一种水激冷粉煤热解装置及其控制方法
【技术领域】
[0001]本发明属于煤热解技术领域，具体涉及一种水激冷粉煤热解装置及其控制方法。
【背景技术】
[0002]煤直接液化技术早在19世纪即已开始研宄。1913年德国化学家F.柏吉尼乌斯研宄氢压下煤的液化，同年与J.比尔维勒共同取得此项试验的专利权，创造了煤加氢液化历史的开始。至第二次世界大战后期，德国的焦油生产液体燃料总生产能力达到4Mt ;二战结束后，随着中东大量廉价石油及低温干馏煤油的开发，煤加氢液化失去了竞争力，发展基本停滞。由于1973年和1979年的两次世界石油危机，促使煤炭液化技术的研宄开发形成了一个新的高潮，开发了一批新的加工过程，如溶剂精炼煤SRC工艺、美国埃克森EDS工艺、美国HRI公司氢-煤法H-COAL工艺等，日本的BCL工艺和NEDOL工艺。在这些工艺中，都是物料出热解反应器后直接送去分离器，一方面，物料在高温的环境中:焦油会发生二次反应，生成较轻的气态烯烃主要有CH4、C2H4、C3H6和芳烃，影响油的产率；半焦也会进一步裂解，生成乙炔、萘酚、苯乙烯、茚等化合物，最终生成PAH稠环芳烃和焦炭，并放出CO和H2。另一方面，由于出反应器内的物料温度很高，因而分离器的选材必须选用能耐高温材料，对装置投资、运行维护的要求都比较高。
【发明内容】
[0003]本发明的目的是解决现有煤热解分离器存在的产品转化率低、耐高温材料耗费多和投资运行维护费用高的技术问题，提供一种水激冷粉煤热解装置及其控制方法。
[0004]为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为:
[0005]一种水激冷粉煤热解装置，包括补水控制阀、进气控制阀、放气控制阀、控制阀、煤热解反应器和旋风分离器，其中:它还包括激冷室、激冷水喷头、激冷水缓冲罐、液位控制装置、压力控制装置、流量控制装置、压差控制装置、压力检测装置和温度控制装置，所述激冷室设在煤热解反应器和旋风分离器之间且激冷室的出口与旋风分离器连接，激冷室的进口与煤热解反应器的出口连接，激冷水喷头设在激冷室内并位于煤热解反应器的出口处，压力检测装置的压力监测点和温度控制装置的3个温度监测点设在旋风分离器的出气管上且靠近旋风分离器的出气口处，激冷水喷头通过管道和控制阀与激冷水缓冲罐的出水口连接，在激冷水喷头和激冷水缓冲罐出水口相连接的管道上设有流量控制装置，激冷水缓冲罐的进水口通过补水控制阀与压力水管连接，激冷水缓冲罐的进气口与三通接头的中间接口连接，三通接头的一个接口经进气控制阀与外部压力氮气管连接，三通接头的另一个接口与放气控制阀连接，压力控制装置的压力检测点设置在激冷水缓冲罐的上部，压力控制装置分别与进气控制阀、放气控制阀、流量控制装置和压差控制装置电气连接，液位控制装置的液位检测装置设在激冷水缓冲罐的侧壁上，液位控制装置与补水控制阀电气连接，压力检测装置和温度控制装置与压差控制装置电气连接。
[0006]一种用于所述的水激冷粉煤热解装置的控制方法，其中:所述控制方法包括以下步骤:
[0007]I)激冷水水位的控制:
[0008]在装置开启后，液位控制装置开始监测激冷水缓冲罐内的液位并与设定的液位值进行比较，当测得液位低于设定液位值时液位控制装置向补水控制阀发出开启信号，补水控制阀开启向激冷水缓冲罐内补水，当测得液位达到设定液位值时液位控制装置向补水控制阀发出关闭信号，补水控制阀关闭停止向激冷水缓冲罐内补水；
[0009]2)激冷水流量的控制:
