[發明專利]水煤漿氣化爐中心氧流量控制裝置及控制方法

在審

• 申請號: 202110172582.1
• 申請日: 2021-02-08
• 公開（公告）號: CN114907885A
• 公開（公告）日: 2022-08-16
• 發明（設計）人: 李亞輝;楊哲;朱云峰;孫峰;徐偉;姜杰
• 申請（專利權）人: 中國石油化工股份有限公司;中國石油化工股份有限公司青島安全工程研究院
• 主分類號: C10J3/72
• 分類號: C10J3/72
• 代理公司: 北京至臻永信知識產權代理有限公司 11568
• 代理人: 王正茂;徐秋燕

本發明公開了一種水煤漿氣化爐中心氧流量控制裝置及控制方法，該裝置包括：氧氣總管流量計量單元，其用于精確計量進入水煤漿氣化爐燒嘴的總氧氣流量；中心氧管路流量計量單元，其用于精確計量進入燒嘴的中心氧通道的中心氧流量；報警聯鎖單元，其用于計算中心氧流量與總氧氣流量的比例關系，并與報警和/或聯鎖閾值相比較，執行系統報警和/或聯鎖停機。該裝置和方法通過采用水煤漿氣化爐中心氧流量控制的報警和安全聯鎖，從而控制水煤漿氣化爐氧氣管道上中心氧、環氧的分配比例，可有效防止水煤漿在爐內分布不均勻而造成過氧爆炸事故。

技術領域

本發明涉及煤化工技術領域，特別涉及一種水煤漿氣化爐中心氧流量控制裝置及控制方法。

背景技術

發展安全清潔高效的大型煤氣化技術是國家能源戰略的重大需求。近年來我國大型煤氣化在關鍵技術、核心裝備、重大工程等方面都取得了突破性進展。但由于煤氣化裝置涉及高溫、高壓、高氧、多相磨蝕等苛刻工況，氣化系統易發生過氧爆炸，閥門管道等關鍵設備磨蝕腐蝕嚴重，裝置泄漏火災爆炸事故風險高，安全運行已成為制約大型煤氣化技術進一步發展的瓶頸。

水煤漿氣化技術是以純氧和水煤漿為原料，采用氣流床反應器，在加壓非催化條件下進行部分氧化反應，生成以一氧化碳和氫氣為有效成分的粗煤氣。水煤漿氣化爐是目前最為成熟的煤基氣化爐之一，在國內廣泛應用，極大推動了煤制氫、煤制天然氣、煤制系統等煤化工產業的發展。

為了確保水煤漿氣化爐安全運行，氣化爐設置了氧煤比高聯鎖、氧氣流量低聯鎖、煤漿流量低聯鎖、激冷水流量低聯鎖、燒嘴冷卻水流量聯鎖等安全保護措施，這些措施都是基于現有儀表監測設置的聯鎖保護措施。例如：中國專利申請CN107216920A公開了一種水煤漿氣化爐的安全控制方法，主要解決水煤漿氣化爐安全性較差的問題。該現有技術通過采用一種水煤漿氣化爐的安全控制方法，以可編程控制系統為硬件依托，通過設定合理氧煤比與持續時間來進行報警與聯鎖，有效防止因氧煤比持續過高而導致過氧爆炸事故發生，可用于水煤漿氣化爐的安全控制中。

但是現有技術對于氣化爐內物料分布不均勻、煤漿在氣化爐內霧化效果不佳，而引發氣化爐內發生過氧爆炸的保護措施缺失。水煤漿氣化爐最危險的場景是由于燒嘴霧化效果不佳，水煤漿在爐內未發生反應就排出氣化爐，從而造成氣化爐內氧氣過量，過量的氧氣在高溫條件下與氣化爐產生的一氧化碳和氫氣發生劇烈燃燒，在氣化爐內有限的空間內發生爆炸。因此，亟需提出一種安全控制方法，避免在燒嘴霧化效果不佳的情況下而發生燃爆事故，提高裝置安全水平。

公開于該背景技術部分的信息僅僅旨在增加對本發明的總體背景的理解，而不應當被視為承認或以任何形式暗示該信息構成已為本領域一般技術人員所公知的現有技術。

發明內容

本發明的目的在于通過采用一種水煤漿氣化爐中心氧流量控制的報警和安全聯鎖，從而控制水煤漿氣化爐氧氣管道上中心氧、環氧的分配比例，可有效防止水煤漿在爐內分布不均勻而造成過氧爆炸事故。

為實現上述目的，根據本發明的第一方面，本發明提供了一種水煤漿氣化爐中心氧流量控制裝置，包括：氧氣總管流量計量單元，其用于精確計量進入水煤漿氣化爐燒嘴的總氧氣流量；中心氧管路流量計量單元，其用于精確計量進入燒嘴的中心氧通道的中心氧流量；報警聯鎖單元，其用于計算中心氧流量與總氧氣流量的比例關系，并與報警和/或聯鎖閾值相比較，執行系統報警和/或聯鎖停機。

進一步，上述技術方案中，氧氣總管流量計量單元可以為一個或多個第一流量變送器，該第一流量變送器連接在氧氣總管上且對所述總氧氣流量進行獨立測量。

進一步，上述技術方案中，中心氧管路流量計量單元可以為一個或多個第二流量變送器，該第二流量變送器連接在中心氧管段上且對中心氧流量進行獨立測量。

進一步，上述技術方案中，第一流量變送器數量可采用三個，總氧氣流量的取值為三個第一流量變送器計量值的中間值；第二流量變送器數量也可采用三個，中心氧流量的取值為三個第二流量變送器計量值的中間值。