气化系统和监控系统技术方案

本实用新型专利技术公开了一种气化反应器的监控系统和包括该监控系统的气化系统，监控系统包括：第一流量计，配置为测量汽包排出的至少部分蒸汽的量；第二流量计，配置为测量由汽包预热的含氧气体的量；气体温度计，配置为测量由汽包预热的含氧气体在加热后的温度；水温计，配置为测量进入汽包的新给水的温度；处理器，配置为：根据第一流量计和水温计的测量来计算气化反应器的第一热负荷值；根据第二流量计和气体温度计的测量来计算气化反应器的第二热负荷值；确定气化反应器的总热负荷值，作为气化反应器状态的指示，总热负荷值至少包括第一热负荷值和第二热负荷值。监控系统和气化系统因基本消除来自汽包的干扰而更准确地反映了气化反应器的运行状况。

【技术实现步骤摘要】
气化系统和监控系统
本技术涉及含碳物质的气化，尤其涉及气化反应器的监控系统。
技术介绍
碳质燃料的气化包括通过在气化反应器中用含氧气体使由气体或液体载体携带的碳质燃料部分燃烧，形成主要含H2和CO的气态混合物，也称合成气。用于上述气化反应的含碳燃料例如煤、天然气、有机废料等。以煤的气化系统为例，其中一般包括气化反应器(或气化炉)和汽包。气化反应器具有外壳和容纳在外壳内的燃烧室，燃烧室的壁一般是由多根水管构成的气密的水冷装置，冷却水在这些水管中流动，对气化反应器起到保护作用。熔渣形成于水冷装置位于燃烧室内侧的表面，也对水冷装置具有保护作用。同时，燃烧室内的高温使水冷装置中的部分水变为热蒸汽，并经由管道进入汽包。出于安全等多方面考量，对气化反应器的状态例如炉温的监控被认为是十分必要的。遗憾的是，目前尚不能对炉温进行直接测量。中国专利技术专利CN102041107B中公开了一种测量和计算气化炉燃烧室温度的方法，其中，汽包的气化炉蒸汽分离室出来的蒸气管线上安装了用于测量气化炉水冷装置蒸汽产量的蒸气流量计，希望直接反映气化炉内操作状况。
技术实现思路
本技术的专利技术人经过努力，发现上述中国专利技术专利中的蒸汽流量计不能很好地反映气化反应器的实际状态，原因在于该蒸汽流量计测得的蒸汽产量不仅受气化反应器的温度这一我们关心的条件的影响，也受诸多次要的、不关心的条件的影响。为了克服这一不足，根据本技术的一个方面的实施例，提供了一种气化反应器的监控系统，该气化反应器具有水冷装置，该水冷装置与汽包间流体连通，该汽包向该水冷装置供给冷却水，水冷装置中的冷却水受热产生的反应器蒸汽由汽包收集，该监控系统包括：第一流量计，其与汽包的至少一个蒸汽出口气体连接，配置为测量汽包排出的至少部分蒸汽的量；第二流量计，配置为测量由所述汽包预热的含氧气体的量；气体温度计，配置为测量由所述汽包预热的含氧气体在加热后的温度；水温计，配置为测量进入汽包的新的给水的温度；处理器，其与第一流量计、第二流量计、气体温度计和水温计可操作地连接，并配置为：-根据第一流量计和水温计的测量来计算气化反应器的第一热负荷值；-根据第二流量计和气体温度计的测量来计算气化反应器的第二热负荷值；-确定气化反应器的总热负荷值，作为气化反应器状态的指示，总热负荷值至少包括第一热负荷值和第二热负荷值。可选地，处理器还配置为，计算与汽包的排污关联的气化反应器的第三热负荷值；以及确定气化反应器的总热负荷值，其中包括第一热负荷值、第二热负荷值和第三热负荷值。可选地，该汽包包括第一部分和第二部分，其中第一部分收集该反应器蒸汽，第一流量计与第一部分的蒸汽出口气体连接，配置为测量第一部分排出的蒸汽的量。可选地，该处理器还配置为，获得以下各项常量中的至少一项，用于第一、第二或第三热负荷值的计算：汽包的压力；汽包的排污量；和含氧气体在加热前的温度。