CN110864761A - 一种水激冷流程的煤气化炉激冷室积渣状态的识别方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种水激冷流程的煤气化炉激冷室积渣状态的识别方法，在激冷室底部设置一个以上的第一压力传感器，在激冷室的合成气出口的管道上设有第二压力传感器；和/或在激冷室上设置一个以上的压差传感器，压差传感器的正压端设于激冷室底部、负压端设于激冷室顶部；将第一压力传感器和第二压力传感器的压力相减，可获得合成气流经激冷室的压降值ΔP；或直接读取压差传感器的测量值ΔP，即为激冷室压降值ΔP；当压降值变化大于0.5kPa/天时，说明激冷室内发生了明显的积渣现象。本发明通过在激冷室特定位置设置测压仪表，可实现激冷室内积渣状态的有效识别，有助于及时采取相应措施，降低气化炉操作运行风险。

Description

一种水激冷流程的煤气化炉激冷室积渣状态的识别方法
技术领域
本发明涉及一种水激冷流程的煤气化炉激冷室积渣状态的识别方法，属于激冷室积渣状态识别领域。
背景技术
气化炉是煤气化工艺的核心装备，而激冷室是气化炉的重要组成部分之一。高温的熔融灰渣和粗合成气在激冷室内被冷却，其中，熔融灰渣固化成为粗渣和细灰，留存于激冷室底部，定时排出激冷室，粗合成气则经过激冷室的水浴降温后，进入后续单元进一步洗涤除灰。
激冷室内出现一定程度的积渣是普遍现象，通常不会影响激冷室运行，但当积渣严重而导致通道流通不畅时，大量激冷水、灰渣会被带出激冷室，从而造成液位大幅波动、难以控制，甚至导致气化炉联锁跳车。
激冷室内的高温、高压以及气液固三相复杂流动使得其内的积渣难以得到有效彻底消除。为此，需要实时在线监控激冷室内的积渣状态。在出现积渣趋势时，通过及时干预，消除不断累积的灰渣所带来的激冷室运行隐患。
常规的激冷室液位计均为压差式液位计(通常设有三套同时进行测量)，通过测量激冷室压降值，换算为液位值，并通过调节进出激冷室的水流量，控制该液位值基本稳定。该激冷室液位测量方法已成熟应用多年，文献“气化炉激冷室液位计常见故障及处理”(刘全荣等，石油化工自动化，2011年6月，47卷3期)、发明专利“一种用于气化炉激冷室液位的精确测量系统(ZL201410221342.6)”、“气化炉激冷室液位防堵塞装置(ZL201410491411.5)”等对激冷室内液位测量优化和长周期运行方法有较详细描述。但由于液位是需要保持稳定的目标参数，受到了多个操作变量调控，因此，其所测量得到的激冷室压降变化趋势无法反映出激冷室内的积渣状态。
发明内容
本发明提供一种水激冷流程的煤气化炉激冷室积渣状态的识别方法，是针对现有技术中激冷室经常出现的积渣现象所导致的激冷室液位假指示，通过单独在激冷室关键位置设置测压仪表，可实现激冷室压降的有效实时在线监控，从而及时识别激冷室内积渣状态，有助于及时采取相应措施，降低气化炉操作运行风险。
为解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案如下：
一种水激冷流程的煤气化炉激冷室积渣状态的识别方法，在激冷室底部设置一个以上的第一压力传感器，在激冷室的合成气出口的管道上设有第二压力传感器；和/或在激冷室上设置一个以上的压差传感器，压差传感器的正压端设于激冷室底部、负压端设于激冷室顶部；
将第一压力传感器和第二压力传感器的压力相减，可获得合成气流经激冷室的压降值ΔP；或直接读取压差传感器的测量值ΔP，即为激冷室压降值ΔP；
当压降值变化大于0.5kPa/天时，说明激冷室内发生了明显的积渣现象。
当发生了明显的积渣现象时，需及时进行工况调整干预，防止积渣进一步恶化，以免激冷室内积渣达到难以挽回的状态。
本发明通过在常规激冷室液位测量系统中增设压力/压差传感器，即可实时在线获得激冷室压降变化趋势，解决传统激冷室无压降监测的问题，并以压降变化趋势数据比较结果为依据判别积渣程度，从而有效监控并识别激冷室内灰渣累积程度，为确保激冷室稳定、长周期运行提供了有效技术支撑。
上述激冷室底部为激冷室压差液位计的下端P1附近区域，具体为以液位计下端P1的高度为基准，分别向下和向上1m的距离所形成的区域H1。优选分别向下和向上0.2m的距离所形成的区域。
所述的激冷室顶部为合成气出口附近区域，具体为以合成气出口N1高度为基准，分别向下和向上1m的距离所形成的区域H2。优选分别向下和向上0.5m的距离所形成的区域。
