[發明專利]一種監測水冷壁氣化爐溫度的方法

有效

• 申請號: 201610712633.4
• 申請日: 2016-08-24
• 公開（公告）號: CN107025316B
• 公開（公告）日: 2020-04-14
• 發明（設計）人: 許建良;劉海峰;龔欣;代正華;梁欽鋒;于廣鎖;王輔臣;王亦飛;趙輝;李偉鋒;郭曉鐳;郭慶華;陳雪莉;王興軍;劉霞;陸海峰;龔巖;王立
• 申請（專利權）人: 華東理工大學;上海熠能燃氣科技有限公司
• 主分類號: G06F30/20
• 分類號: G06F30/20;C10J3/76
• 代理公司: 上海弼興律師事務所 31283
• 代理人: 薛琦;鄒玲

本發明公開了一種監測水冷壁氣化爐溫度的方法。本發明提供的監測水冷壁氣化爐溫度的方法通過對水冷壁氣化爐壁面熔渣流動與傳熱過程分析，建立了質量守恒方程、動量方程、能量守恒方程等傳質、傳熱方程，并獲得一套基于蒸汽產量、SiC表面溫度來預測氣化爐內溫度的方法，為氣化操作提供指導。

技術領域

本發明涉及一種監測水冷壁氣化爐溫度的方法。

背景技術

煤氣化技術是當今煤炭等含碳物質清潔高效利用的關鍵技術之一，是將一次能源轉化為潔凈二次能源和化學產品的主要途徑，該技術主要運用于合成氨、合成甲醇、煉廠制氫、高爐還原煉鐵化工冶金行業和聯合循環發電裝置中。根據氣化爐床層內的氣固兩相流動特征可以分為3類，即以Lurgi技術為代表的固定床氣化技術、以HTW技術為代表的流化床氣化技術和以Texaco、Shell和GSP為代表氣流床氣化技術。按氣化溫度可以分為高溫氣化、中溫氣化和低溫氣化。氣流床氣化爐氣化溫度與壓力高、負荷大，煤種適應范圍廣，是目前煤氣化技術發展的主流。國外已工業化的煤氣化氣流床煤氣化技術主要有以水煤漿為原料的GE(Texaco)氣化技術、Global E-Gas氣化技術，以干粉煤為原料的Shell氣化技術、Prenflo氣化技術、GSP氣化技術等。

粉煤氣化術的特點是采用水冷壁作為氣化爐壁面耐火襯里，與水煤漿耐火磚襯里的氣化技術相比，具有煤種適用性較廣、氣化爐檢修周期短、開工點火便捷等優勢。

在氣流床氣化工藝中，氣化爐操作溫度是指導氣化爐安全、穩定、長周期運行的關鍵參數；然而，粉煤氣化爐采用列管或盤管式水冷壁襯里，無法利用高溫熱電偶測量爐膛內氣化溫度，因此工程上急需開發一種監控或測量氣化爐溫度的方法。

發明內容

本發明旨在解決的技術問題在于克服現有技術中工程上缺乏一種監測水冷壁氣化爐溫度的方法的缺陷，而提供了一種監測水冷壁氣化爐溫度的方法。本發明提供的水冷壁氣化爐溫度監測方法通過對水冷壁氣化爐壁面熔渣流動與傳熱過程分析，建立基于蒸汽產量、SiC表面溫度來預測氣化爐內溫度的方法，為氣化操作提供指導。

本發明是采用下述技術方案來解決上述技術問題的：

本發明提供了一種監測水冷壁氣化爐溫度的方法，其包括如下步驟：水冷壁氣化爐中發生的傳熱過程由內至外依次在液態熔渣層、固態熔渣層、SiC層、金屬管壁和冷卻水層之間進行；

(1)假設進入氣化爐的煤反應后產生的熔渣70％(質量百分比)均沉積在氣化爐壁面，且分布均勻，則對壁面熔渣流動傳熱過程建立質量守恒方程(1)：

方程(1)中，δ_l是指液態熔渣層的厚度，單位為m，為本發明要求解的第一個變量；m_in為沉積在氣化爐壁面的熔渣量，單位為kg，其值為m_in＝入爐煤量×灰含量×70％；L為氣化爐直筒段當量周長，單位為m，利用公式L＝π(D-δ_s-x)計算得到，其中D為氣化室內徑，由于(δ_s-x)相對于D而言很小，數量級僅為其10^-3，因此L的計算公式可以簡化為L＝πD來處理；v(x)為液態渣層內的速度分布函數，可以通過動量方程(2)求出：

方程(2)中，η_s(x)為液態渣層內的粘度分布函數，是煤熔渣的基礎物性數據，需要通過分析測試得出，其數值與液態渣層內的溫度分布有關，可以通過熔渣的粘溫特性曲線和渣層內的溫度分布求出；

(2)建立能量守恒方程：