可选地，该处理器基于下式计算第一热负荷值：Qsatsteam＝msatsteam×(hsatsteam-hBFW)，其中Qsatsteam为该第一热负荷值，msatsteam为第一流量计测得的蒸汽的质量，hsatsteam为第一流量计所测的蒸汽的焓值，hBFW为进入汽包的新的给水的焓值。可选地，该处理器基于下式计算第二热负荷值：Qgas＝mgas×(hgas,after-hgas,before)×a，其中，Qgas为该第二热负荷值，mgas为所述第二流量计测得的由所述汽包预热的含氧气体的质量，hgas,after为所述含氧气体在预热后的焓值，hgas,before为该含氧气体在预热前的焓值，a为根据汽包确定的调整值。可选地，该处理器基于下式确定第三热负荷值：Qblowdown＝mblowdown×(hboilerwater-hBFW)，其中，Qblowdown为该第三热负荷值，mblowdown为汽包的排污的质量，hboilerwater为所述汽包中沸水的焓值，hBFW为进入汽包的新的给水的焓值，b为根据汽包确定的调整值。QGasifier＝Qsatsteam+Qblowdown+Qgas根据本技术的另一方面的实施例，提供了一种含碳燃料的气化系统，包括：气化反应器；汽包；其中，气化反应器具有水冷装置，水冷装置与汽包间流体连通，汽包向水冷装置供给冷却水，水冷装置中的冷却水受热产生的反应器蒸汽由汽包收集；该气化系统还包括：前述的监控系统。可选地，该气化系统还包括：控制器，其与该监控系统可操作地连接，配置为根据监控系统提供的结果控制气化反应器的运行。相比于现有技术，根据本技术实施例的监控系统和具有这种监控系统的气化系统的优势体现在以下方面：1)由于来自汽包的干扰被基本消除，最终获得的结果更真实、准确地反应了气化反应器的运行状况；2)由于计算出的气化反应器的总热负荷值只取决于炉温和熔渣厚度，尺寸相同的气化反应器的总热负荷值可以直接进行比较，并可以为同尺寸的气化反应器设置均一化的热负荷报警值或联锁值，便于管理；4)计算出的总热负荷值不随补入汽包的新的给水的温度变化而变化，无须在加入汽包的新的给水的温度变化时对结果进行修正或补偿，简化了操作。附图说明图1为根据本技术的实施例的含碳燃料的气化系统的示意图；图2为根据本技术的另一实施例的含碳燃料的气化系统的示意图；图3为水冷装置所造成的气化反应器的热负荷的示意图。其中，相同或相似的附图标记表示相同或相似的部件/特征。具体实施方式下面结合附图对本技术进一步说明。虽然这些实施例中以煤的气化作为例子，但本
人员能够理解，本技术的应用并不限于煤的气化反应器和气化系统，还可以用于例如天然气、有机废料等其它含碳燃料的气化反应器和气化系统，且这些应用也在随附的权利要求的保护范围之内。参看图1，其中示意性地示出了根据本技术实施例的气化系统。该气化系统1主要包括气化反应器2，汽包3，各种蒸汽、含氧气体或水的管路，以及监控系统。本例中，监控系统可以包括图1所示的第一流量计51、第二流量计52、水温计53、气体温度计54和处理器55。有利地，监控系统测算气化反应器2的总的热负荷，并以此作为衡量气化反应器2的运行状态的重要指标，包括但不限于，以此作为气化反应器2内的温度的反映。在上述的总热负荷值超出报警线时，气化系统1可以通过控制器(可以与处理器55集成)来对气化反应器2的运行进行干预，例如调节供给气化反应器2的煤/氧比等。气化反应器2例如采用中国专利技术申请公开CN101675147A的记载，其中，燃烧室21由互相连接的平行排部的管所形成的基本气密的水冷壁22(也即，水冷装置)限定，水冷壁22保护气化反应器2的顶部、燃烧器等部位免于承受过高的温度。