激冷室的压差液位计、激冷室的合成气出口的管道均为现有激冷室的固有零部件。
为了准确获得积渣方位，当在激冷室底部设置压力传感器PT时，压力传感器PT的个数为2-4个，并沿激冷室的周向均布。
作为本申请的另一种方案，为了准确获得积渣方位，当在激冷室上设置压差传感器ΔP时，压差传感器ΔP的个数为2-4个，并沿激冷室的周向均布。
作为本申请的一种优选方案，在激冷室底部设置第一压力传感器，在激冷室的合成气出口的管道上设有第二压力传感器；并在激冷室上设置一个以上的压差传感器，压差传感器的正压端设于激冷室底部、负压端设于激冷室顶部；第一压力传感器与压差传感器位置相对。
为了进一步保证激冷室的稳定运行，当压降值变化大于0.2kPa/天时，说明激冷室内发生了明显的积渣现象。
对于已经加工制造完成的气化炉激冷室，可通过简单改造实现激冷室压降的实时在线监控。具体为，在激冷室压差液位计的下端P1处，解开原连接法兰，增加一个三通管L，三通管L的一端L1与P1连接，另一端L2与液位计连接，从而保持原有压差液位计测量系统不变。
在三通管的第三端L3，新设一个压力变送器PT1，测量该处的压力。将PT1和激冷室出口处的压力变送器PT3相减，可获得合成气流经激冷室的压降ΔP。
在气化炉操作条件一定时，即气化炉压力Pg，入炉煤粉流量Qc，入炉氧气流量Qg和激冷室液位L不变时，当激冷室内积渣较少时，激冷室压降为ΔP1；当积渣逐渐增多时，激冷室压降为ΔP2；当积渣迅速增多时，激冷室压降为ΔP3。
激冷室压降ΔP1、ΔP2和ΔP3的关系如图2所示。通过激冷室压降的增长值和增长时间，计算出增长速率ΔP/Δt。对比该值随时间的变化，可以识别激冷室内积渣程度。如图2所示，从ΔP1到ΔP2阶段，(ΔP2-ΔP1)/(t2-t1)＝a1，可认为激冷室积渣程度变化缓慢，处于正常运行水平，可不进行工况调整干预。从ΔP2到ΔP3阶段，(ΔP3-ΔP2)/(t3-t2)＝a2，明显高于a1的正常运行水平，可认为激冷室积渣程度变化快速，处于非正常状态，需及时进行工况调整干预，防止积渣进一步恶化，以免激冷室内积渣达到难以挽回的状态。
当设有多套压力或压差传感器时，可同时获得多个相应激冷室压降变化趋势。除了可判别积渣的程度，同时还可以根据压力或压差传感器安装的位置，可推断出激冷室积渣的方位。
本发明未提及的技术均参照现有技术。
本发明水激冷流程的煤气化炉激冷室积渣状态的识别方法，通过在激冷室特定位置设置测压仪表，可实现激冷室内积渣状态的有效识别，有助于及时采取相应措施，降低气化炉操作运行风险。
附图说明
图1为本发明激冷室结构示意图；
图2为激冷室压降变化趋势示意
图3为实施例1激冷室结构示意图；
图4为实施例1激冷室结构示意图；
图中，1为激冷室，2为合成气、熔渣和激冷水；3为合成气，4为压差式液位计；
具体实施方式
为了更好地理解本发明，下面结合实施例进一步阐明本发明的内容，但本发明的内容不仅仅局限于下面的实施例。
一种水激冷流程的煤气化炉激冷室积渣状态的识别方法，在激冷室底部设置一个以上的第一压力传感器，在激冷室的合成气出口的管道上设有第二压力传感器；和/或在激冷室上设置一个以上的压差传感器，压差传感器的正压端设于激冷室底部、负压端设于激冷室顶部；
将第一压力传感器和第二压力传感器的压力相减，可获得合成气流经激冷室的压降值ΔP；或直接读取压差传感器的测量值ΔP，即为激冷室压降值ΔP；
当压降值变化大于0.5kPa/天时，说明激冷室内发生了明显的积渣现象。当发生了明显的积渣现象时，需及时进行工况调整干预，防止积渣进一步恶化，以免激冷室内积渣达到难以挽回的状态。
实施例中，激冷室底部为激冷室压差液位计的下端P1分别向下和向上0.2m的距离所形成的区域H1；激冷室顶部为合成气出口分别向下和向上0.5m的距离所形成的区域H2。
激冷室的压差液位计、激冷室的合成气出口的管道均为现有激冷室的固有零部件。
对于已经加工制造完成的气化炉激冷室，可通过简单改造实现激冷室压降的实时在线监控。具体为，在激冷室压差液位计的下端P1处，解开原连接法兰，增加一个三通管L，三通管L的一端L1与P1连接，另一端L2与液位计连接，从而保持原有压差液位计测量系统不变。
在三通管的第三端L3，新设一个压力变送器PT1，测量该处的压力。将PT1和激冷室出口处的压力变送器PT3相减，可获得合成气流经激冷室的压降ΔP。
