CN116694368B - 一种煤气化炉在线监测装置和在线监测方法 - Google Patents
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Abstract
本发明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；阵列连续监测的水冷壁区域不低于30％换热面积；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。本发明可以实现对于使用水冷壁的煤气化炉的工况实时检测。
Description
技术领域
本发明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。
背景技术
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。
本发明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。
针对水煤浆的气化工艺，已有的气化炉典型结构如下：
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。
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。
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。
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：
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。
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。
3.通过照相和图像处理技术直接观察。
目前，对积灰结渣的生长实现了在线称重测量，但是对于结渣厚度的在线测量及其形态的在线监测几乎没有。在炉膛内部，工况环境复杂，需要测量积灰结渣的厚度，如果采用直接测量的方式，复杂并且动态的工况会对测量结果产生影响，如何剔除这些影响，使传感器只针对积灰结渣的厚度进行测量，也是解决该问题的难点。
发明内容
本发明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。
根据本发明的第一个方面，本发明首先提供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：
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；
所述入水温度传感器设置于水冷壁冷却水的入口管路；
所述出水温度传感器设置于水冷壁冷却水的出口管路；
所述流量计设置于水冷壁冷却水的入口管路；
所述阵列连续监测的水冷壁区域不低于30％换热面积；
所述黑水温度传感器设置于煤气化炉底部的黑水收集区。
优选的，所述阵列连续监测的水冷壁内区域包括多个由相邻的冷却水管组成的监测区域，且对应于每个监测区域内连续监测的水冷壁区域不低于30％换热面积；
所述阵列连续监测的水冷壁区域至少包括两个温度传感器，且相邻温度传感器之间的距离不大于0.5m。
优选的，监测区域内包括的冷却水管上包括入口水传感器、出口水传感器和中间区域传感器组。
优选的，多个温度传感器设置于水冷壁外表面。
优选的，多个温度传感器的探头延伸至水冷壁的管路中。
优选的，还包括辐射废锅温度监测装置，所述辐射废锅温度监测装置包括设置于辐射废锅冷却水入口和热水出口的温度传感器。
根据本发明的第二个方面，本发明还公开了一种煤气化炉在线监测方法，包括：
根据水冷壁中冷却水的换热信息确定煤气化炉的气化区域的下部温度参考值；
确定废热回收区域上部温度参考值；
根据下部温度参考值和废热回收区域上部温度参考值的差值确定水冷壁内管路的结垢情况。
优选的，根据出口和入口的温度差确定吸热量；
根据连续监测的水冷壁区域确定气化室靠近水冷壁侧的温度分布；
