一种煤气化炉在线监测装置和在线监测方法制造方法及图纸

本发明专利技术属于煤气化信息化领域，具体涉及一种煤气化炉在线监测装置和在线监测方法。本发明专利技术中的煤气化炉在线监测装置包括由多个温度传感器构成的阵列、流量计、出气温度传感器、入水温度传感器、出水温度传感器和黑水温度传感器；入水温度传感器设置于水冷壁冷却水的入口管路；出水温度传感器设置于水冷壁冷却水的出口管路；流量计设置于水冷壁冷却水的入口管路；黑水温度传感器设置于煤气化炉底部的黑水收集区。本发明专利技术还公开了利用上述的在线监测装置实现的在线监测方法。本发明专利技术可以实现对于使用水冷壁的煤气化炉的工况实时检测。用水冷壁的煤气化炉的工况实时检测。用水冷壁的煤气化炉的工况实时检测。

【技术实现步骤摘要】
一种煤气化炉在线监测装置和在线监测方法


[0001]本专利技术属于煤气化信息化领域，具体涉及一种煤气化炉在线监测装置和在线监测方法。

技术介绍

[0002]煤气化技术作为清洁煤利用的先进技术是现代煤化工的基础，经过多年的技术研发和工业应用，煤气化基本形成了固定床、流化床、和气流床三种形式。其中，气流床由于气化效率高、煤种适应性强和对环境友好等优点成为煤气化技术的发展主流。
[0003]本专利技术提及的气化炉是指煤气化炉，又称煤气发生炉(gas producer)，是将煤作为气化燃料进行可燃气体制造的反应容器。
[0004]针对水煤浆的气化工艺，已有的气化炉典型结构如下：
[0005]一种带废锅的煤气化装置，其包括：气化炉、洗气塔、汽包、粗渣处理装置以及灰水处理装置，其中，所述气化炉包括气化室、辐射废锅以及激冷室，该气化炉具有一内壳以及套置在该内壳外侧的外壳，所述气化室设在该内壳的上部，该气化室与设在该内壳中部的辐射废锅连接，所述辐射废锅与设置在该外壳下部的激冷室连接；所述辐射废锅分别通过锅炉水进口和锅炉水出口与所述汽包连接。
[0006]产气过程中，对于水冷壁的工况监控十分必要，而目前并无良好的解决方案。
[0007]煤气化炉水冷壁受热面的积灰结渣严重地威胁着高炉的安全经济运行。水冷壁积灰结渣不仅会减少受热面的热传导能力，并且还会导致受热面腐蚀、水冷壁换热能力减弱、煤气化炉的非正常停炉、煤气化炉维修费用的增加。因此,积灰结渣的问题受到了国内外学者的广泛关注，并且针对这一问题展开了系列的研究。
[0008]为了解决这一问题，国内外进行了大量的研究。目前国外的水冷壁在线监测方法主要有三种：
[0009]1.炉膛出口烟温诊断。炉膛中的污染会影响传热，导致出口烟温发生变化，通过烟温变化间接判断炉膛中的污染程度。
[0010]2.采用热流计作为传感器。通过安装在水冷壁上的热流计，根据积灰导致的热流变化来诊断。
[0011]3.通过照相和图像处理技术直接观察。
[0012]由于气化炉多为针对客户定制，其内部结构存在差异，且气化炉处理的煤种会存在差异，现有技术中涉及气化炉可用于模型构建的数据集较少，因此无法通过大量数据训练的形式获得可以用于指导实际气化的模型。

