[發明專利]一種基于X射線衍射分析的助熔劑添加控制系統及方法

有效

• 申請號: 201911039274.0
• 申請日: 2019-10-29
• 公開（公告）號: CN110632108B
• 公開（公告）日: 2023-08-22
• 發明（設計）人: 劉蓉;王曉龍;郜時旺;王琪;肖天存
• 申請（專利權）人: 中國華能集團有限公司;中國華能集團清潔能源技術研究院有限公司
• 主分類號: G01N23/207
• 分類號: G01N23/207;G01N23/2055
• 代理公司: 西安通大專利代理有限責任公司 61200
• 代理人: 孟大帥

本發明公開的一種基于X射線衍射分析的助熔劑添加控制系統及方法，屬于煤氣化控制技術領域。包括煤灰取樣器、煤灰進樣器、X射線衍射儀、X射線衍射圖譜分析儀、服務器和助熔劑進料器；煤灰取樣器取樣后通過煤灰進樣器制樣送入X射線衍射儀進行在線檢測生成X射線衍射圖譜，采用X射線衍射圖譜分析儀對得到的X射線衍射圖譜進行分析，服務器根據分析得到的數據實時生成助熔劑添加量調整策略，助熔劑進料器根據服務器所傳輸的助熔劑添加量調整策略確定助熔劑進料量進行添加，可實現助熔劑添加的在線實時控制，實現氣化爐膜式水冷壁上正常的掛渣，保證氣化爐長周期安全平穩運行，適用范圍廣，適于大規模推廣。

技術領域

本發明屬于煤氣化控制技術領域，具體涉及一種基于X射線衍射分析的助熔劑添加控制系統及方法。

背景技術

隨著國內一次能源供應的日益緊張，高灰熔融性溫度(灰熔點)大于1500℃的劣質煤高效利用備受關注。氣流床氣化技術對煤種適應性強，拓寬了煤種的利用范圍，特別是可以氣化含灰量較高的煤種。目前，煤氣化技術向著高溫高壓發展，液態排渣氣化技術逐漸占據主導地位為保證氣化爐可以順利排渣，氣化爐操作溫度原則上要高于原料煤流動溫度。這樣才不會降低碳轉化率，同時順利實現氣化爐膜式水冷壁上正常的掛渣，保證氣化爐長周期安全平穩運行。我國高灰點煤炭資源儲量較大，其中灰熔點大于1500℃的煤占煤炭總資源的50％。為滿足液態排渣氣化技術對灰熔點的要求，一些具有高灰熔點溫度的煤，必須先添加助熔劑有效地降低其灰熔點。

煤灰熔點作為氣化用煤的一項重要指標，指導著特定氣化爐助熔劑的添加。煤灰熔點的高低很大程度上取決于煤灰的化學組成及其含量。所以需要詳細研究煤灰化學成分，以此來確定助熔劑的添加量。通常將氧化鋁，氧化硅稱為酸性氧化物，其含量越高，煤灰熔點溫度則越高，氧化鎂，氧化鈣和氧化鐵稱為堿性氧化物，其含量越高，煤灰熔點溫度則越低，但鑒于實際生產過程中煤灰化學成分的復雜性，并且各化學組分含量有一定波動性，需要有一種快速的煤灰化學成分分析方法進行實時在線分析，并以此確定助熔劑的添加種類和添加量。

現有的煤灰中Ca、Mg等元素分析方法主要采用滴定分析法，步驟繁瑣、耗時較長且無法實現在線測量。無法根據實際情況在線調節助熔劑的添加種類和添加量。

發明內容

為了解決上述現有技術中存在的缺陷，本發明的目的在于提供一種基于X射線衍射分析的助熔劑添加控制系統及方法，能夠快速準確的檢測出煤灰的成分，從而指導氣化爐助熔劑的添加。

本發明通過以下技術方案來實現：

本發明公開了一種基于X射線衍射分析的助熔劑添加控制系統，包括煤灰取樣器、煤灰進樣器、X射線衍射儀、X射線衍射圖譜分析儀、服務器和助熔劑進料器；

煤灰取樣器設在氣化爐出口，用于采集煤灰并將煤灰制備成煤灰樣品；

煤灰進樣器用于將煤灰樣品送至X射線衍射儀；

X射線衍射儀與X射線衍射圖譜分析儀連接，X射線衍射儀用于生成煤灰樣品的X射線衍射圖譜并發送至X射線衍射圖譜分析儀；

煤灰取樣器、煤灰進樣器、X射線衍射圖譜分析儀和助熔劑進料器分別與服務器連接。

優選地，煤灰取樣器包括裝樣裝置和壓平裝置，裝樣裝置用于盛放采集到的煤灰，壓平裝置用于將裝樣裝置內的煤灰壓平。

優選地，X射線衍射儀的掃描速度為2°/min，掃描范圍為10°～60°，掃描步長為0.02°。

優選地，煤灰進樣器連接有冷卻系統。

優選地，系統還包括用于測量煤灰樣品溫度的測溫裝置。

進一步優選地，測溫裝置為紅外測溫器。

本發明還公開了采用上述基于X射線衍射分析的助熔劑添加控制系統控制助熔劑添加的方法，包括以下步驟：