根据吸热量和靠近水冷壁侧的温度分布确定理想情况下的气化室底部温度参考值。
优选的，所述废热回收区域上部温度参考值基于产气的温度、黑水温度或辐射废锅的热交换量确定。
优选的，所述废热回收区域上部温度参考值基于产气的温度和黑水温度确定。
优选的，所述废热回收区域上部温度参考值基于产气的温度和辐射废锅的热交换量确定。
优选的，根据气化室下部温度参考值和废热回收区域上部温度参考值的差值确定水冷壁内管路的结垢情况。
根据本发明的第三个方面，本发明进一步公开了一种煤气化炉在线监测方法，包括：
根据水冷壁中冷却水的换热信息确定煤气化炉的气化区域的下部温度参考值；
根据产气的温度和辐射废锅的热交换量计算废热回收区域上部温度参考值；
根据下部温度参考值和废热回收区域上部温度参考值的差值确定水冷壁内管路的结垢情况。
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，从而判断是否结垢；
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；
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
图1、一种应用了本发明煤气化炉在线监测装置的气化炉示意图；
图2、本发明一个实施例中水冷壁部分区域温度计的安装示意图；
图3、本发明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；
图4、本发明一个实施例中一种煤气化炉在线监测方法示意图；
图5、本发明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
以下结合具体实施例对本发明作进一步说明。
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：
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；
所述入水温度传感器设置于水冷壁冷却水的入口管路；
所述出水温度传感器设置于水冷壁冷却水的出口管路；
所述流量计设置于水冷壁冷却水的入口管路；
所述阵列连续监测的水冷壁区域不低于30％换热面积；
所述黑水温度传感器设置于煤气化炉底部的黑水收集区。
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。
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。传统的用于水煤浆的气化炉中包含了耐火砖作为炉壁的形式，可以通过如CN102433167A公开的形式将其改造为包含水冷壁的气化炉，在配置如辐射废锅后，其可以近似的使用本发明的监测系统。
请参考图2，其示出了水冷壁中温度传感器的设置方式，以两根冷却水管7为例，左侧冷却水管7示出了包含5个均匀分布的温度传感器T11-T15，右侧冷却水管7仅在入口和出口设置温度传感器T21-T22以及T23-T24。
此处的选用的温度传感器优选为热电偶。热电偶末端可设有数据线与数据采集及处理系统相连，从而能够采集和存储热电偶温度数据。热电偶外可设置有保护套管，以避免其发生形变。通过该设置方式可以满足测量成本低、预测准确程度高、易于安装维护的要求。
本发明提供的在线监测装置，通过由多个温度传感器构成的阵列来检测水冷壁的热量吸收以及热量分布，从而获取针对性的水冷壁采样点，从而间接的获得炉膛内壁的温度分布。特别的，以图2所示的结构为例，温度传感器T11、T21、T12和T22实际上可以获取一个区域内的温度间接分布情况，在设置更为密集的传感器阵列时，可以或者一个高度上水冷壁环形的温度分布，且由于设置了多个不同的温度传感器，提高了容错性，降低了安装和维护成本，即使出现了部分温度传感器离线，也不影响整体的监测。
通过获取水冷壁管路流量计的流量信息，其可以结合出水和入水的温度，可以获得总热量的参考值。由于水冷壁包括了多个管路，因此结合此可以获得总的换热量的参考值,该参考值对于同一个气化炉而言，可以用于指示工作过程是否正常。
进一步的通过入水温度传感器和出水温度传感器可以获得水冷壁的实际换热效果，结合其内温度分布可以获得不同区域的换热能力。
