第6期(總第115期)煤化工No 6( Total No 115)2004年12月Coal Chemical IndustryDec.2004氣化爐間接測(cè)溫技術(shù)李璞門長(zhǎng)貴(西北化工研究院,臨潼710600)摘要簡(jiǎn)要闡述了一種冷壁式探頭間接測(cè)溫技術(shù),通過對(duì)這種測(cè)溫工藝技術(shù)及探頭結(jié)構(gòu)等試驗(yàn)研究,認(rèn)為間接測(cè)溫技術(shù)可以替代直接測(cè)溫,用于工業(yè)化生產(chǎn)裝置,為生產(chǎn)操作提供依據(jù),保障生產(chǎn)裝置的安全運(yùn)行。關(guān)鍵詞氣化爐測(cè)溫間接法文章編號(hào):1005-9598(200)-06-003104中圖分類號(hào):TQ54文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A氣化爐操作。工業(yè)化生產(chǎn)裝置長(zhǎng)期連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn),前期依靠直接測(cè)溫?zé)犭娕紒硇Ｕg接測(cè)溫,后期依靠間接測(cè)溫方法指導(dǎo)工藝操作。由于氣化爐運(yùn)行一段時(shí)間后,工藝氣流床氣化屬液態(tài)排渣、純氧氣化,由于氣化爐操作指標(biāo)和條件都已正常,工況和氣化反應(yīng)都比較穩(wěn)操作溫度、壓力較高,又有較強(qiáng)的氣流沖刷與熔渣的定,因此當(dāng)直接測(cè)溫?zé)犭娕紵龎幕蚴ъ`后,就可依靠間侵蝕,因此對(duì)氣化爐直接測(cè)溫?zé)犭娕纪獗Ｗo(hù)管的材質(zhì)接測(cè)溫方法,維持和保證氣化爐長(zhǎng)期安全運(yùn)行。為此我要求較高,要求它既要有很好的熱傳導(dǎo)性,又要有很們研究開發(fā)了一種氣化爐的間接測(cè)溫方法。好的耐高溫、耐腐蝕性,還要有很高的硬度和強(qiáng)度以及耐氣流、熔渣的沖刷、侵蝕。目前,已經(jīng)商業(yè)化的直1間接測(cè)溫原理及裝置接測(cè)溫?zé)犭娕己茈y適應(yīng)氣化爐這種惡劣的工作環(huán)境,所以它的使用壽命普遍比較短。熱偶絲材質(zhì)為雙鉑直接測(cè)出與被測(cè)量對(duì)象有已知關(guān)系的各有關(guān)量銠,價(jià)格也比較昂貴。根據(jù)國(guó)內(nèi)外的經(jīng)驗(yàn)和國(guó)內(nèi)生產(chǎn)再利用其他已知關(guān)系確定被測(cè)量值的方法,稱為間接廠家的使用情況,目前還沒有一種直接測(cè)溫?zé)犭娕荚跍y(cè)量法。本間接測(cè)溫技術(shù)就是按照這一原理,并結(jié)合高溫、高壓下能較長(zhǎng)時(shí)間的耐熔渣和氣流的沖刷及侵水煤漿加壓氣化生產(chǎn)裝置的特點(diǎn)及運(yùn)行操作經(jīng)驗(yàn)開蝕。其使用壽命長(zhǎng)則不超過一個(gè)月,短則剛投用便失發(fā)研究的。它是利用傳熱的原理,根據(jù)冷卻劑進(jìn)出口因此氣化爐的測(cè)溫問題,長(zhǎng)期以來一直是困擾氣溫升的變化及帶出的熱量,間接測(cè)量出氣化爐爐膛內(nèi)化爐經(jīng)濟(jì)、穩(wěn)定、長(zhǎng)期運(yùn)行的制約因素。的溫度,因此又叫間接測(cè)溫。間接測(cè)溫原理見圖1。間國(guó)外工業(yè)化生產(chǎn)裝置中的直接測(cè)溫?zé)犭娕級(jí)勖訙y(cè)溫裝置的間接測(cè)溫探頭和直接測(cè)溫探頭形狀相也比較短,平均使用壽命約半個(gè)月,在直接測(cè)溫?zé)犭娝?不同的是前者內(nèi)部通入冷卻劑,后者內(nèi)部是熱電偶損壞(或失靈)后,大多采用物熱衡算、甲烷含量等偶絲。冷卻劑進(jìn)入探頭后對(duì)探頭進(jìn)行冷卻,使冷卻劑間接測(cè)溫方法維持正常操作,但這種方法嚴(yán)重滯后。溫度升高,通過對(duì)冷卻劑流量及溫升的測(cè)量,將其與為解決氣流床氣化爐的測(cè)溫問題,國(guó)外進(jìn)行了多種方直接測(cè)溫?zé)犭娕紲y(cè)出的氣化爐內(nèi)溫度進(jìn)行關(guān)聯(lián),并通法的探索研究,目前對(duì)此問題還沒有徹底解決。