CN215975680U - 气化炉出口合成气温度监测系统及气化炉 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及温度测量仪器，公开了一种气化炉出口合成气温度监测系统及气化炉，该气化炉出口合成气温度监测系统包括气化炉合成气出口管道和多个温度监测装置(1)，各所述温度监测装置(1)沿所述气化炉合成气出口管道分开独立布置，所述温度监测装置(1)包括套管(11)和温度元件(12)，所述温度元件(12)插设于所述套管(11)内，所述套管(11)穿设于所述气化炉合成气出口管道内。本实用新型的气化炉出口合成气温度监测系统能够降低在线处理故障难度以及风险。

Description

气化炉出口合成气温度监测系统及气化炉

技术领域

本实用新型涉及温度测量仪器，具体地，涉及一种气化炉出口合成气温度监测系统。此外，还涉及一种气化炉。

背景技术

对于水煤浆加压气化技术，通常术采用气化炉顶部单烧嘴设计，60％的水煤浆和高压氧气通过烧嘴入炉燃烧，炉膛温度1100-1300度，燃烧反应产生的合成气、熔渣沿着下降管进入激冷室水浴后沿上升管经折流板出气化炉进入后道工序。

气化炉出口合成气温度由三支热电阻检测，将检测出的变量值简单的进行三选二的运算后，判断是否联锁停车；气化炉出口合成气温度高，而且气化炉出口合成气温度过高会对后道系统设备的运行造成不利影响，所以气化炉出口合成气温度是反应气化炉运行状态好坏的关键参数，对气化炉的安全稳定运行至关重要。

具体地，气化炉出口合成气温度采用Pt100铠装热电阻进行检测，温度检测孔采用一次取源孔单孔设计，同一保护套管中设置三支热电阻，保护套管材质为316L不锈钢材料，在气化炉运行过程中存在如下问题：合成气中带有灰渣，并且流速高，对套管冲刷严重，容易出现套管穿孔，三支热电阻芯在合成气的冲刷及氢渗作用下必然损坏，从而导致气化炉联锁停车。而且，当其中一支热电阻测量值波动大时，就需要在线打开热电阻接线盒检查处理故障，由于三支热电阻在同一套管中，接线盒中三组端子距离很近，在检查处理故障时误动风险高，或者，当其中一支热电阻测量值波动大或超过联锁值时，此时如果另外两支中有一支热电阻测量值也超过联锁值就会触发停车联锁，因此需要对出现故障的热电阻及时进行在线更换，在线更换风险很高，容易因误操作导致停车。

因此，需要设计一种新的气化炉出口合成气温度监测系统。

实用新型内容

本实用新型第一方面所要解决的技术问题是提供一种气化炉出口合成气温度监测系统，该气化炉出口合成气温度监测系统能够降低在线处理故障难度以及风险。

本实用新型第二方面所要解决的技术问题是提供一种气化炉，该气化炉具有较好的安全稳定长周期运行的效果。

为了解决上述技术问题，本实用新型第一方面提供一种气化炉出口合成气温度监测系统，包括气化炉合成气出口管道和多个温度监测装置，各所述温度监测装置沿所述气化炉合成气出口管道分开独立布置，所述温度监测装置包括套管和温度元件，所述温度元件插设于所述套管内，所述套管穿设于所述气化炉合成气出口管道内。

可选地，所述套管外表面设有耐冲刷层。

具体地，所述耐冲刷层为钴基合金层。

可选地，所述温度监测装置还包括法兰、破损锁紧装置和保护管，所述套管、所述法兰、所述破损锁紧装置和所述保护管依次连接，所述温度元件的一端依次穿过所述保护管、所述破损锁紧装置以及所述法兰且插设于所述套管内，其另一端与接线盒连接。

可选地，所述破损锁紧装置包括密封元件和紧固元件，所述密封元件套设在所述温度元件上且与所述温度元件的外周面密封连接，所述紧固元件一端套设在所述保护管上，其另一端套设在所述密封元件上。

可选地，所述套管和所述温度元件为一体成型结构。

具体地，所述温度监测装置为热电偶。

可选地，还包括气化炉出口合成气喷雾增湿器、气化炉与气化炉出口合成气压差计、气化炉出口合成气压力计和气化炉与锁斗压差计，所述气化炉出口合成气喷雾增湿器、所述气化炉与气化炉出口合成气压差计、所述气化炉出口合成气压力计和所述气化炉与锁斗压差计均设置在所述气化炉合成气出口管道上。