通过出气温度传感器可以获得气化产物的温度，根据气化区域的温度，可以进一步的获得气化过程的信息。合成气出口5的设置位置可以在废热回收区域2的底部、上部或者中部，在设置于不同位置时，其出气温度变化也会发生变化，因此，获取的合成气的温度可以用于指示同一个气化炉工作过程是否正常。
所述黑水温度传感器设置于底部激冷区域侧，以获得气化后的固体产物在被冷却后黑水收集区3中液体的温度，在提供冷却水入水温度是恒定时，温度的变化可以提供实际的换热量的参考值；如果底部激冷水温度不是以稳定的温度提供，那么应当为其配置一入水温度传感器以获取整体的吸热量。按水温计算时，不考虑水的蒸发和被黑水带走的热量，而仅考虑黑水的温度进行替代以简化模型。
对于部分不包括辐射废锅的炉型，或者不考虑辐射废锅吸收热值而将其视为固定差值处理时，可以仅考虑黑水的温度变化，因辐射废锅未吸收的热量总会体现在黑水和合成气的温度变化中。
所述阵列连续监测的水冷壁区域不低于30％换热面积，因对其部分点进行采样即可覆盖整体的炉内壁，从而降低了成本。在希望提高采样精度的情况下，可以进一步的增加设置的用于水冷壁的管路的采样温度传感器的数目，以及降低温度传感器之间的密度。如果考虑进一步获取换热效率的详细信息，可以设置水冷壁壁温传感器，其具体可以设置于水冷壁管路的鳞片上，该温度显著的高于水温。
上述的在线监测装置中，假定了在工况基本稳定的情况下，水煤浆进料后炉内的温度分布是基本可以确定的，以及不区分部分管路内部的水汽情况，即使发生由于水煤浆中煤质差异引起的发热量的变化，那么其对于水冷壁的影响应当是可以被拟合的，在炉内温度难以准确及时获取的情况下，间接的获取较易获取的水冷壁温度、辐射废锅、产气温度和黑水温度，进而可以提供激冷区间开始段的参考入口温度，该入口温度可以近似的等同于或略低于气化区间的参考底部温度，从而基于两者的差异，提供气化炉的实际工况和理论工况的差异，并基于此确定气化炉是否存在维护的必要性。
进一步的阐述本发明的应用场景：
首先，水煤浆由高压煤浆泵送入到炉体顶部的主进口并进入炉腔中，外界氧气的一部分例如80％-100％通过主工艺烧嘴进入炉腔，另外一部分通过二次氧气喷嘴进入炉腔内。煤浆、氧气和水等在气化室内的1500摄氏度的高温及常压～1.6MPa的压力条件下发生复杂的氧化还原反应，生成以CO、H2、CO2为主要成分的粗合成气，煤浆在高温下熔融后产生灰渣。
气化室中的高温的粗合成气及灰渣通过渣口和废锅进入激冷区域中。同时，灰渣以及粗合成气所携带的热量经辐射废锅产生蒸汽，并在最后进入冷水中得到黑水和渣，合成气进入底部后被导出。
在本发明的一个实施例内，所述阵列连续监测的水冷壁内区域包括多个由相邻的冷却水管组成的监测区域，且对应于每个监测区域内连续监测的水冷壁区域不低于30％换热面积；
所述连续监测的水冷壁区域至少包括两个温度传感器，且相邻温度传感器之间的距离不大于0.5m。请参考图2，假设温度传感器T11、T12、T13、T14和T15之间的间距都是0.5m，T21和T22以及T23和T24之间为0.5m的间距，T22和T23为1m的间距，则T11和T15之间为连续监测的水冷壁区域，T21-T22以及T23-T24为连续监测的水冷壁区域。由于水冷壁的监测面积和其管路直接相关，通过选择的监测即可实现对于水冷壁的代表性采样以获取全局的热状态。
所述的膜式水冷壁是指用扁钢和管子拼排焊成的气密管屏所组成的水冷壁，其能够保证炉膛具有良好的严密性，对负压锅炉可以显著降低炉膛的漏风系数，改善炉内的燃烧工况。它能使有效辐射受热面积增加，从而节约钢耗。
为了增加水冷壁的换热能力，水冷壁可以包括由一排管子及设置在管子之间的鳍片所构成的主膜式水冷壁，在所述主膜式水冷壁的受热面侧增设一排或多排管，所述的一排或多排管的管子与主膜式水冷壁的管子对应布置，在所对应的管子之间用鳍片相连接。此种设置方式为针对难气化高熔高灰煤早期配置气化炉时即采用的形式。此种高强度膜式水冷壁是在主膜式水冷壁的受热面侧增加一排或多排管，主膜式水冷壁由管子及设置在管子之间的鳍片所构成，所增设的一排或多排管的管子与主膜式水冷壁的管子对应布置，在所对应的管子之间用鳍片相连接，与膜式水冷壁构成一体，管子与鳍片的连接可采用焊接。