過對(duì)傳熱過程及各相關(guān)參數(shù)分析研究,找出其間的函為了維持水煤漿加壓氣化爐長(zhǎng)期、連續(xù)、穩(wěn)定運(yùn)數(shù)關(guān)系建立數(shù)學(xué)模型,確定模型參數(shù)。這樣在直接測(cè)行,一般都采用熱電偶直接測(cè)溫與一、二種間接測(cè)溫溫?zé)犭娕际ъ`后就可以通過冷卻劑流量溫升的變化方法相結(jié)合的方法進(jìn)行氣化爐測(cè)溫,綜合判斷并指導(dǎo)來間接地反映氣化爐內(nèi)操作溫度。中國(guó)煤化工量泵、間接測(cè)溫探收稿日期:20040625頭CNMHG則溫系統(tǒng)數(shù)據(jù)采集作者簡(jiǎn)介:李璞,男,1958年2月出生,1983年大學(xué)畢業(yè),轉(zhuǎn)換奴循理業(yè)小示統(tǒng)和安全聯(lián)鎖控制工程師,現(xiàn)從事煤氣化技術(shù)開發(fā)及自控儀表研究工作。系統(tǒng)等組成煤化工2004年第6期直接測(cè)溫探頭首先調(diào)節(jié)和穩(wěn)定流量,再進(jìn)行溫度變化試驗(yàn)。(熱電偶)氣化妒間接測(cè)溫度溫探頭變送器24條件試驗(yàn)本試驗(yàn)按以上四個(gè)流量段,在流量穩(wěn)定的條件下,分別由低溫向高溫(上行),再由高溫向低溫(下壓力行)進(jìn)行不同的條件試驗(yàn),以設(shè)定的溫度段為溫度變變送器變送器化調(diào)節(jié)試驗(yàn)點(diǎn),每一設(shè)定點(diǎn)穩(wěn)定運(yùn)行數(shù)小時(shí),每15min變送器人工記錄1次。計(jì)算機(jī)內(nèi)部記錄可以在1s~300s任意流量計(jì)設(shè)定,本試驗(yàn)設(shè)置數(shù)據(jù)庫(kù)記錄時(shí)間為1min。表1示出冷卻了不同流量條件下間接測(cè)溫在線修正試驗(yàn)結(jié)果。表處理機(jī)變送器中數(shù)據(jù)分別為上、下行試驗(yàn)的實(shí)測(cè)數(shù)據(jù),計(jì)算數(shù)據(jù)為在線修正后的模型計(jì)算值。結(jié)果表明:在不同流量條圖1間接測(cè)溫原理示意圖件下,實(shí)測(cè)值與計(jì)算值的偏差較小。表1不同流量下模擬條件試驗(yàn)對(duì)照2間接測(cè)溫技術(shù)的試驗(yàn)研究4“實(shí)測(cè)爐溫計(jì)算爐溫3°實(shí)測(cè)爐溫計(jì)算爐流量段℃/℃流量段℃根據(jù)間接測(cè)溫原理,我們著重進(jìn)行了間接測(cè)溫裝上行10501067上行10511062置的研究、間接測(cè)溫探頭結(jié)構(gòu)研究、測(cè)溫裝置計(jì)算機(jī)1102控制系統(tǒng)軟件的開發(fā),在此基礎(chǔ)上進(jìn)行了不同探頭的1153結(jié)構(gòu)性能試驗(yàn),并對(duì)定型的測(cè)溫探頭進(jìn)行模擬測(cè)溫試驗(yàn)和在線修正試驗(yàn)124912341249本試驗(yàn)研究結(jié)合工業(yè)化生產(chǎn)裝置的實(shí)際情況,對(duì)1300測(cè)溫裝置的冷卻劑供給系統(tǒng)的流量監(jiān)測(cè)、超溫、超壓1350133913501325保護(hù)、事故中斷、冷卻劑探頭換熱等問題進(jìn)行了深入141514001405細(xì)致的試驗(yàn)研究,并模擬工業(yè)化生產(chǎn)條件,模擬氣化145214511476爐溫度、壓力,對(duì)探頭、裝置、設(shè)備、儀表等進(jìn)行了試下行14491465下行14501468驗(yàn),確保了在熱態(tài)模擬條件下各設(shè)備、裝置、儀表等整1398個(gè)工藝流程正常運(yùn)轉(zhuǎn)。在整個(gè)模擬試驗(yàn)期間,測(cè)溫裝135013501343130213031307置的操作運(yùn)行穩(wěn)定、數(shù)據(jù)準(zhǔn)確可靠、試驗(yàn)數(shù)據(jù)有很好的重現(xiàn)性能。以下為主要試驗(yàn)條件和試驗(yàn)概況。25l123821壓力條件試驗(yàn)為保證氣化爐的安全運(yùn)行,我們選擇的前題條件I15011461099l107是當(dāng)間接測(cè)溫裝置發(fā)生故障時(shí),不能影響正常生產(chǎn)。