可选地，所述气化炉合成气出口管道包括依次相连的直管段和弯管段，所述气化炉出口合成气喷雾增湿器、所述气化炉与气化炉出口合成气压差计、一个所述温度监测装置、所述气化炉出口合成气压力计和所述气化炉与锁斗压差计依次设置所述直管段上，其余所述温度监测装置设置在所述弯管段上。

本实用新型第二方面提供一种气化炉，设置有上述技术方案中任一项所述的气化炉出口合成气温度监测系统。

通过上述技术方案，本实用新型的有益效果如下：

与现有技术存在的三支热电阻在同一套管中、接线盒中三组端子距离很近的情况相比较，本实用新型将多个温度监测装置在气化炉合成气出口管道上分开独立布置，当一个温度监测装置出现波动时，只需要将此故障温度点联锁切除，现场就可以放心地打开接线盒，检查接线端子、温度元件及回路故障等问题，不用担心误操作导致停车。当一个温度监测装置的套管出现穿孔时，不会导致气化炉非计划停车。

而且，在套管的外表面设置钴基合金层，钴基合金具有很好的耐磨损、耐高温、耐腐蚀等理化性质，能够有效抵御合成气对套管冲刷，防止套管穿孔。

此外，套管和温度元件为一体成型结构，能够降低气化炉出口振动大对管线的影响，减小温度元件损坏的风险，使温度监测装置更持久、更耐用。

本实用新型的其它特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。

附图说明

附图是用来提供对本实用新型的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与下面的具体实施方式一起用于解释本实用新型，但并不构成对本实用新型的限制。在附图中：

图1是本实用新型具体实施方式的气化炉出口合成气温度监测系统的结构示意图；

图2是本实用新型具体实施方式的温度监测装置的结构示意图。

附图标记说明

1温度监测装置 11套管

12温度元件 13法兰

14破损锁紧装置 15保护管

2接线盒 3气化炉出口合成气喷雾增湿器

4气化炉与气化炉出口合成气压差计 5气化炉出口合成气压力计

6气化炉与锁斗压差计

具体实施方式

以下结合附图对本实用新型的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本实用新型，并不用于限制本实用新型。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“设置”或“连接”应做广义理解，例如，术语“连接”可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或者是一体连接；可以是直接连接，也可以是通过中间媒介间接连接，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

在本实用新型中，在未作相反说明的情况下，使用的方位词如“内、外”是以相应部件的内和外定义的，另外“上、下”是以相应的附图的图面方向为基准定义的，例如，参考图1，套管11位于下方，相对地，法兰13位于上方。需要说明的是，这些方位词只用于说明本实用新型，并不用于限制本实用新型。

如图1和图2所示，本实用新型基本实施方式的气化炉出口合成气温度监测系统，包括气化炉合成气出口管道和多个温度监测装置1，各所述温度监测装置1沿所述气化炉合成气出口管道分开独立布置，所述温度监测装置1包括套管11和温度元件12，所述温度元件12插设于所述套管11内，所述套管11穿设于所述气化炉合成气出口管道内。

各温度监测装置1安装气化炉合成气出口管道上，并且各温度监测装置1分开独立布置，在气化炉合成气出口管道上开孔，使温度监测装置1的套管11穿过开孔伸入到气化炉合成气出口管道内，便于温度元件12对气化炉合成气出口管道中得到合成气的温度进行检测；当其中一个温度监测装置1的测量值波动大时，只需要将此故障温度点联锁切除，现场就可以放心地打开接线盒，检查接线端子、温度元件及回路故障等问题，不会因误操作对其它温度监测装置1产生影响而导致气化炉非计划停车。而且，当其中一个温度监测装置1的套管11穿孔时，也不会破坏其它温度监测装置1的温度元件12而导致气化炉非计划停车，使气化炉能够长周期处于安全稳定运行的状态。

需要说明的是，在优选情况下，温度监测装置1的数量为三个，方便结合三选二的运算，判断气化炉是否联锁停车；当然，温度监测装置1的具体数量可以根据设计需要进行选择。

作为一种具体实施例，在套管11外表面设置有耐冲刷层，耐冲刷层能够增强套管11抵御合成气对套管11的冲刷，更好地保护温度元件12，避免穿孔带来的安全风险以及联锁停车等问题。在优选情况下，耐冲刷层为钴基合金层，硬度可达HRC40以上，具体地，套管11采用316L不锈钢材质制成，在套管11外表面堆焊钴基合金。按使用用途分类，钴基合金可以分为钴基耐磨损合金，钴基耐高温合金及钴基耐磨损和水溶液腐蚀合金。一般使用工况下，兼有耐磨损耐高温或耐磨损耐腐蚀的要求，有的工况还可能要求同时具备耐高温耐磨损耐腐蚀，钴基合金能够很好地适用这种复杂的工况，具有很好的耐高温、耐磨损、耐腐蚀等特性。当然，也可以采用其它具有耐高温、耐磨损、耐腐蚀等特性的金属或合金在套管11外表面设置耐冲刷层，以降低套管11穿孔风险。