另外一种形式为采取多段分区冷却，如针对气化区域设置两个分区，每个分区内均包含独立的水冷壁。那么此时可以设置多个温度传感器构成的阵列，针对每一个温度传感器的阵列设置入水和出水温度传感器，其中，所述入水温度传感器设置于水冷壁冷却水的入口管路和出口管路。
相应的设置间隔可以根据需要气化的煤确定，如煤质较好(灰含量较低，熔点较低)，则可以设置较大的间隔，否则考虑需要提供较高的气化温度，需要更为密集的温度传感器阵列的设置方式，以获取较为准确的炉壁温度信息。
在本发明的一个实施例内，监测区域内包括的冷却水管上包括入口水传感器、出口水传感器和中间区域传感器组。
通过此方式可以获得一个水冷壁组成中一个冷却水回路上的温度信息，其中入口和出口的水温传感器可以提供整体的换热信息，中间区域的温度传感器可以提供管内的温度分布。在通过拟合方式确定热场分布后，那么相应的换热后的体系内的温度分布可以根据如有限元模型计算得到；或者在清洁的水冷壁被使用时，将稳定的工况作为参考值，从而提供一个温度分布的区间，该温度分布的区间的温度升降趋势对后续工况具有可参考性；或者基于清理后的水冷壁被使用时，将稳定的工况作为参考值，从而提供一个温度分布的区间，该温度分布的区间的温度升降趋势对后续工况具有可参考性。在气化炉的实际运行过程中，相关的数据可以被收集并被分析，以提供更多的信息，例如通过聚类分析的方法实现对于工况的划分。
在本发明的一个实施例内，多个温度传感器设置于水冷壁外表面。
对于进水管路以及不容易出现水垢沉积或者不容易出现腐蚀点的区域，可以设置温度传感器，通过将其设置于外表面以实现对水冷壁内温度的监控。
所述温度传感器可通过固定装置设置于其表面，具体形式可以通过夹套的方式设置，温度传感器通过无线或者有线接入服务器，以绘制出水冷壁上温度传感器测点温度的分布图。
根据本发明的一个实施例，多个温度传感器的探头延伸至水冷壁的管路中。
对于靠近出水管路以及容易出现水垢沉积或者容易出现腐蚀点的区域，可以设置温度传感器，通过将其设置于外表面以实现对水冷壁内温度的监控。
所述温度传感器可通过固定装置设置于其表面，具体形式可以通过夹套的方式设置，温度传感器通过无线或者有线接入服务器，以绘制出水冷壁上温度传感器测点温度的分布图。
请参考图3，温度传感器伸入水冷壁的长度可以根据需要设置，根据实验数据，在伸入长度为15mm时，尽管其具有较好的可信度，但是引起了水垢的沉积，而在深入长度为2-5mm时，可以降低水垢的沉积程度，同时保障了后续的工况监测的可信度。图3内的管壁热电偶(含夹套)8和管壁热电偶(含夹套)9为两类不同的热电偶，其设置于夹套内，管壁热电偶(含夹套)8紧贴管壁设置，而管内热电偶(含夹套)9则部分深入水冷壁的管路中，且具有2mm的伸入长度。
在本发明的一个实施例内，还包括辐射废锅温度监测装置，所述辐射废锅温度监测装置包括设置于辐射废锅冷却水入口和热水出口的温度传感器。
如前所述，目前常见的气化解决方案多使用了辐射废锅回收热量，在较早的气化炉的结构中，使用了激冷环来进行灰渣的首次降温，此种情况下，仅需要监测黑水的温度即可；而在设置辐射废锅时，其吸收的热量通过于辐射废锅入水和出水的温度以及辐射废锅冷却水的流量来获取参考值。
典型的如图4所示，基于上述在线监测装置的一种煤气化炉在线监测方法，包括：
根据水冷壁中冷却水的换热信息确定煤气化炉的气化区域的下部温度参考值；
确定废热回收区域上部温度参考值；
根据下部温度参考值和废热回收区域上部温度参考值的差值确定水冷壁内管路的结垢情况。
其中，此处换热信息包括各管路的换热信息以及出入水温度。
根据水冷壁中冷却水的换热信息确定煤气化炉的气化区域的下部温度；在计算下部温度时，近似的将水冷壁的吸热量确定为：
第一吸热量A＝流量×时间×(出水温-入水温)；
此近似结合底部出水的温度Td或者靠近气化区域出口的出水温度Td可以估算出气化区域底部温度T1，即
T1＝Td+A/C；其中C为合成气热容，此处取常量和恒温恒压替代简化计算，后文统一按此处理；
近似的，根据辐射废锅和黑水的热交换确定煤气化炉的激冷区域的上部温度；此时近似的第二吸热量B定义为