從安全等方面考慮,使間接測(cè)溫裝置的壓力高于氣化001l013l018爐壓力,這樣一旦探頭等出現(xiàn)問題,氣化爐的高溫高壓氣體不會(huì)進(jìn)入測(cè)溫裝置。2.5模擬試驗(yàn)22溫度范圍在條件試驗(yàn)的基礎(chǔ)上,選擇某一特定流量進(jìn)行了由于氣化爐的操作溫度較高,一般在1350℃左模擬工業(yè)化生產(chǎn)測(cè)溫試驗(yàn)。利用在線修正模型,試驗(yàn)右。因此試驗(yàn)設(shè)定一定的溫度段進(jìn)行升溫或降溫試驗(yàn)證探頭對(duì)溫度的反應(yīng)特性及對(duì)爐溫變化的反應(yīng)靈驗(yàn)。溫度范圍選定為:1100℃-1400℃。試驗(yàn)期間設(shè)定敏度和試驗(yàn)數(shù)據(jù)的重現(xiàn)性能。定的溫度段為溫度變化調(diào)節(jié)試驗(yàn)點(diǎn),進(jìn)行升溫或降26工業(yè)考核試驗(yàn)溫試驗(yàn)。中國(guó)煤化工接測(cè)溫模擬試驗(yàn)的基23流量選擇礎(chǔ)CNMHG進(jìn)行長(zhǎng)期運(yùn)行的穩(wěn)定冷卻劑流量定為四個(gè)流量段,分別是:1號(hào)流量性考。仕試驗(yàn)遼程中,根據(jù)冷卻劑溫升段、2號(hào)流量段、3號(hào)流量段、4號(hào)流量段。在試驗(yàn)期間調(diào)節(jié)并穩(wěn)定冷卻劑的流量;在試驗(yàn)初期,對(duì)冷卻劑溫2004年12月李璞等:氣化爐間接測(cè)溫技術(shù)升和爐溫通過在線修正程序進(jìn)行關(guān)聯(lián),確定測(cè)溫模型表2數(shù)據(jù)處理結(jié)果參數(shù);在試驗(yàn)后期,對(duì)間接測(cè)溫結(jié)果與直接測(cè)溫結(jié)果探頭流量段系數(shù)a系數(shù)a1RF /O O1進(jìn)行對(duì)比。通過數(shù)據(jù)分析和對(duì)比,間接測(cè)溫結(jié)果與直(1,n-2)接測(cè)溫結(jié)果的偏差較小。圖2為考核試驗(yàn)結(jié)果圖。1·上行631.64663.2910.9992932.6213.7下行790.17142.7350.9961065.2311.3上行764.74057.8030.9971047.9812.22探頭下行7519351.8030.99433.91.33*上行803.70474.0740.99798861.0013.7下行715.71471.4290.982624411.34·上行840.0076.9230.9994504.9413.7下行760.93878.1250.9912658.48113003501上行723.78060.7960.9971258.8812.2時(shí)間/h2·上行■一計(jì)算值▲一測(cè)量值探圖2測(cè)量數(shù)據(jù)與計(jì)算數(shù)據(jù)對(duì)照?qǐng)D義3°上行813.79386.2040.99911367.94134°上行86.36490.9090.9992489.4613.71·上行通過大量的實(shí)驗(yàn)室試驗(yàn)研究和試驗(yàn)數(shù)據(jù)的分析下行692.32219.194處理發(fā)現(xiàn),在間接測(cè)溫探頭的冷卻劑流量一定(或變22222.2220.996854.9712.2化不大)的條件下,測(cè)溫探頭的進(jìn)出口溫度差△t與爐4下行714.9824.5700.9971562.5511溫T的關(guān)系符合線性方程:探0.995633.2412.2△t=Ao+A1xT(1)式中,△t為冷卻劑進(jìn)出口溫度差,T為氣化爐爐3膛溫度,A。、A1為系數(shù)。35.8420.9993026.6511從(1)知,間接測(cè)溫探頭的△t與T成正比,而間接測(cè)溫最終是確定T與△t的關(guān)系。