)裝置的特點及運行操作經(jīng)驗開蝕。其使用壽命長則不超過一一個月,短則剛投用便失發(fā)研究的。它是利用傳熱的原理,根據(jù)冷卻劑進出口靈。因此氣化爐的測溫問題,長期以來--直是困擾氣溫升的變化及帶出的熱量,間接測量出氣化爐爐膛內(nèi)化爐經(jīng)濟、穩(wěn)定、長期運行的制約因素。的溫度,因此又叫間接測溫。間接測溫原理見圖1。間國外工業(yè)化生產(chǎn)裝置中的直接測溫?zé)犭娕級勖訙y溫裝置的間接測溫探頭和直接測溫探頭形狀相也比較短,平均使用壽命約半個月,在直接測溫?zé)犭娝?不同的是前者內(nèi)部通人冷卻劑，后者內(nèi)部是熱電偶損壞(或失靈)后,大多采用物熱衡算、甲烷含量等偶絲。冷卻劑進人探頭后對探頭進行冷卻,使冷卻劑.間接測溫方法維持正常操作，但這種方法嚴重滯后。溫度升高,通過對冷卻劑流量及溫升的測量.將其與為解決氣流床氣化爐的測溫問題，國外進行了多種方直接測溫?zé)犭娕紲y出的氣化爐內(nèi)溫度進行關(guān)聯(lián),并通法的探索研究，目前對此問題還沒有徹底解決。過對傳熱過程及各相關(guān)參數(shù)分析研究,找出其間的函為了維持水煤漿加壓氣化爐長期、連續(xù)、穩(wěn)定運數(shù)關(guān)系,建立數(shù)學(xué)模型,確定模型參數(shù)。這樣在直接測行,一般都采用熱電偶直接測溫與一、二種間接測溫溫?zé)犭娕际ъ`后就可以通過冷卻劑流量、溫升的變化方法相結(jié)合的方法進行氣化爐測溫,綜合判斷并指導(dǎo)來間接地反映氣化爐內(nèi)操作溫度。間接測溫裝置主要由高壓計量泵、間接測溫探收稿日期:2004-06-25頭、冷卻劑流量控制系統(tǒng)、冷卻劑測溫系統(tǒng)數(shù)據(jù)采集作者簡介:李璞,男,1958年2 月出生，1983年大學(xué)畢業(yè)，轉(zhuǎn)換系統(tǒng)、計算機數(shù)據(jù)處理顯示系統(tǒng)和安全聯(lián)鎖控制工程師.現(xiàn)從事煤氣化技術(shù)開發(fā)及自控儀表研究工作。系統(tǒng)等組成。煤化工2004年第6期直接測溫探頭首先調(diào)節(jié)和穩(wěn)定流量,再進行溫度變化試驗。(熱電偶)氣化爐「間接測d.溫度晶探頭幾變送器2.4條件試驗本試驗按以上四個流量段，在流量穩(wěn)定的條件下,分別由低溫向高溫(上行),再由高溫向低溫(下溫度壓力行)進行不同的條件試驗,以設(shè)定的溫度段為溫度變I 變送器變送器化調(diào)節(jié)試驗點,每一設(shè)定 點穩(wěn)定運行數(shù)小時,每15min|變送器I人工記錄1次。計算機內(nèi)部記錄可以在1s~300s 任意o流量計設(shè)定,本試驗設(shè)置數(shù)據(jù)庫記錄時間為lmin。表1示出數(shù)據(jù)流量冷卻了不同流量條件下間接測溫在線修正試驗結(jié)果。表1溫度顯示處理機中數(shù)據(jù)分別為上、下行試驗的實測數(shù)據(jù)，計算數(shù)據(jù)為在線修正后的模型計算值。結(jié)果表明:在不同流量條圖1間接測溫原理示意圉件下,實測值與計算值的偏差較小。表1不同流下模擬條件試驗對照2間接測溫技術(shù)的試驗研究4"實測爐溫 計算爐溫3實測爐溫 計算爐溫流量段/C| 流量段/9C根據(jù)間接測溫原理,我們著重進行了間接測溫裝上行1 0501 067上行1 0511 062置的研究、間接測溫探頭結(jié)構(gòu)研究、測溫裝置計算機1 1011 1101 102控制系統(tǒng)軟件的開發(fā),在此基礎(chǔ)上進行了不同探頭的1 15311491 150結(jié)構(gòu)性能試驗,并對定型的測溫探頭進行模擬測溫試1 2021 1921 199驗和在線修正試驗。12491 2341 2491 237本試驗研究結(jié)合工業(yè)化生產(chǎn)裝置的實際情況，對1 3001 298測溫裝置的冷卻劑供給系統(tǒng)的流量監(jiān)測、超溫、超壓1 3501 3391 325保護.