CN104634504B - 一种精确测量气化炉渣口压差的装置及其测量方法 - Google Patents
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Abstract
一种精确测量气化炉渣口压差的装置及其测量方法,提供一种用于气流床加压气化炉渣口压差的精确测量方法，提高气化炉长周期运行的安全性、可靠性，减少气化装置事故停车的次数。一种精确测量气化炉渣口压差的装置，气化炉的洗涤冷却管上部开孔，洗涤冷却室上部空间的气化炉壁开孔，上述两处开孔采用带膨胀节的管路连接；高压氮气管路经洗涤冷却管氮吹阀、止逆阀与上述的气化炉壁开孔连接，持续向洗涤冷却管内通入高压氮气。由此管线取压测量的洗涤冷却管压力为粗合成气通过渣口后的即时压力，与燃烧室的压差即为气化炉渣口真实压差。本发明解决了气化炉渣口压差显示滞后技术缺陷，能及时、准确的显示气化炉运行状态，提高系统长周期运行的可靠性。
Description
技术领域
本发明涉及一种可精确测量气流床加压气化炉渣口压差的测量技术。
背景技术
在煤炭气化的诸多技术中，气流床加压煤气化技术具有煤种适应性强、原料消耗低、碳转化率高、易于大型化等技术优势，制备的合成气可作为生产合成氨、甲醇、二甲醚、烯烃以及煤炭直接液化与间接液化过程的原料气、IGCC发电的燃料气等，是实现煤炭高效、洁净利用的关键技术。
随着煤化工装置规模的增大，产业链的延长，气化装置开车周期长短对于项目的影响愈发凸显。在大型煤化工项目中，如果出现非计划停车，一般需要10～12小时才能恢复正常生产，开、停车一次损失至少几百万元，因此气化炉的安全、稳定运行，决定了生产系统能否长周期、满负荷地运行，也决定了企业的成本效益。
气化炉渣口堵塞是生产过程中经常遇到的生产异常状况，渣口压差是反应气化炉运行状态的重要工艺参数。当煤种变化分析不及时(特殊煤种需分析煤粘温特性以确定气化炉操作温度的范围)，或气化炉操作温度低时，熔渣粘度大，流动性差，一部分夹带熔渣的合成气流经渣口时，撞击到渣口周边形成积累；一部分撞击在向火面耐火砖或水冷壁上的熔渣，向下流动经过渣口时产生积累，造成渣口堵塞。
正常渣口压差一般＜0.06Mpa，渣口压差升高主要由煤质波动、炉温控制不当等因素引起，容易造成系统压力波动大，合成气成分变化大，灰水中细灰增多，渣水系统负荷增大，阀门、管道磨损严重，系统运行不稳定，操作难度增加。渣口堵塞严重时会造成燃烧室内压力升高，耐火砖或水冷壁缝隙出现串气现象，气化炉壁温升高，严重时会烧坏炉壁，导致停车。另外渣口堵塞严重时渣口处合成气偏流，流速增大，粗合成气及熔渣激冷洗涤效果差，严重时还会烧坏气化炉的下降管。
渣口压差作为气化装置运行时的一个重要监控参数，它能直观地反映出气化炉的运行状况。
原有渣口压差测压方式为气化炉燃烧室压力与出气化炉合成气管线压力的差值，测量装置见附图 1。合成气管线压力测量点与气化炉渣口有一定距离，压差表测得的数据并不能准确、及时地反映气化炉渣口的实际状态。渣口堵塞初期，压差变化不明显；压差出现明显增大趋势时，则说明渣口堵塞情况已较为严重。所以，在操作上还要根据其他工艺参数(如气体成分、渣样、煤粘温特性曲线等)的变化进行综合分析判断，及时调整氧煤比及操作条件，维持渣口压差平衡，处理好气化炉的各种突发状况。
因此，煤化工企业需要一种能精确测量气化炉渣口压差的方案，降低气化装置因气化炉温度控制不当造成的系统波动或停车，保证企业长期、高效、安全、稳定的运行。
发明内容
本发明的目的是提供一种用于气流床加压气化炉渣口压差的精确测量方法，提高气化炉长周期运行的安全性、可靠性，减少气化装置事故停车的次数。
为实现上述目的，本发明采用的技术方案为：
一种精确测量气化炉渣口压差的装置，气化炉的洗涤冷却管上部开孔，洗涤冷却室上部空间的气化炉壁开孔，上述两处开孔采用带膨胀节的管路连接；高压氮气管路经洗涤冷却管氮吹阀、止逆阀与上述的气化炉壁开孔连接进而与洗涤冷却室连通。
对于热壁式气化炉，入燃烧室和入洗涤冷却管的高压氮气管线之间连接有双法兰差压变送器，高压氮气管路经热壁式气化炉的燃烧室氮吹阀、止逆阀与燃烧室连通。