因此由方程(1)則不難得出爐溫T與溫差△t的關(guān)系:間接測(cè)溫裝置氣化爐直接運(yùn)行參數(shù)測(cè)定測(cè)溫結(jié)果TgT=(△t-A0)/A1(2)簡(jiǎn)化后得模型參數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)數(shù)設(shè)定方程(3)即為間接測(cè)溫模型公式,a、a1即為模型系數(shù)模型計(jì)算-紀(jì)錄數(shù)據(jù)庫(kù)<效有按方程(3)對(duì)試驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行回歸處理,得出在不同流量下的不同結(jié)構(gòu)探頭的線性回歸系數(shù),數(shù)據(jù)處理結(jié)果見表2。模型參由表2可以看出,相關(guān)系數(shù)R≈1,統(tǒng)計(jì)量標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)庫(kù)主顯示屏數(shù)修正F>F0.01(1,n-2),說明冷卻劑溫差△t與爐溫T之間的線性關(guān)系相當(dāng)好。因此可以認(rèn)為爐溫T與冷卻劑溫3計(jì)算機(jī)在線修正模型結(jié)構(gòu)框圖差△t之間確實(shí)存在著較好的線性關(guān)系。裝置的穩(wěn)定性和可靠性。利用上述模型,開發(fā)編制了計(jì)算機(jī)在線修正軟本試驗(yàn)是將探頭冷卻劑流量控制在經(jīng)過前期試件。本軟件實(shí)際上是數(shù)據(jù)庫(kù)、線性回歸方程與計(jì)算機(jī)驗(yàn)確定的對(duì)溫度反應(yīng)比較合適的流量段進(jìn)行。隨機(jī)變控制系統(tǒng)的結(jié)合?；M試驗(yàn)爐的爐膛溫度,利用在線修正模型,分析計(jì)算機(jī)在線修正模型結(jié)構(gòu)框圖示于圖3。計(jì)算燈中國(guó)煤化工圖2示出了其中時(shí)在模擬試驗(yàn)爐上進(jìn)行了大量的模擬試驗(yàn),試驗(yàn)驗(yàn)間段CNMHG算值與實(shí)測(cè)值的比1)間接測(cè)溫模型及在線修正軟件的可行性和準(zhǔn)較)。結(jié)果表明:利用水冷壁間接測(cè)溫裝置和在線修正確性;(2)探索測(cè)溫探頭的靈敏性和穩(wěn)定性;(3)測(cè)溫測(cè)溫模型,試驗(yàn)數(shù)據(jù)有良好的重現(xiàn)性能,測(cè)溫探頭對(duì)煤化工2004年第6期爐溫變化反應(yīng)比較靈敏,間接測(cè)溫模型計(jì)算值與熱電藝路線是切實(shí)可行的。間接測(cè)溫試驗(yàn)裝置可以用于氣偶實(shí)測(cè)值偏差較小。在整個(gè)模擬試驗(yàn)期間,整個(gè)測(cè)溫化爐測(cè)溫,間接測(cè)溫裝置比較安全可靠。裝置的操作運(yùn)行穩(wěn)定、數(shù)據(jù)準(zhǔn)確可靠、試驗(yàn)數(shù)據(jù)有很3.2以本研究所確定的測(cè)溫探頭結(jié)構(gòu)、水冷壁間接好的重現(xiàn)性能。測(cè)溫的模型方程和模型參數(shù)為依據(jù),利用計(jì)算機(jī)在線修正程序,按模型方程所求得的理論爐膛溫度與實(shí)際3結(jié)論測(cè)量值進(jìn)行對(duì)比。結(jié)果表明:計(jì)算溫度與實(shí)測(cè)值誤差較小,采用本間接測(cè)溫技術(shù)在直接測(cè)溫?zé)犭娕紦p壞或31間接測(cè)溫技術(shù)研究中重點(diǎn)對(duì)測(cè)溫探頭結(jié)構(gòu)、測(cè)失靈后,可以間接地測(cè)量和計(jì)算出當(dāng)前氣化操作溫溫裝置及安全聯(lián)鎖控制系統(tǒng)進(jìn)行了試驗(yàn)研究,對(duì)不同度,對(duì)穩(wěn)定生產(chǎn)、指導(dǎo)生產(chǎn)操作、降低生產(chǎn)成本和安全結(jié)構(gòu)的測(cè)溫探頭進(jìn)行了冷卻劑流量及不同溫度條件生產(chǎn)具有重要的意義。