一种监测水冷壁气化炉温度的方法.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN107025316A(43)申请公布日2017.08.08(21)申请号201610712633.4(22)申请日2016.08.24(71)申请人华东理工大学地址200237上海市徐汇区梅陇路130号申请人上海熠能燃气科技有限公司(72)发明人许建良刘海峰龚欣代正华梁钦锋于广锁王辅臣王亦飞赵辉李伟锋郭晓镭郭庆华陈雪莉王兴军刘霞陆海峰龚岩王立(74)专利代理机构上海弼兴律师事务所31283代理人薛琦邹玲(51)Int.Cl.G06F17/50(2006.01)C10J3/76(2006.01)权利要求书1页说明书7页附图3页(54)发明名称一种监测水冷壁气化炉温度的方法(57)摘要本发明公开了一种监测水冷壁气化炉温度的方法。本发明提供的监测水冷壁气化炉温度的方法通过对水冷壁气化炉壁面熔渣流动与传热过程分析，建立了质量守恒方程、动量方程、能量守恒方程等传质、传热方程，并获得一套基于蒸汽产量、SiC表面温度来预测气化炉内温度的方法，为气化操作提供指导。CN107025316ACN107025316A权利要求书1/1页1.一种监测水冷壁气化炉温度的方法，水冷壁气化炉中发生的传热过程由内至外依次在液态熔渣层、固态熔渣层、SiC层、金属管壁和冷却水层之间进行，其特征在于，所述方法包括如下步骤：(1)假设进入气化炉的煤反应后产生的熔渣70％均沉积在气化炉壁面，且分布均匀，则对壁面熔渣流动传热过程建立质量守恒方程(1)：方程(1)中，δl是指液态熔渣层的厚度，单位为m；min为沉积在气化炉壁面的熔渣量，单位为kg，其值为min＝入炉煤量×灰含量×70％；L为气化炉直筒段当量周长，单位为m，利用公式L＝πD计算得到，其中D为气化室内径；v(x)为液态渣层内的速度分布函数，通过动量方程(2)求出：方程(2)中，ηs(x)为液态渣层内的粘度分布函数；(2)建立能量守恒方程：方程(3)中，δs是固态熔渣层的厚度，单位为m；kl,ks,ksic,km分别为液态熔渣、固态熔渣、碳化硅层的导热系数，单位为W/(m·K)；Tg,Tcv,Tw,Tm,Tcol分别为气化炉温度、熔渣临界温度、碳化硅表面温度、金属管表面温度和冷却水温度，单位均为K，其中熔渣临界温度是对ηs(x)测试得出的，碳化硅表面温度、金属管表面温度是通过方程(3)进行组合求解得出的，冷却水温度是测量得出的；qout和Q为气化炉水冷壁热损失和冷却水蒸发吸收热量，单位为J，根据方程(4)进行计算：其中Hvap为操作状态下的水的蒸发热，单位为J/kg；Cp为水的恒压比热容，单位为J/(kg·K)，T201和F201为进入水冷壁的冷却水温度和流量，T101和F101为出汽包的蒸汽温度和流量，温度单位为K，流量单位为kg/s；联解方程(1)～(4)，即可根据汽包蒸汽产量和温度、水冷壁入口流量和温度、煤灰含量及流量、气化炉结构参数求出气化炉温度Tg。2CN107025316A说明书1/7页一种监测水冷壁气化炉温度的方法技术领域[0001]本发明涉及一种监测水冷壁气化炉温度的方法。背景技术[0002]煤气化技术是当今煤炭等含碳物质清洁高效利用的关键技术之一，是将一次能源转化为洁净二次能源和化学产品的主要途径，该技术主要运用于合成氨、合成甲醇、炼厂制氢、高炉还原炼铁化工冶金行业和联合循环发电装置中。根据气化炉床层内的气固两相流动特征可以分为3类，即以Lurgi技术为代表的固定床气化技术、以HTW技术为代表的流化床气化技术和以Texaco、Shell和GSP为代表气流床气化技术。按气化温度可以分为高温气化、中温气化和低温气化。气流床气化炉气化温度与压力高、负荷大，煤种适应范围广，是目前煤气化技术发展的主流。国外已工业化的煤气化气流床煤气化技术主要有以水煤浆为原料的GE(Texaco)气化技术、GlobalE-Gas气化技术，以干粉煤为原料的Shell气化技术、Prenflo气化技术、GSP气化技术等。[0003]粉煤气化术的特点是采用水冷壁作为气化炉壁面耐火衬里，与水煤浆耐火砖衬里的气化技术相比，具有煤种适用性较广、气化炉检修周期短、开工点火便捷等优势。[0004]在气流床气化工艺中，气化炉操作温度是指导气化炉安全、稳定、长周期运行的关键参数；然而，粉煤气化炉采用列管或盘管式水冷壁衬里，无法利用高温热电偶测量炉膛内气化温度，因此工程上急需开发一种监控或测量气化炉温度的方法。发明内容[0005]本发明旨在解决的技术问题在于克服现有技术中工程上缺乏一种监测水冷壁气化炉温度的方法的缺陷，而提供了一种监测水冷壁气化炉温度的方法。本发明提供的水冷壁气化炉温度监测方法通过对水冷壁气化炉壁面熔渣流动与传热过程分析，建立基于蒸汽产量、SiC表面温度