事故中斷、冷卻劑探頭換熱等問題進行了深入140014151 400細致的試驗研究,并模擬工業(yè)化生產(chǎn)條件,模擬氣化1 4521467.1 4511 476爐溫度、壓力,對探頭、裝置、設(shè)備、儀表等進行了試下行1 4491 465下行1 4501 4681 3991 3961 3981 402驗,確保了在熱態(tài)模擬條件下各設(shè)備、裝置、儀表等整1350;1350!1 343個工藝流程正常運轉(zhuǎn)。在整個模擬試驗期間，測溫裝1 3021 3031 307置的操作運行穩(wěn)定、數(shù)據(jù)準確可靠、試驗數(shù)據(jù)有很好1 20512531251.1 238的重現(xiàn)性能。以下為主要試驗條件和試驗概況。1 2001 1891 1852.1壓力 條件試驗1150I 149I 1501 146為保證氣化爐的安全運行,我們選擇的前題條件1 0991 09511001 107是當間接測溫裝置發(fā)生故障時，不能影響正常生產(chǎn)。1 0501056:1 0521 048從安全等方面考慮,使間接測溫裝置的壓力高于氣化1 0011 0131 0001 018爐壓力,這樣一-旦探頭等出現(xiàn)問題，氣化爐的高溫高壓氣體不會進人測溫裝置。2.5 模擬試驗2.2溫度范圍在條件試驗的基礎(chǔ)上,選擇某- -特定流量進行了由于氣化爐的操作溫度較高，- -般在1 350C左模擬工業(yè)化生產(chǎn)測溫試驗。利用在線修正模型,試驗右。因此試驗設(shè)定一定的溫度段進行升溫或降溫試驗證探頭對溫度的反應(yīng)特性及對爐溫變化的反應(yīng)靈驗。溫度范圍選定為:11009C~1 400C。試驗期間設(shè)定敏度和試驗數(shù)據(jù)的重現(xiàn)性能。--定的溫度段為溫度變化調(diào)節(jié)試驗點,進行升溫或降2.6工 業(yè)考核試驗溫試驗。工業(yè)考核試驗是在完成間接測溫模擬試驗的基2.3流t選擇礎(chǔ)上進行的,試驗是在工業(yè)爐上進行長期運行的穩(wěn)定冷卻劑流量定為四個流量段，分別是:1號流量性考核和壽命考核。在試驗過程中,根據(jù)冷卻劑溫升段、2號流量段、3號流量段、4號流量段。在試驗期間調(diào)節(jié)并穩(wěn)定冷卻劑的流量;在試驗初期，對冷卻劑溫2004年12月李璞等:氣化爐間接 測溫技術(shù)升和爐溫通過在線修正程序進行關(guān)聯(lián)，確定測溫模型表2數(shù)據(jù)處理結(jié)果參數(shù);在試驗后期,對間接測溫結(jié)果與直接測溫結(jié)果探頭流量段系數(shù)0o系數(shù)a RFF0. 01.進行對比。通過數(shù)據(jù)分析和對比,間接測溫結(jié)果與直(1, n-2)接測溫結(jié)果的偏差較小。圖2為考核試驗結(jié)果圖。1”. 上行631.646 63.291 0.999 2932.62 13.下行790.171 42.735 0.996 1065.23 11.31 30022*上行 764.740 57.803 0.997 1047.98 12.2下行754.913 57.803 0.999 4334.79 11. 3) 1100|探3#" 上行803.704 74.074 0.997 98861.00 13.7頭1 000下行715.714 71.429 0.998 26 622.4411.3904" 上行840.000 76.923 0.999 4504.94 13. 780050，100 150 200 250 300 350下行760.938 78. 1250.999 12658. 4811.331# 上行723.780 60.796 0.997 1258.88 12.探2” 上行781.061 75.758 0.998 1902.69 12.21■- -計算值 ▲測量值3* 上行813.793 86.204 0.999 11367.94 13.7|頭圖2測量數(shù)據(jù)與計算數(shù)據(jù)對照圖4° 上行886.364 90.909 0.999 2489.46 13.71”上行748.299 17.007 0.992 421.6712. 