在气化炉操作条件一定时，即气化炉压力Pg，入炉煤粉流量Qc，入炉氧气流量Qg和激冷室液位L不变时，当激冷室内积渣较少时，激冷室压降为ΔP1；当积渣逐渐增多时，激冷室压降为ΔP2；当积渣迅速增多时，激冷室压降为ΔP3。激冷室压降ΔP1、ΔP2和ΔP3的关系如图2所示。通过激冷室压降的增长值和增长时间，计算出增长速率ΔP/Δt。对比该值随时间的变化，可以识别激冷室内积渣程度。如图2所示，从ΔP1到ΔP2阶段，(ΔP2-ΔP1)/(t2-t1)＝a1，可认为激冷室积渣程度变化缓慢，处于正常运行水平，可不进行工况调整干预。从ΔP2到ΔP3阶段，(ΔP3-ΔP2)/(t3-t2)＝a2，明显高于a1的正常运行水平，可认为激冷室积渣程度变化快速，处于非正常状态，需及时进行工况调整干预，防止积渣进一步恶化，以免激冷室内积渣达到难以挽回的状态。
当设有多套压力或压差传感器时，可同时获得多个相应激冷室压降变化趋势。除了可判别积渣的程度，同时还可以根据压力或压差传感器安装的位置，可推断出激冷室积渣的方位。
实施例1
如图3所示，在激冷室压差式液位计的下端接口P1处，设置有一个三通管L，并安装有压力传感器PT1。PT1与PT3(激冷室的合成气出口的管道上的第二压力传感器)的差值ΔP为激冷室压降。气化炉满负荷运行时，ΔP为30kPa左右，持续稳定运行了60天后，ΔP增加至32kPa，其压降增加速率为0.04kPa/天，属于正常运行水平。经8天运行，又增加至40kPa，其压降增加速率为1kPa/天，已经明显超出了正常运行水平，说明激冷室内发生了明显的积渣现象，需及时调整运行参数，消除大量积渣所导致的隐患。
实施例2
如图4所示，在激冷室上设有压差传感器式ΔP1和压力传感器PT2，二者相对安装，即分别位于激冷室切面圆的直径的两端，PT2与PT3(激冷室合成气出口的管道上的第二压力传感器)的差值ΔP2以及ΔP1均为激冷室压降。气化炉满负荷运行时，ΔP1和ΔP2均为30kPa左右，持续稳定运行了80天后，ΔP1和ΔP2均增加至32kPa，其压降增加速率为0.025kPa/天，属于正常运行水平。经5天运行，ΔP1增加至42kPa，其压降增加速率为2kPa/天，已经明显超出了正常运行水平，而ΔP2保持不变。说明ΔP1一侧的激冷室内部分发生了明显的积渣现象，需及时调整运行参数，而ΔP2一侧的激冷室内部分运行正常。

Claims (7)

1.一种水激冷流程的煤气化炉激冷室积渣状态的识别方法，其特征在于：在激冷室底部设置一个以上的第一压力传感器，在激冷室的合成气出口的管道上设有第二压力传感器；和/或在激冷室上设置一个以上的压差传感器，压差传感器的正压端设于激冷室底部、负压端设于激冷室顶部；
将第一压力传感器和第二压力传感器的压力相减，可获得合成气流经激冷室的压降值ΔP；或直接读取压差传感器的测量值ΔP，即为激冷室压降值ΔP；
当压降值变化大于0.5kPa/天时，说明激冷室内发生了明显的积渣现象。
2.如权利要求1所述的水激冷流程的煤气化炉激冷室积渣状态的识别方法，其特征在于：当在激冷室底部设置压力传感器PT时，压力传感器PT的个数为2-4个，并沿激冷室的周向均布。
3.如权利要求1或2所述的水激冷流程的煤气化炉激冷室积渣状态的识别方法，其特征在于：当在激冷室上设置压差传感器ΔP时，压差传感器ΔP的个数为2-4个，并沿激冷室的周向均布。
4.如权利要求1或2所述的水激冷流程的煤气化炉激冷室积渣状态的识别方法，其特征在于：在激冷室底部设置第一压力传感器，在激冷室的合成气出口的管道上设有第二压力传感器；并在激冷室上设置一个以上的压差传感器，压差传感器的正压端设于激冷室底部、负压端设于激冷室顶部；第一压力传感器与压差传感器位置相对。
5.如权利要求1或2所述的水激冷流程的煤气化炉激冷室积渣状态的识别方法，其特征在于：激冷室底部为激冷室压差液位计的下端P1分别向下和向上0.2m的距离所形成的区域。
6.如权利要求1或2所述的水激冷流程的煤气化炉激冷室积渣状态的识别方法，其特征在于：激冷室顶部为激冷室的合成气出口分别向下和向上0.5m的距离所形成的区域。
7.如权利要求1或2所述的水激冷流程的煤气化炉激冷室积渣状态的识别方法，其特征在于：当压降值变化大于0.3kPa/天时，说明激冷室内发生了明显的积渣现象。
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