对于冷壁式气化炉，入气化炉火焰检测器和入洗涤冷却管高压氮气管线之间连接有双法兰差压变送器，气化炉火焰检测器高压氮气保护通道与燃烧室连通。
洗涤冷却管上部距离洗涤冷却环20cm处开孔，孔径为15mm，洗涤冷却室上部空间的气化炉壁同样开孔，孔径为15mm。
一种利用所述精确测量气化炉渣口压差的装置进行测量的方法，对于热壁式气化炉，燃烧室压力通过炉壁上预留的取压法兰，采用“吹气法”(1.5Nm3/h的小流量高压氮气持续通入气化炉内)进行压力的测量，洗涤冷却管压力采用同样方法取压。打开燃烧室氮吹阀和洗涤冷却管氮吹阀通入高压氮气，调节高压氮气一路经止逆阀吹入燃烧室；另一路经止逆阀吹入洗涤冷却管,双法兰差压变送器在线测量热壁式气化炉渣口压差；
对于冷壁式气化炉，燃烧室压力由气化炉火焰检测器保护氮气通道取压，洗涤冷却管压力由洗涤冷却管的高压氮气管线取压，打开洗涤冷却管氮吹阀，双法兰差压变送器在线测量冷壁式气化炉渣口压差。
对于热壁式气化炉，所述的两路高压氮气流量均为1.5Nm3/h；
对于冷壁式气化炉，吹入洗涤冷却管的高压氮气流量为1.5Nm3/h，吹入燃烧室的高压氮气流量为44Nm3/h。
本发明的优势在于：解决了气化炉渣口压差显示滞后这一技术缺陷，能及时、准确的显示气化炉运行状态，减少事故停车次数，提高系统长周期运行的可靠性。
附图说明
图1为原气化炉渣口压差测量装置示意图。
图2为改进后气化炉渣口压差测量装置示意图。
附图中：X1001、气化炉；X1002、气化炉火焰检测器；X1003、燃烧室氮吹阀；X1004、洗涤冷却管氮吹阀；1、渣口；2、洗涤冷却环；3洗涤冷却管；4、洗涤冷却室。
具体实施方式
原有渣口压差测压方式为气化炉的燃烧室X1001压力与出气化炉合成气管线压力的差值(见附图1)。
热壁式气化炉燃烧室压力的测量一般是在炉壁上预留取压法兰，采用“吹气法”(1.5Nm3/h的小流量高压氮气持续通入气化炉内)进行压力的测量；冷壁式气化炉燃烧室压力的测量一般是通过火检保护氮气通道进行压力测量。气化炉火焰检测器X1002(简称火检)是在冷壁式气化炉点火和运行过程中监控炉内燃烧状态的设备，火检信号进入安全联锁系统，火检信号触发，气化炉紧急停车，可防止因火焰熄灭导致可燃性介质在炉内大量聚集而发生爆炸。由于火焰检测探头位于气化炉内，长期处于高温高压环境中，所以火检通有循环冷却水和保护氮气保护火检正常工作(流量为44Nm3/h的高压氮气由火检保护氮气通道持续通入气化炉内)。因此，热壁式气化炉或冷壁式气化炉采用以上方法测得的燃烧室压力均为实际压力，可以继续采用。
由图1可以清楚看出，渣口1是粗合成气离开燃烧室X1001，进入洗涤冷却管3的通道，渣口1压差即为燃烧室X1001与洗涤冷却管3压力之差。长期以来，洗涤冷却管3压力一直用出气化炉合成气管线压力替代，由于粗合成气经洗涤除尘由洗涤冷却室4上部逸出气化炉，会产生压力损失，而且出气化炉合成气管线压力测量点与渣口1有一定距离，沿合成气管线至压力测量点也会产生压力降，因此测得的数据并不能准确、及时地反映气化炉渣口的实际状态。同时，由于出气化炉合成气管线压力测量点与渣口1有一定距离，这段管线或空间任何一段都可能出现堵塞(如洗涤冷却管、洗涤冷却室、合成气管线堵塞等)，因此根据原有渣口压差测量方式不能准确判断堵塞部位。气化炉的渣口1堵塞初期，压差变化不明显；压差出现明显增大趋势时，则说明渣口堵塞情况已较为严重。
为提高气化炉渣口压差测量的准确性，现对气化炉洗涤冷却室压力测量方法提出改进，具体方法为：在气化炉洗涤冷却管3上部距离洗涤冷却环20cm处开孔，孔径15mm；洗涤冷却室4上部空间的气化炉壁同样开孔，孔径15mm；两处开孔用管径为15mm并设有膨胀节的管子连接。通过流量调节阀、止逆阀，持续向洗涤冷却管3内通入流量为1.5Nm3/h的高压氮气，防止熔渣堵塞取压口或高温高压的粗合成气蹿出气化炉。改进后，测得的压力为粗合成气通过渣口1后的即时压力，与燃烧室X1001的压差即为渣口1真实压差。
本发明如附图2所示，一种精确测量气化炉渣口压差的装置，包括气化炉X1001、气化炉火焰检测器X1002、燃烧室氮吹阀X1003、洗涤冷却管氮吹阀X1004。热壁式气化炉由入燃烧室X1001和入洗涤冷却管3高压氮气管线之间连接的双法兰差压变送器PDIA1001测量渣口压差；冷壁式气化炉由入气化炉火焰检测器X1002和入洗涤冷却管3高压氮气管线之间连接的双法兰差压变送器PDIA1002测量渣口压差。