下的條件試驗(yàn),通過大量的工藝研究試驗(yàn),證明本工Indirect Thermometric Technology for GasifierLi Pu and Men ChangguiNorthwest Research Institute of Chemical Industry, Lintong 710600)Abstract An indirect thermometric technology with cold-wall probes was demonstrated in brief. The test and studyon the thermometric process and probe structure prove that the indirect thermometry can replace the direct thermometry incommercial plants for providing basis for operation and ensuring safe productionKey words gasifier, thermometry, indirect method(上接第24頁(yè))慢的原因也與我國(guó)國(guó)情有關(guān),我國(guó)目前三聚氰胺的技術(shù)發(fā)展方向是高壓法,開發(fā)具有自還不象歐美等發(fā)達(dá)國(guó)家那樣,從法律制度上要求在公主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的高壓法生產(chǎn)工藝,很有意義。同時(shí)應(yīng)加共場(chǎng)所必須使用以三聚氰胺為原料的阻燃劑,三聚氰強(qiáng)三聚氰胺的深加工產(chǎn)品開發(fā),可以說三聚氰胺后加胺的國(guó)內(nèi)人均消費(fèi)量與日本、美國(guó)等國(guó)家相比,相差工產(chǎn)品的開發(fā)是拉動(dòng)三聚氰胺市場(chǎng)需求的根本途徑很大。開發(fā)三聚氰胺后加工產(chǎn)品將增加三聚氰胺的市場(chǎng)需求,三聚氰胺后加工產(chǎn)品的商業(yè)化生產(chǎn)將是解決主要參考文獻(xiàn)目前供需失衡的有效途徑。[1]王國(guó)祥.三聚氰胺生產(chǎn)工藝綜合比較[J].化肥工業(yè),3.4新建裝置起點(diǎn)要高2004,31(4):18-21三聚氰胺是一種附加值較高的尿素后加工產(chǎn)品2]王峻峰.三聚氰胺的生產(chǎn)與應(yīng)用[J].化工科技市場(chǎng)國(guó)內(nèi)有技術(shù)優(yōu)勢(shì)和產(chǎn)品競(jìng)爭(zhēng)力的尿素生產(chǎn)廠家,可考2004,(5):8-10.慮采用大型的尿素裝置和三聚氰胺聯(lián)產(chǎn),或三聚氰胺3]喬建芬.三聚氰胺產(chǎn)業(yè)現(xiàn)狀及發(fā)展[J].煤化工,2003,和其他有市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力的產(chǎn)品聯(lián)產(chǎn)。但根據(jù)三聚氰胺產(chǎn)31(1):24-26.業(yè)目前的現(xiàn)狀,新建裝置考慮技術(shù)起點(diǎn)一定要高,同[4]毛阿利.三聚氰胺生產(chǎn)技術(shù)述評(píng)[J].化學(xué)工業(yè)與工程時(shí)必須考慮規(guī)模效益;引進(jìn)國(guó)外技術(shù),要結(jié)合中國(guó)的技術(shù),1999,20(2):16-20國(guó)情,不能貪規(guī)模過大、技術(shù)過新的項(xiàng)目。[5]徐立勇.三聚氰胺主要下游產(chǎn)品的發(fā)展現(xiàn)狀及前景預(yù)35積極開發(fā)具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的技術(shù)測(cè)[J].河北化工,2002,(2):46Progress in Technology and Industry Analysis of MelamineLu anhua(Tianji Sinochem Gaoping Chemical中國(guó)煤化工Abstract The technology of melamine at home and abroad isC MH Gological indexes of sevral advanced technologies such as BASF, DSM, Nissan, Monte dison is given. The status of melamine industry is analizedKey words melamine, progress in technology, the status of industry