一种反应炉热回收室液位控制系统及方法技术方案

本发明专利技术公开了一种反应炉热回收室液位控制系统及方法，该系统包括控制模块、反应炉、冷却水射淋器和热回收室，所述热回收室的顶壁上设置有合成气出口和排水管，所述反应腔内设置有加料器，所述控制模块包括控制器，所述控制器的输入端接有气体含湿量测量仪和液位传感器，所述设置控制器的输出端接有报警器和出水阀；该方法包括以下步骤：一、燃料添加及反应；二、热回收室内的液位控制；三、出水阀开度的实际控制量获取。本发明专利技术设计合理，通过合成气含湿量和热回收室液位综合来控制热回收室液位以确保热回收室液位维持在最佳液位设定值内，保证反应炉的安全平稳运行，实用性强。

A Liquid Level Control System and Method for Heat Recovery Chamber of Reaction Furnace

【技术实现步骤摘要】
一种反应炉热回收室液位控制系统及方法
本专利技术属于反应炉液位控制
，尤其是涉及一种反应炉热回收室液位控制系统及方法。
技术介绍
反应炉是煤化工工艺技术的关键生产设备，对它的科学管控关乎整个生产的稳定运行和持续收益，也是衡量一套煤化工工艺技术先进性与否的硬性条件之一。煤化工生产技术是以各种类型的反应炉为关键设备的工艺生产技术，煤化工生产用反应炉多为带有热回收室的反应炉，热回收室是把水作为蓄热剂来储热的原理，就是把反应产生的富余显热以高温水或者水蒸气的形式回收再加以释放利用，实现资源能源的有效转移和高效利用。另外，热回收室的液位控制也是整个反应炉平稳运行的关键，热回收室液位控制技术也是煤化工生产技术先进性的表征之一。目前，关于反应炉集成控制技术均比较成熟，但是随着煤化工技术的飞速发展，工艺原料和下游产品向更深更广领域延伸，致使装置运行工况更复杂、控制参数更多，现有的反应炉的液位控制技术难以胜任气固混合燃料反应炉的热回收室液位的操控。因此，现如今缺少一种设计合理的反应炉热回收室液位控制系统及方法，通过合成气含湿量和热回收室液位综合来控制热回收室液位以确保热回收室液位维持在最大液位阈值内，保证反应炉的安全平稳运行。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题在于针对上述现有技术中的不足，提供一种反应炉热回收室液位控制系统，其结构简单，设计合理，通过合成气含湿量和热回收室液位综合来控制热回收室液位以确保热回收室液位维持在最大液位阈值内，保证反应炉的安全平稳运行，实用性强。为解决上述技术问题，本专利技术采用的技术方案是：一种反应炉热回收室液位控制系统，其特征在于：包括控制模块以及由上至下依次布设的反应炉、冷却水射淋器和热回收室，所述反应炉内设置有反应腔，所述冷却水射淋器设置有换热水入口，所述热回收室的底部内设置水浴，所述热回收室的底部外设置有排污口，所述热回收室的顶壁上设置有合成气出口，所述热回收室的侧壁上设置有排水管，所述热回收室内设置有物流下降管和液位标高管，所述物流下降管和液位标高管之间形成气相上行通道，所述反应腔入口设置有加料器；所述控制模块包括控制器，所述控制器的输入端接有气体含湿量测量仪和用于对热回收室内的液位进行检测的液位传感器，所述控制器的输出端接有报警器和设置在排水管上的出水阀。上述的一种反应炉热回收室液位控制系统，其特征在于：所述液位标高管与物流下降管之间设置有折板，所述液位标高管上均布有第一平衡孔，所述折板上均布有第二平衡孔，所述第一平衡孔与第二平衡孔交错排列。上述的一种反应炉热回收室液位控制系统，其特征在于：所述液位标高管和折板均包括依次连接的第一竖直部、弯折部和第二竖直部，所述热回收室的最大液位阈值为热回收室的直筒段的高度的70％～75％，所述折板的顶端位于所述最大液位阈值中上限值所处位置的上方。上述的一种反应炉热回收室液位控制系统，其特征在于：所述第一平衡孔的中心线与两个相邻第二平衡孔之间的中心线重合，所述物流下降管与所述反应腔和冷却水射淋器均连通。上述的一种反应炉热回收室液位控制系统，其特征在于：所述折板的顶端距离热回收室的直筒段的底端的高度与所述最大液位阈值中上限值之间的差值是物流下降管高度的0.1倍。