在气化炉洗涤冷却管3上部距离洗涤冷却环20cm处开孔，孔径15mm；洗涤冷却室4上部空间的气化炉壁同样开孔，孔径15mm；两处开孔用管径为15mm并设有膨胀节的管子连接。通过流量调节阀、止逆阀，持续向洗涤冷却管3内通入流量为1.5Nm3/h的高压氮气，防止熔渣堵塞取压口或高温高压的粗合成气蹿出气化炉。改进后，测得的压力为粗合成气通过渣口后的即时压力，与燃烧室X1001的压差即为气化炉渣口真实压差。
热壁式气化炉渣口压差测量方法为：高压氮气通过截止阀后分为两路，一路经热壁式气化炉的燃烧室氮吹阀X1003调节高压氮气流量为1.5Nm3/h，经止逆阀吹入热壁式气化炉燃烧室X1001，防止燃烧室高温高压粗合成气蹿出；另一路经洗涤冷却管氮吹阀X1004调节高压氮气流量为1.5Nm3/h，经止逆阀吹入洗涤冷却管3，防止洗涤冷却管3高温高压粗合成气蹿出；入燃烧室X1001高压氮气管线与入洗涤冷却管3高压氮气管线连接双法兰差压变送器PDIA1001，在线测量热壁式气化炉渣口压差。
冷壁式气化炉渣口压差测量方法为：冷壁式气化炉燃烧室压力测量由气化炉火焰检测器X1002保护氮气通道取压；洗涤冷却管3压力由入洗涤冷却管3高压氮气管线取压，高压氮气经洗涤冷却管氮吹阀X1004调节流量为1.5Nm3/h，经止逆阀吹入气化炉洗涤冷却管3，防止洗涤冷却管3高温高压粗合成气蹿出；入气化炉火焰检测器X1002高压氮气管线与入洗涤冷却管3高压氮气管线连接双法兰差压变送器PDIA1002，在线测量冷壁式气化炉渣口压差。
本发明提供了一种精确测量气化炉渣口压差的方法，解决了气化炉渣口压差显示滞后这一技术缺陷，保障了气化装置长周期运行的安全性、可靠性。
Claims (6)
1.一种精确测量气化炉渣口压差的装置，其特征在于：气化炉的洗涤冷却管（3）上部开孔，洗涤冷却室（4）上部空间的气化炉壁开孔，上述两处开孔采用带膨胀节管路连接；高压氮气管路经洗涤冷却管氮吹阀（X1004）、止逆阀与上述的气化炉壁开孔连接进而与洗涤冷却管（3）连通。
2.根据权利要求1所述的精确测量气化炉渣口压差的装置，其特征在于：对于热壁式气化炉，入燃烧室（X1001）和入洗涤冷却管（3）的高压氮气管线之间连接有双法兰差压变送器，高压氮气管路经热壁式气化炉的燃烧室氮吹阀（X1003）、止逆阀与燃烧室（X1001）连通。
3.根据权利要求1所述的精确测量气化炉渣口压差的装置，其特征在于：对于冷壁式气化炉，入气化炉火焰检测器（X1002）和入洗涤冷却管（3）高压氮气管线之间连接有双法兰差压变送器，气化炉火焰检测器（X1002）高压氮气保护通道与燃烧室（X1001）连通。
4.根据权利要求2或权利要求3所述的精确测量气化炉渣口压差的装置，其特征在于：洗涤冷却管（3）上部距离洗涤冷却环（2）20cm处开孔，孔径为15mm，洗涤冷却室（4）上部空间的气化炉壁同样开孔，孔径为15mm，两处开孔采用带膨胀节管路连接。
5.一种利用权利要求1-4任一项所述精确测量气化炉渣口压差的装置进行测量的方法，其特征在于：对于热壁式气化炉，打开燃烧室氮吹阀（X1003）和洗涤冷却管氮吹阀（X1004）通入高压氮气，调节高压氮气一路经止逆阀吹入燃烧室（X1001）；另一路经止逆阀吹入洗涤冷却管（3）,双法兰差压变送器PDIA1001在线测量热壁式气化炉渣口压差；
对于冷壁式气化炉，燃烧室(X1001)压力由气化炉火焰检测器（X1002）保护氮气通道取压，洗涤冷却管（3）压力由通入洗涤冷却管（3）的高压氮气管线取压，打开洗涤冷却管氮吹阀（X1004），双法兰差压变送器PDIA1002在线测量冷壁式气化炉渣口压差。
6.根据权利要求5所述的精确测量气化炉渣口压差的装置进行测量的方法， 其特征在于：对于热壁式气化炉，所述的两路高压氮气流量均为1.5Nm3/h；
对于冷壁式气化炉，吹入洗涤冷却管（3）的高压氮气流量为1.5Nm3/h，吹入燃烧室（X1001）的高压氮气流量为44Nm3/h。
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