2通過大量的實驗室試驗研究和試驗數(shù)據(jù)的分析下行692.322 19.194 0.998 2634.15 11.3處理發(fā)現(xiàn)，在間接測溫探頭的冷卻劑流量--定(或變2#. 上行758.222 22.222 0.996 854.97化不大)的條件下,測溫探頭的進出口溫度差Ot與爐下行714.988 24.570 0.997 1562.55 11.3溫T的關(guān)系符合線性方程:3". 上行773.210 26.525 0.995 633.2412.Or=Ao+Aμx T1)下行720.536 29.762 0.997 1367.76 11. 3式中，Ot為冷卻劑進出口溫度差,T為氣化爐爐4" 上行762.295 32.787 0.996 834.6312.2膛溫度, Ao、A為系數(shù)。下行722.581 35.842 0.999 3026.65 11.3從(1)知,間接測溫探頭的Ot與T成正比，而間接測溫最終是確定T與△t的關(guān)系。因此由方程(1)間接測溫裝置氣化爐直接則不難得出爐溫T與溫差Ot的關(guān)系:運行參數(shù)測定測溫結(jié)果TgT= (Ot- A。)/ A:(2)簡化后得:模型參數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)T=ao+ a xOl(3)數(shù)設(shè)定方程(3)即為間接測溫模型公式,ao、an即為模型↓7系數(shù)。模型計算紀錄數(shù)據(jù)庫數(shù)據(jù)有效性判斷)按方程(3)對試驗數(shù)據(jù)進行回歸處理,得出在不同流量下的不同結(jié)構(gòu)探頭的線性回歸系數(shù)，數(shù)據(jù)處理結(jié)果見表2。標準數(shù)據(jù)庫主顯示屏由表2可以看出，相關(guān)系數(shù)R≈1,統(tǒng)計量數(shù)修正F>>F0. 01(1, n-2) ,說明冷卻劑溫差Ot與爐溫T之間圖3計算機在線修正模型結(jié)構(gòu)框圉的線性關(guān)系相當好。因此可以認為爐溫T與冷卻劑溫差Or之間確實存在著較好的線性關(guān)系。裝置的穩(wěn)定性和可靠性。利用上述模型，開發(fā)編制了計算機在線修正軟本試驗是將探頭冷卻劑流量控制在經(jīng)過前期試件。本軟件實際上是數(shù)據(jù)庫、線性回歸方程與計算機驗確定的對溫度反應(yīng)比較合適的流量段進行。隨機變控制系統(tǒng)的結(jié)合?；M試驗爐的爐膛溫度,利用在線修正模型,分析計算機在線修正模型結(jié)構(gòu)框圖示于圖3。計算爐膛溫度與實測溫度的差別。圖2示出了其中時在模擬試驗爐上進行了大量的模擬試驗，試驗驗間段的溫度記錄曲線( 即模型計算值與實測值的比證:(1)間接測溫模型及在線修正軟件的可行性和準較)。結(jié)果表明:利用水冷壁間接測溫裝置和在線修正確性;(2)探索測溫探頭的靈敏性和穩(wěn)定性;(3)測溫測溫模型,試驗數(shù)據(jù)有良好的重現(xiàn)性能,測溫探頭對一34-煤化工2004年第6期爐溫變化反應(yīng)比較靈敏,間接測溫模型計算值與熱電藝路線是切實可行的。間接測溫試驗裝置可以用于氣偶實測值偏差較小。在整個模擬試驗期間，整個測溫化爐測溫.間接測溫裝置比較安全可靠。裝置的操作運行穩(wěn)定.數(shù)據(jù)準確可靠、試驗數(shù)據(jù)有很3.2以本研究所確定的測溫探頭結(jié)構(gòu)、水冷壁間接好的重現(xiàn)性能。測溫的模型方程和模型參數(shù)為依據(jù),利用計算機在線修正程序,按模型方程所求得的理論爐膛溫度與實際3結(jié)論測量值進行對比。結(jié)果表明:計算溫度與實測值誤差較小，采用本間接測溫技術(shù)在直接測溫?zé)犭娕紦p壞或3.1間接測溫技術(shù)研究中重點對測溫探頭結(jié)構(gòu).測失靈后，可以間接地測量和計算出當前氣化操作溫溫裝置及安全聯(lián)鎖控制系統(tǒng)進行了試驗研究,對不同度,對穩(wěn)定生產(chǎn)、指導(dǎo)生產(chǎn)操作、降低生產(chǎn)成本和安全結(jié)構(gòu)的測溫探頭進行了冷卻劑流量及不同溫度條件生產(chǎn)具有重要的意義。