同时，本专利技术还公开了一种方法步骤简单、设计合理且使用效果好的反应炉热回收室液位控制方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：步骤一、燃料添加及反应：将高含碳气固混合燃料和氧化剂由加料器按先后顺序送入反应炉中的反应腔中，并在温度为1300℃～1500℃和压力为3.0MPa～10.0MPa条件下，在反应腔内发生反应，得到合成气；步骤二、热回收室内的液位控制：步骤201、在反应腔生成的合成气沿物流下降管在热回收室中进行换热的过程中，液位传感器对热回收室内的液位进行检测，并将检测到的热回收室液位测量值发送至控制器；其中，所述热回收室液位测量值记作h；气体含湿量测量仪对合成气出口排出的合成气的含湿量进行检测，并将检测到的合成气含湿量测量值发送至控制器；其中，所述合成气含湿量测量值记作m；步骤202、控制器将得到的热回收室液位测量值与最大液位阈值Hd进行比较，当热回收室液位测量值符合最大液位阈值Hd时，执行步骤203和步骤204；否则，执行步骤205和步骤206；步骤203、控制器根据公式es＝md-m，得到合成气含湿量差值es；控制器根据公式u＝kp1es，得到出水阀的开度；其中，md表示合成气含湿量期望值；步骤204、控制器将合成气含湿量差值es和零进行比较，具体过程如下：步骤2041、当合成气含湿量差值es大于零时，说明合成气含湿量测量值小于合成气含湿量期望值，则kp1的取值范围为(0.3～0.5]；步骤2042、当合成气含湿量差值es小于零时，说明合成气含湿量测量值大于合成气含湿量期望值，则kp1的取值范围为[0.1～0.3]；步骤205、控制器根据公式ey＝Hd-h，得到热回收室液位测量值差值ey；控制器根据公式u＝g(kp2,ey)，得到出水阀的开度；步骤206、控制器将得到的热回收室液位测量值与最小液位阈值Hmin和最大液位阈值Hmax进行比较，具体过程如下：步骤2061、当热回收室液位测量值小于最小液位阈值Hmin时，则出水阀的开度为u＝g(kp2,ey)＝-2；步骤2062、当热回收室液位测量值大于最小液位阈值Hmin且小于最大液位阈值Hmax时，则出水阀的开度为u＝kp2ey；其中，0.5≤kp2<1；步骤2063、当热回收室液位测量值大于最大液位阈值Hmax时，则出水阀的开度为u＝g(kp2,ey)＝2；步骤三、出水阀开度的实际控制量获取：控制器根据公式得到出水阀开度的实际控制量u*。上述的方法，其特征在于：步骤一中所述高含碳气固混合燃料包括气态炭质燃料和固态炭质燃料，所述气态炭质燃料和固态炭质燃料中碳的质量含量均大于70％。上述的方法，其特征在于：所述最大液位阈值Hd为热回收室的直筒段的高度的40％～60％；所述最小液位阈值Hmin为热回收室的直筒段的高度的20％～30％，所述最大液位阈值Hmax为热回收室的直筒段的高度的70％～75％。上述的方法，其特征在于：在对热回收室内的液位控制的过程中，控制器将得到的热回收室液位测量值与报警阈值Hbj进行比较，当液位传感器检测到的热回收室液位测量值符合报警阈值Hbj时，控制器控制报警器报警提醒；其中，报警阈值Hbj为热回收室的直筒段的高度的80％～85％。上述的方法，其特征在于：步骤2062中控制器将热回收室液位测量值差值ey和零进行比较，kp2的取值范围如下：步骤A、当热回收室液位测量值差值ey大于零时，说明热回收室液位测量值小于最大液位阈值Hd，则kp2的取值范围为[0.5～0.6]；步骤B当热回收室液位测量值差值ey小于零时，说明热回收室液位测量值大于最大液位阈值Hd，则kp2的取值范围为(0.6～1.0]。本专利技术与现有技术相比具有以下优点：1、本专利技术反应炉热回收室液位控制系统结构简单、设计合理且安装布设简便，投入成本较低。2、所采用的反应炉热回收室液位控制系统中气体含湿量测量仪对合成气出口排出的合成气的含湿量进行检测，便于在热回收室液位处于最大液位阈值时，通过合成气含湿量期望值和合成气含湿量测量值得到合成气含湿量差本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种反应炉热回收室液位控制系统，其特征在于：包括控制模块以及由上至下依次布设的反应炉(1)、冷却水射淋器(3)和热回收室(4)，所述反应炉(1)内设置有反应腔(2)，所述冷却水射淋器(3)设置有换热水入口(15)，所述热回收室(4)的底部内设置水浴(10)，所述热回收室(4)的底部外设置有排污口(14)，所述热回收室(4)的顶壁上设置有合成气出口(12)，所述热回收室(4)的侧壁上设置有排水管(13)，所述热回收室(4)内设置有物流下降管(5)和液位标高管(7)，所述物流下降管(5)和液位标高管(7)之间形成气相上行通道(6)，所述反应腔(2)入口设置有加料器(11)；所述控制模块包括控制器(19)，所述控制器(19)的输入端接有气体含湿量测量仪(17)和用于对热回收室(4)内的液位进行检测的液位传感器(16)，所述控制器(19)的输出端接有报警器(20)和设置在排水管(13)上的出水阀(21)。