第二吸热量B＝流量×时间×(辐射废锅出水温-辐射废锅入水温)+黑水量*黑水升温；
激冷区域上部区域底部温度T1，即
T2＝Tg+B/C；其中C为合成气热容，Tg为合成气温度。
在T1和T2确定后，通过比较两者的差值可以确定气化炉的工况是否良好。
应当注意的是，如果黑水的体积仍然是动态变化，如处于排渣或者排黑水的状况，则对于第二吸热量的估算必然会引起较大的误差，从而使得T1和T2出现较大的偏差，因此可以在相应工况时避免执行相应的监测，以避免出现数据的抖动。
在本发明的一个实施例内，根据出口和入口的温度差确定吸热量；
根据连续监测的水冷壁区域确定气化室靠近水冷壁侧的温度分布；
根据吸热量和靠近水冷壁侧的温度分布确定理想情况下的气化室底部温度。
在前一个实施例，根据水冷壁中冷却水的换热信息确定煤气化炉的气化区域的下部温度；在计算下部温度时，近似的将水冷壁的吸热量确定为：
第一吸热量A＝流量×时间×(出水温-入水温)；
此近似结合底部出水的温度Td或者靠近气化区域出口的出水温度Td可以估算出气化区域底部温度T1，即
T1＝Td+A/C；其中C为合成气热容，该方案提供了气化区域的底部温度，然而该温度的可信性受到管内汽水比的影响。在提供了一个管路内的温度分布后，通过将多个管路的温度区域进行合并分析，可以获得整个气化炉气化段的温度分布，将其和标准的温度分布比对可以获得水管内的积垢情况。进行比对时，由于煤质、进料速度和循环水质的影响，可以通过比较相对温度值来进行，此处的标准温度分布可以为有限元模型计算得到，或者在清洁的水冷壁被使用时，将稳定的工况作为参考值。相应的，取所有出口水传感器的温度的均值作为基准温度，根据和基准温度的差值确定相对温度值。基于同样的方式计算标准温度分布和实际温度分布，基于两者的温度变化趋势的差异确定积垢程度。
在本发明的一个实施例内，所述废热回收区域上部温度参考值按照如下方式确定：
基于产气的温度、黑水温度或辐射废锅的热交换量计算废热回收区域上部温度参考值。
在前文的实施例中，如果一个系统内设置有辐射废锅且热量恒定，则可以仅依据辐射废锅或者黑水温度变化确定上部温度，按同样方式计算时，下部温度和废热回收区域上部温度的差值会发生变化，但是其整体变化幅度基本稳定，此种方式可以减少传感器的设置和简化模型。
应当注意的是，如果黑水的体积仍然是动态变化，如处于排渣或者排黑水的状况，则对于第二吸热量的估算必然会引起较大的误差，从而使得T1和T2出现较大的偏差，因此可以在相应工况时避免执行相应的监测。
在本发明的一个实施例内，所述根据废热回收区域上部温度参考值基于产气的温度和黑水温度确定。
在本实施例内，近似的第二吸热量B定义为
第二吸热量B＝流量×时间×(辐射废锅出水温-辐射废锅入水温)；
激冷区域上部区域底部温度T1，即
T2＝Tg+B/C；其中C为合成气热容，Tg为合成气温度。
在T1和T2确定后，通过比较两者的差值可以确定气化炉的工况是否良好。
按同样方式计算时，下部温度和废热回收区域上部温度的差值会发生变化，变化的差值为黑水吸热所引入，但是其整体变化幅度基本稳定，此种方式可以减少传感器的设置和简化模型。
应当注意的是，如果黑水的体积仍然是动态变化，如处于排渣或者排黑水的状况，则对于第二吸热量的估算必然会引起较大的误差，从而使得T1和T2出现较大的偏差，因此可以在相应工况时避免执行相应的监测。
在本发明的一个实施例内，所述根据废热回收区域上部温度包括基于产气的温度和辐射废锅的热交换量计算废热回收区域上部温度。
在本实施例内，近似的第二吸热量B定义为
第二吸热量B＝流量×时间×(辐射废锅出水温-辐射废锅入水温)+黑水量*黑水升温；
激冷区域上部区域底部温度T1，即
T2＝Tg+B/C；其中C为单位质量的合成气热容，Tg为合成气温度。
在T1和T2确定后，通过比较两者的差值可以确定气化炉的工况是否良好。
按同样方式计算时，下部温度和废热回收区域上部温度的差值会发生变化，变化的差值为辐射废锅吸热所引入，但是其整体变化幅度基本稳定，此种方式可以减少传感器的设置和简化模型。