下的條件試驗,通過大量的工藝研究試驗,證明本工Indirect Thermometric Technology for GasiferLi Pu and Men Changgui(Northwest 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 themometric process and probe structure prove that the indirect thermometry can replace the direct thermometry incommercial plants for providing basis for operation and ensuring safe production.Key wordsgasifier, thernometry, indirect method(上接第24頁)慢的原因也與我國國情有關(guān),我國目前三聚氰胺的技術(shù)發(fā)展方向是高壓法,開發(fā)具有自.還不象歐美等發(fā)達國家那樣,從法律制度上要求在公主知識產(chǎn)權(quán)的高壓法生產(chǎn)工藝，很有意義。同時應(yīng)加共場所必須使用以三聚氰胺為原料的阻燃劑,三聚氰強三聚氰胺的深加工產(chǎn)品開發(fā),可以說三聚氰胺后加胺的國內(nèi)人均消費量與日本、美國等國家相比,相差工產(chǎn)品的開發(fā)是拉動三聚氰胺市場需求的根本途徑。很大。開發(fā)三聚氰胺后加工產(chǎn)品將增加三聚氰胺的市主要參考文獻:場需求，三聚氰胺后加工產(chǎn)品的商業(yè)化生產(chǎn)將是解決目前供需失衡的有效途徑。[1]王國祥.三聚氰胺生產(chǎn)工藝綜合比較[J].化肥工業(yè)，3.4新建裝置起點要高2004,31(4):18 -21.三聚氰胺是一種附加值較高的尿素后加工產(chǎn)品，[2]王峻峰.三聚氰胺的生產(chǎn)與應(yīng)用[J].化工科技市場，國內(nèi)有技術(shù)優(yōu)勢和產(chǎn)品競爭力的尿素生產(chǎn)廠家,可考2004,(5):8-10.慮采用大型的尿素裝置和三聚氰胺聯(lián)產(chǎn),或三聚氰胺[3]喬建芬.三聚氰胺產(chǎn)業(yè)現(xiàn)狀及發(fā)展[J].煤化工, 2003,和其他有市場競爭力的產(chǎn)品聯(lián)產(chǎn)。但根據(jù)三聚氰胺產(chǎn)31(1):24-26.業(yè)目前的現(xiàn)狀，新建裝置考慮技術(shù)起點一-定要高，同[4]毛阿利.三聚氰胺生產(chǎn)技術(shù)述評[J].化學(xué)工業(yè)與工程時必須考慮規(guī)模效益;引進國外技術(shù)，要結(jié)合中國的技術(shù)，1999 ,20(2):16-20.國情，不能貪規(guī)模過大、技術(shù)過新的項目。.[5]徐立勇.三聚氰胺主要下游產(chǎn)品的發(fā)展現(xiàn)狀及前景預(yù)3.5積極開發(fā)具有自主知識產(chǎn)權(quán)的技術(shù)測[J].河北化工，2002, (2):4-6.Progress in Technology and Industry Analysis of MelamineLu Anhua(Tianji Sinochem Caoping Chemical Industry Co,Lutd., 048400)Abstract The technology of melamine at home and abroad is introduced in this paper. Technological indexes of sev-eral advanced technologies such as BASF、DSM、Nissan 、Monte dison is given.The status of melamine industry is analized.Key words melamine , progress in technology , the status of industry