【技术特征摘要】
1.一种反应炉热回收室液位控制系统，其特征在于：包括控制模块以及由上至下依次布设的反应炉(1)、冷却水射淋器(3)和热回收室(4)，所述反应炉(1)内设置有反应腔(2)，所述冷却水射淋器(3)设置有换热水入口(15)，所述热回收室(4)的底部内设置水浴(10)，所述热回收室(4)的底部外设置有排污口(14)，所述热回收室(4)的顶壁上设置有合成气出口(12)，所述热回收室(4)的侧壁上设置有排水管(13)，所述热回收室(4)内设置有物流下降管(5)和液位标高管(7)，所述物流下降管(5)和液位标高管(7)之间形成气相上行通道(6)，所述反应腔(2)入口设置有加料器(11)；所述控制模块包括控制器(19)，所述控制器(19)的输入端接有气体含湿量测量仪(17)和用于对热回收室(4)内的液位进行检测的液位传感器(16)，所述控制器(19)的输出端接有报警器(20)和设置在排水管(13)上的出水阀(21)。2.按照权利要求1所述的一种反应炉热回收室液位控制系统，其特征在于：所述液位标高管(7)与物流下降管(5)之间设置有折板(8)，所述液位标高管(7)上均布有第一平衡孔(9-1)，所述折板(8)上均布有第二平衡孔(9-2)，所述第一平衡孔(9-1)与第二平衡孔(9-2)交错排列。3.按照权利要求2所述的一种反应炉热回收室液位控制系统，其特征在于：所述液位标高管(7)和折板(8)均包括依次连接的第一竖直部、弯折部和第二竖直部，所述热回收室(4)的最大液位阈值为热回收室(4)的直筒段的高度的70％～75％，所述折板(8)的顶端位于所述最大液位阈值中上限值所处位置的上方。4.按照权利要求1所述的一种反应炉热回收室液位控制系统，其特征在于：所述第一平衡孔(9-1)的中心线与两个相邻第二平衡孔(9-2)之间的中心线重合，所述物流下降管(5)与所述反应腔(2)和冷却水射淋器(3)均连通。5.按照权利要求3所述的一种反应炉热回收室液位控制系统，其特征在于：所述折板(8)的顶端距离热回收室(4)的直筒段的底端的高度与所述最大液位阈值中上限值之间的差值是物流下降管(5)高度的0.1倍。6.一种利用如权利要求1所述的系统对反应炉热回收室液位进行控制的方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：步骤一、燃料添加及反应：将高含碳气固混合燃料和氧化剂由加料器(11)按先后顺序送入反应炉(1)中的反应腔(2)中，并在温度为1300℃～1500℃和压力为3.0MPa～10.0MPa条件下，在反应腔(2)内发生反应，得到合成气；步骤二、热回收室内的液位控制：步骤201、反应腔(2)生成的合成气沿物流下降管(5)在热回收室(4)中进行换热的过程中，液位传感器(16)对热回收室(4)内的液位进行检测，并将检测到的热回收室液位测量值发送至控制器(19)；其中，所述热回收室液位测量值记作h；气体含湿量测量仪(17)对合成气出口(12)排出的合成气的含湿量进行检测，并将检测到的合成气含湿量测量值发送至控制器(19)；其中，所述合成气含湿量测量值记作m；步骤202、控制器(19...

【专利技术属性】
技术研发人员：徐红东，高俊文，杨云龙，林益安，刘军，朱春鹏，赵蒙，曾梅，王锦，邹涛，韦孙昌，贺根良，徐宏伟，门长贵，刘晓霞，
申请(专利权)人：西北化工研究院有限公司，陕西延长石油集团有限责任公司，
类型：发明
国别省市：陕西,61