应当注意的是，如果黑水的体积仍然是动态变化，如处于排渣或者排黑水的状况，则对于第二吸热量的估算必然会引起较大的误差，从而使得T1和T2出现较大的偏差，因此可以在相应工况时避免执行相应的监测。
通过此方式可以进一步简化气化炉的在线监控，避免黑水区域渣存在引起的误差。
在本发明的一个实施例内，在气化室下部温度和废热回收区域上部温度的差值确定水冷壁内管路的结垢情况。
在至少根据下部温度和废热回收区域上部温度的差值变大时，可以确定明显积垢发生，例如常规两者差值在50摄氏度时，如果按照本发明方式计算获得的差值在100摄氏度以上，则明显出现了积垢，数值显著放大的理由为上部导热效率变差和气体热容量小，导致同样换热量情况下数据变化较大，这间接提高了灵敏度。
或者在根据水冷壁各管路和标准温度分布出现差异时，确定出现了积垢。此处的差异为根据阵列获得，例如清洁的管路内炉壁温度分布呈现趋势，而当该趋势和初始值不一致时，其即出现了接口。
请参考图5，在一个实施例中公开了一种煤气化炉在线监测方法，包括：
根据水冷壁中冷却水的换热信息确定煤气化炉的气化区域的下部温度参考值；
根据产气的温度和辐射废锅的热交换量计算废热回收区域上部温度参考值；
根据下部温度参考值和废热回收区域上部温度参考值的差值确定水冷壁内管路的结垢情况。
其中，根据水冷壁中冷却水的换热信息确定煤气化炉的气化区域的下部温度；在计算下部温度时，近似的将水冷壁的吸热量确定为：
第一吸热量A＝流量×时间×(出水温-入水温)；
此近似结合底部出水的温度Td或者靠近气化区域出口的出水温度Td可以估算出气化区域底部温度T1，即
T1＝Td+A/C；其中C为合成气热容；
近似的，根据辐射废锅确定煤气化炉的激冷区域的上部温度；此时近似的第二吸热量B定义为
第二吸热量B＝流量×时间×(辐射废锅出水温-辐射废锅入水温)；
激冷区域上部区域底部温度T1，即
T2＝Tg+B/C；其中C为合成气热容，Tg为合成气温度。
在T1和T2确定后，通过比较两者的差值可以确定气化炉的工况是否良好。
应当注意的是，如果黑水的体积仍然是动态变化，如处于排渣或者排黑水的状况，则对于第二吸热量的估算必然会引起较大的误差，而在基本稳定时，其吸热量基本保持稳定，因此可以在不排渣或者排黑水时执行相应的监测。
根据产气的温度和辐射废锅的热交换量计算废热回收区域上部温度参考值可以进一步简化气化炉的在线监控，避免黑水区域渣存在引起的误差。
本发明至少适用于如下的煤气化炉，在为相应的煤气化炉配置传感器后即可以实现本发明的功能。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包在本发明范围内。
Claims (1)
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，所述煤气化炉在线监测方法使用煤气化炉在线监测装置进行，所述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；
所述入水温度传感器设置于水冷壁冷却水的入口管路；
所述出水温度传感器设置于水冷壁冷却水的出口管路；
所述流量计设置于水冷壁冷却水的入口管路；
所述阵列连续监测的水冷壁区域不低于30%换热面积；
所述黑水温度传感器设置于煤气化炉底部的黑水收集区；
通过所述出气温度传感器获得所述合成气出口处的合成气温度；
所述煤气化炉在线监测方法包括：
根据水冷壁中冷却水的换热信息确定煤气化炉的气化区域的下部温度参考值；
确定废热回收区域上部温度参考值；
根据所述下部温度参考值和废热回收区域上部温度参考值的差值确定水冷壁内管路的结垢情况；
下部温度参考值按照T1＝Td+A/C确定，其中T1为下部温度参考值，A为水冷壁的吸热量，A＝流量×时间×（出水温-入水温），Td为底部出水的温度，C为合成气热容；
废热回收区域上部温度参考值按照T2＝Tg+B/C确定，T2为废热回收区域上部温度参考值，B为第二吸热量，其中C为合成气热容，Tg为合成气出口处的合成气温度；
所述第二吸热量B＝流量×时间×（辐射废锅出水温-辐射废锅入水温）+黑水量*黑水升温。
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