一般地，在气化炉合成气出口管道上还设置有气化炉出口合成气喷雾增湿器3、气化炉与气化炉出口合成气压差计4、气化炉出口合成气压力计5以及气化炉与锁斗压差计6。具体地，气化炉合成气出口管道可以设计为直管段和弯管段相连的结构，气化炉出口合成气喷雾增湿器3、气化炉与气化炉出口合成气压差计4、气化炉出口合成气压力计5以及气化炉与锁斗压差计6设置在直管段上；当直管段上开孔位置不足时，可以在直管段上设置一个温度监测装置1，例如，参照图1，将温度监测装置1设置在气化炉与气化炉出口合成气压差计4以及气化炉出口合成气压力计5之间的位置，另外两个温度监测装置1设置在弯管段上。可以理解的是，各温度监测装置1的具体设置位置不局限于图1所示的示例，也可以采用其它布置方式，如在弯管段上依次设置三个温度监测装置1。

图2提供了温度监测装置1的一种具体结构形式，套管11、法兰13、破损锁紧装置14和保护管15自下而上依次连接，温度元件12的温度检测端依次穿过保护管15、破损锁紧装置14以及法兰13，并伸入到套管11内，温度元件12的另一端与接线盒2连接，以便将检测值通过接线盒2传输给控制器，保护管15的上端与接线盒2连接。

其中，为了防止因套管11破损造成的介质泄露而设置了破损锁紧装置14，参考图2，破损锁紧装置14包括密封元件和紧固元件，密封元件套设在温度元件12上，密封元件上端口设置有密封垫，密封垫呈上宽下窄的楔形，密封垫的下端套设在温度元件12上且伸入密封元件上端口，即密封垫夹持在温度元件12与密封元件之间，紧固元件的下端套设在密封元件上，紧固元件的上端套设在保护管15，紧固元件内轮廓可以为上窄下宽的锥形，且紧固元件内轮廓与密封元件外周面螺纹连接，向下旋转紧固元件，使紧固元件挤压密封元件，实现密封元件与温度元件12之间密封紧固。

进一步地，套管11和温度元件12为一体成型结构，例如，套管11和温度元件12为一次合金钢铸造成型，有效地解决了气化炉出口管线振动大，温度元件12易损坏的风险，更持久、更耐用，最大限度地保障了气化炉的长周期安全稳定运行。

具体地，温度监测装置1可以为热电偶，气化炉出口合成气温度管道振动大是一个非常明显的特点，所以宜选用热电偶进行测量。在实际试验中，热电偶布置位置的设计温度为257℃，量程范围要求0-300℃，正常操作温度245℃，基于此工况条件的考虑，可以选用T型热电偶，T型热电偶相对其他热电偶而言，测量范围小-40℃-375℃，精度高允差范围±0.5±0.004|t|，反应灵敏。

在优选实施例中，本实用新型的气化炉出口合成气温度监测系统包括气化炉合成气出口管道、三个温度监测装置1、气化炉出口合成气喷雾增湿器3、气化炉与气化炉出口合成气压差计4、气化炉出口合成气压力计5和气化炉与锁斗压差计6，气化炉合成气出口管道由直管段与弯管段组成，直管段上依次设置气化炉出口合成气喷雾增湿器3、气化炉与气化炉出口合成气压差计4、一个温度监测装置1、气化炉出口合成气压力计5和气化炉与锁斗压差计6，直管段上的测点布置很紧凑，另两个温度监测装置1布置在弯管段上，在使用过程中，三个温度监测装置1指示稳定，基本没有偏差。根据气化炉合成气出口管道振动大的特点，温度监测装置1采用热电偶，温度监测装置1由自下而上的套管11、法兰13、破损锁紧装置14和保护管15依次连接组成，温度元件12的一端依次穿过保护管15、破损锁紧装置14以及法兰13且插设于套管11内，其另一端与接线盒2连接；套管11的外表面堆焊钴基合金，形成一种特殊耐磨保护层，这种特殊耐磨层能够承受固定颗粒冲刷；套管11和温度元件12为一次合金钢铸造成型，而且，套管11外轮廓为锥形，可提高产品的整体强度和温度元件12的热响应时间。