水冷壁22与气化反应器2的外壳之间形成环状空间23。含碳燃料部分氧化产生的产物气由排出口24排出，并经图中未示出的设备进行冷却、净化等。结合图1并参看图3，燃烧室21内产生的热量D被水冷壁22中的冷却水92吸收，产生蒸汽920，这些蒸汽通过管道41排放至汽包3。于是，本技术公开中，将气化反应器2向水冷壁22中的冷却水提供的热量D作为气化反应器2的总的热负荷，是希望监控系统和操作员关心的一个重要的随时变化的值。与气化反应器2的水冷壁22之间流体连通汽本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于气化反应器的监控系统，所述气化反应器具有水冷装置，所述水冷装置与汽包间流体连通，所述汽包向所述水冷装置供给冷却水，所述水冷装置中的冷却水受热产生的反应器蒸汽由所述汽包收集，所述监控系统包括：第一流量计，其与所述汽包的至少一个蒸汽出口气体连接，配置为测量所述汽包排出的至少部分蒸汽的量；第二流量计，配置为测量由所述汽包预热的含氧气体的量；气体温度计，配置为测量由所述汽包预热的所述含氧气体在加热后的温度；水温计，配置为测量进入所述汽包的新的给水的温度；处理器，其与所述第一流量计、第二流量计、气体温度计和水温计可操作地连接，并配置为：‑根据所述第一流量计和所述水温计的测量来计算所述气化反应器的第一热负荷值；‑根据所述第二流量计和所述气体温度计的测量来计算所述气化反应器的第二热负荷值；‑确定所述气化反应器的总热负荷值，作为所述气化反应器的状态的指示，所述总热负荷值至少包括所述第一热负荷值和所述第二热负荷值。

【技术特征摘要】
1.一种用于气化反应器的监控系统，所述气化反应器具有水冷装置，所述水冷装置与汽包间流体连通，所述汽包向所述水冷装置供给冷却水，所述水冷装置中的冷却水受热产生的反应器蒸汽由所述汽包收集，所述监控系统包括：第一流量计，其与所述汽包的至少一个蒸汽出口气体连接，配置为测量所述汽包排出的至少部分蒸汽的量；第二流量计，配置为测量由所述汽包预热的含氧气体的量；气体温度计，配置为测量由所述汽包预热的所述含氧气体在加热后的温度；水温计，配置为测量进入所述汽包的新的给水的温度；处理器，其与所述第一流量计、第二流量计、气体温度计和水温计可操作地连接，并配置为：-根据所述第一流量计和所述水温计的测量来计算所述气化反应器的第一热负荷值；-根据所述第二流量计和所述气体温度计的测量来计算所述气化反应器的第二热负荷值；-确定所述气化反应器的总热负荷值，作为所述气化反应器的状态的指示，所述总热负荷值至少包括所述第一热负荷值和所述第二热负荷值。2.根据权利要求1所述的监控系统，所述处理器还配置为，计算与所述汽包的排污关联的所述气化反应器的第三热负荷值；以及确定所述气化反应器的所述总热负荷值，所述总热负荷值包括所述第一热负荷值、所述第二热负荷值和所述第三热负荷值。3.根据权利要求1或2所述的监控系统，其中，所述汽包包括第一部分和第二部分，所述第一部分收集反应器蒸汽，所述第一流量计与所述第一部分的蒸汽出口气体连接，配置为测量所述第一部分排出的蒸汽的量。4.根据权利要求1或2所述的监控系统，其中，所述处理器还配置为，获得以下各项常量中的至少一项，用于所述第一热负荷值、第二热负荷值或第三热负荷值的计算：所述汽包的压力；所述汽包的排污量；和所述含氧气体在加热前的温度。5.根据权利要求1或2所述的监控系统...

【专利技术属性】
技术研发人员：S·扬克尔，E·弗里泽，F·G·范东根，B·I·M·坦恩·博斯，吴革，
申请(专利权)人：国际壳牌研究有限公司，
类型：新型
国别省市：荷兰,NL