技术实现思路

[0013]本专利技术的一个目的在于克服前文提及的至少一个缺陷，提供一种便捷快速的对煤气化炉的在线监测的方法和装置，以解决现有技术中针对高温气化炉内水冷壁结垢难以监测的问题。
[0014]根据本专利技术的第一个方面，本专利技术首先提供了一种煤气化炉在线监测方法，应用于监测煤气化炉，所述煤气化炉包括壳体，所述壳体内从上至下设置有气化区域、废热回收区域和黑水收集区，环绕所述气化区域设置有水冷壁，所述水冷壁包括冷却水的入口管路和出口管路，所述废热回收区域内设置有辐射废锅，所述废热回收区域设置有合成气出口，所述煤气化炉在线监测装置包括：
[0015]根据膜式水冷壁中管屏管路上设置的温度传感器获得水冷壁的温度序列，使用历史温度序列校正水冷壁的温度序列得到第一温度序列，根据合成气出口温度获取预期温度序列，对预期温度序列按照水冷支路进行基底去除得到第二温度序列，根据第一温度序列和第二温度序列的差异获取水冷壁的温度差异特征，根据水冷壁的温度差异特征和特征阈值的差异判断煤气化炉是否工作正常。
[0016]根据本专利技术的第二个方面，本专利技术公开了一种煤气化炉在线监测装置，应用于监测煤气化炉，所述煤气化炉包括壳体，所述壳体内从上至下设置有气化区域、废热回收区域和黑水收集区，环绕所述气化区域设置有膜式水冷壁，所述膜式水冷壁的管屏包括管屏、冷却水的入口管路和出口管路，所述管屏包括多根水冷支路，所述废热回收区域内设置有辐射废锅，所述废热回收区域设置有合成气出口，其特征在于，所述煤气化炉在线监测装置包括
[0017]均匀设置于水冷支路的多个温度传感器构成的阵列；
[0018]出气温度传感器，设置于合成气出口；
[0019]入水温度传感器，设置于水冷壁冷却水的入口管路；
[0020]出水温度传感器，设置于水冷壁冷却水的出口管路。
[0021]本专利技术具有如下的有益效果：
[0022]1.通过上述的装置和方法可以获得针对气化炉的温度分布，结合历史数据从而判断是否结垢；
[0023]2.通过气化区域底部和废热回收区域顶部的温度近似替代，提供了一种简易判断是否结垢的方法；
[0024]3.通过对液体和气液进行近似替代计算，提供了一种新的快速分析炉内工况的方法。
附图说明
[0025]图1、一种应用了本专利技术煤气化炉在线监测装置的气化炉示意图；
[0026]图2、本专利技术一个实施例中水冷壁部分区域温度计的安装示意图；
[0027]图3、本专利技术一个实施例中一个水冷壁界面不同温度计安装形式的示意图；
[0028]图4、本专利技术一个实施例中一种煤气化炉在线监测方法示意图；
[0029]图5、本专利技术另一个实施例中一种煤气化炉在线监测方法示意图。
具体实施方式
[0030]以下结合具体实施例对本专利技术作进一步说明。
[0031]请参考图1，其示出了一种煤气化炉在线监测装置，应用于监测煤气化炉，所述煤气化炉包括壳体，所述壳体内从上至下设置有气化区域、废热回收区域和黑水收集区，环绕
所述气化区域设置有水冷壁，所述水冷壁包括冷却水的入口管路和出口管路，所述废热回收区域内设置有辐射废锅，所述废热回收区域设置有合成气出口，所述煤气化炉在线监测装置包括：
[0032]由多个温度传感器构成的阵列、流量计、出气温度传感器、入水温度传感器、出水温度传感器和黑水温度传感器；
[0033]所述入水温度传感器设置于水冷壁冷却水的入口管路；
[0034]所述出水温度传感器设置于水冷壁冷却水的出口管路；
[0035]所述流量计设置于水冷壁冷却水的入口管路；
[0036]所述阵列连续监测的水冷壁区域不低于30%换热面积；
[0037]所述黑水温度传感器设置于煤气化炉底部的黑水收集区。
[0038]该煤气化炉为典型的晋华炉的设置形式，包括气化区域1、废热回收区域2、黑水收集区3、水冷壁4、合成气出口5和辐射废锅6，其中气化区域1的下部和废热回收区域2的顶部连通，水煤浆进料后从顶部的烧嘴喷出在气化区域1气化，渣和合成气会在气化区域1和水冷壁4换热，之后进入设置的废热回收区域2，合成气和废渣中的热量会被辐射废锅6再次吸收，之后合成气经过合成气出口5排出，废渣进入黑水收集区3经激冷回收热量。
[0039]该煤气化炉的结构中，水冷壁4可以包括多段，其可以为单段结构，其水口的方向设置可以为下入上出或者下出上入，本申请的若干实施例均使用了单个的膜式水冷壁，其可以使用如包含螺旋式盘管的水冷壁。
[0040]请参考图2，其示出了水冷壁中温度传感器的设置方式，水冷支管包括可以包括一主进水管和一本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种煤气化炉在线监测方法，应用于监测煤气化炉，所述煤气化炉包括壳体，所述壳体内从上至下设置有气化区域、废热回收区域和黑水收集区，环绕所述气化区域设置有水冷壁，所述水冷壁包括冷却水的入口管路和出口管路，所述废热回收区域内设置有辐射废锅，所述废热回收区域设置有合成气出口，其特征在于，包括：根据膜式水冷壁中管屏管路上设置的温度传感器获得水冷壁的温度序列，使用历史温度序列校正水冷壁的温度序列得到第一温度序列，根据合成气出口温度获取预期温度序列，对预期温度序列按照水冷支路进行基底去除得到第二温度序列，根据第一温度序列和第二温度序列的差异获取水冷壁的温度差异特征，根据水冷壁的温度差异特征和特征阈值的差异判断煤气化炉是否工作正常。2.如权利要求1所述的一种煤气化炉在线监测方法，其特征在于，所述历史温度序列为对阵列采样点的历史温度数据的指数移动平均值。3.如权利要求2所述的一种煤气化炉在线监测方法，其特征在于，所述第一温度序列为水冷壁的温度序列和历史温度序列的差值。4.如权利要求1所述的一种煤气化炉在线监测方法，其特征在于，所述温度差异特征为第一温度序列和第二温度序列之矩阵差的平方和。5.如权利要求1所述的一种煤气化炉在线监测方法，其特征在于，所述温度差异特征为第一温度序列和第二温度序列之矩阵差中所有正值元素的平方和。6.如权利要求5所述的一种煤气化炉在线监测方法，其特征在于，特征阈值为历史温度差异特征的平均值，在水冷壁的温度差异特征高于特征阈值200%时，根据第一温度序列和第二温...

【专利技术属性】
技术研发人员：曹光明，张建胜，
申请(专利权)人：清华大学山西清洁能源研究院，
类型：发明
国别省市：