在实际使用过程中，气化炉出口合成气带灰快速流动，压力为6.5MPa,温度为257℃。套管11表面堆焊钴基硬质合金，硬度可达HRC40以上，抗磨损、耐冲刷、耐高温，防止套管11穿孔，完全满足此工况的使用要求。套管11和温度元件12为一次合金钢铸造成型，能够有效地抵御气化炉出口管线振动，降低温度元件12损坏的风险，更持久、更耐用，最大限度地保障了气化炉的长周期安全稳定运行。而且，破损锁紧装置14作为一种破裂自锁结构，能够承受高压，能够避免因套管破损造成的介质泄露，法兰及下法兰接管为整体锻造更加耐压。三个温度监测装置1分开独立布置，当一个温度监测装置1的检测值出现波动时，只需要将此故障温度点联锁切除，现场就可以放心地打开接线盒，检查接线端子、温度元件及回路故障等问题，不用担心误操作导致气化炉非计划停车，保障气化炉的长周期安全稳定运行。同时，将检测出的变量值进行三选二的运算后，判断是否需要对气化炉进行联锁停车。

以上结合附图详细描述了本实用新型的优选实施方式，但是，本实用新型并不限于上述实施方式中的具体细节，在本实用新型的技术构思范围内，可以对本实用新型的技术方案进行多种简单变型，这些简单变型均属于本实用新型的保护范围。

另外需要说明的是，在上述具体实施方式中所描述的各个具体技术特征，在不矛盾的情况下，可以通过任何合适的方式进行组合。为了避免不必要的重复，本实用新型对各种可能的组合方式不再另行说明。

此外，本实用新型的各种不同的实施方式之间也可以进行任意组合，只要其不违背本实用新型的思想，其同样应当视为本实用新型所公开的内容。

Claims (10)

1.一种气化炉出口合成气温度监测系统，其特征在于，包括气化炉合成气出口管道和多个温度监测装置(1)，各所述温度监测装置(1)沿所述气化炉合成气出口管道分开独立布置，所述温度监测装置(1)包括套管(11)和温度元件(12)，所述温度元件(12)插设于所述套管(11)内，所述套管(11)穿设于所述气化炉合成气出口管道内。

2.根据权利要求1所述的气化炉出口合成气温度监测系统，其特征在于，所述套管(11)外表面设有耐冲刷层。

3.根据权利要求2所述的气化炉出口合成气温度监测系统，其特征在于，所述耐冲刷层为钴基合金层。

4.根据权利要求1所述的气化炉出口合成气温度监测系统，其特征在于，所述温度监测装置(1)还包括法兰(13)、破损锁紧装置(14)和保护管(15)，所述套管(11)、所述法兰(13)、所述破损锁紧装置(14)和所述保护管(15)依次连接，所述温度元件(12)的一端依次穿过所述保护管(15)、所述破损锁紧装置(14)以及所述法兰(13)且插设于所述套管(11)内，其另一端与接线盒(2)连接。

5.根据权利要求4所述的气化炉出口合成气温度监测系统，其特征在于，所述破损锁紧装置(14)包括密封元件和紧固元件，所述密封元件套设在所述温度元件(12)上且与所述温度元件(12)的外周面密封连接，所述紧固元件一端套设在所述保护管(15)上，其另一端套设在所述密封元件上。

6.根据权利要求1至5中任一项所述的气化炉出口合成气温度监测系统，其特征在于，所述套管(11)和所述温度元件(12)为一体成型结构。

7.根据权利要求1至5中任一项所述的气化炉出口合成气温度监测系统，其特征在于，所述温度监测装置(1)为热电偶。

8.根据权利要求1至5中任一项所述的气化炉出口合成气温度监测系统，其特征在于，还包括气化炉出口合成气喷雾增湿器(3)、气化炉与气化炉出口合成气压差计(4)、气化炉出口合成气压力计(5)和气化炉与锁斗压差计(6)，所述气化炉出口合成气喷雾增湿器(3)、所述气化炉与气化炉出口合成气压差计(4)、所述气化炉出口合成气压力计(5)和所述气化炉与锁斗压差计(6)均设置在所述气化炉合成气出口管道上。

9.根据权利要求8所述的气化炉出口合成气温度监测系统，其特征在于，所述气化炉合成气出口管道包括依次相连的直管段和弯管段，所述气化炉出口合成气喷雾增湿器(3)、所述气化炉与气化炉出口合成气压差计(4)、一个所述温度监测装置(1)、所述气化炉出口合成气压力计(5)和所述气化炉与锁斗压差计(6)依次设置所述直管段上，其余所述温度监测装置(1)设置在所述弯管段上。

10.一种气化炉，其特征在于，设置有根据权利要求1至9中任一项所述的气化炉出口合成气温度监测系统。

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