[0010]在装置开启后正常运行前，打开控制阀，此时，温度控制装置测得旋风分离器的检测值远低于设定值，压差控制装置不向压力控制装置发送信号，仅由流量控制装置向压力控制装置发送信号，当激冷水流量增大时流量控制装置向压力控制装置发送减压信号，压力控制装置控制放气控制阀减压，当激冷水流量减小时流量控制装置向压力控制装置发送加压信号，压力控制装置控制进气控制阀加压，以保证激冷水流量的稳定；
[0011]3)旋风分离器的温度控制:
[0012]在装置正常运行时，当热解反应器和旋风分离器内的压力为3.8±0.1MPa、出口温度500±5度时，将激冷水流量控制切换至旋风分离器的温度控制，此时，温度控制装置的检测值为设定值；当温度控制装置测得旋风分离器的出气口温度高于设定温度值时，温度控制装置发出一个增大压差值的命令到压差控制装置，压差控制装置将收到的压差值和预设的压差值进行比较，选择较大的一个压差值，加上压力检测装置实测的旋风分离器的压力值作为激冷水缓冲罐的设定压力值，然后这个设定压力值和流量控制装置发来的激冷水缓冲罐的压力设定值进行选大运算，选择大值发给压力控制装置，控制压力控制装置打开进气控制阀，使激冷水缓冲罐内压力升高，增加激冷水流量，降低系统温度；当温度控制装置测得旋风分离器的出气口温度低于设定温度值时，温度控制装置发出一个减小压差值的命令到压差控制装置，压差控制装置将收到的压差值和预设的压差值进行比较，选择较大的一个压差值，加上压力检测装置实测的旋风分离器的压力值作为激冷水缓冲罐的设定压力值，然后这个设定压力值和流量控制装置发来的激冷水缓冲罐的压力设定值进行选大运算，选择大值发给压力控制装置，控制压力控制装置关小进气控制阀直至打开放气控制阀，使激冷水缓冲罐内压力降低，减小激冷水流量，升高系统温度。
[0013]所述温度控制装置将3个温度监测点测得的三个温度值进行3取2逻辑运算，根据表决后的温度值给压差控制装置一个压差输出值。
[0014]由于本发明采用了上述技术方案解决了现有煤热解设备煤热解高温产物直接送去分离器，煤热解产物在高温下易发生二次反应，产品转化率低，且分离器必须选用耐高温材料，对装置投资、运行维护的要求高的技术问题，与【背景技术】相比，本发明具有提高煤热解产物转化率，降低设备投资和运营维护成本，且该装置结构合理、运行稳定、可靠性高、无需值守的优点。
【附图说明】
[0015]图1是本发明的结构示意图；
[0016]图中:1一一煤热解反应器，2—一旋风分离器，3—一激冷室，4一一激冷水喷头，5——激冷水缓冲罐，6——液位控制装置，7——补水控制阀，8——进气控制阀，9——放气控制阀，10一一压力控制装置，11一一流量控制装置，12一一压差控制装置，13一一压力检测装置，14--温度控制装置，15--控制阀。
【具体实施方式】
[0017]下面结合附图和实施例对本发明做详细说明:
[0018]如图1所示，本实施例中的水激冷粉煤热解装置，包括补水控制阀(气动球阀)7、进气控制阀(气动球阀)8、放气控制阀(气动球阀)9和控制阀(气动金属硬密封球阀)15、煤热解反应器I和旋风分离器2，其中:它还包括激冷室3、激冷水喷头4、激冷水缓冲罐5、液位控制装置(压差变送器式液位计)6、压力控制装置(压力变送器)10、流量控制装置(旋涡流量计)11、压差控制装置(压差变送器)12、压力检测装置(压力变送器)13和温度控制装置(铠装热电偶温度计)14，所述激冷室3设在煤热解反应器I和旋风分离器2之间且激冷室3的出口与旋风分离器2连接，激冷室3的进口与煤热解反应器I的出口连接，激冷水喷头4设在激冷室3内并位于煤热解反应器I的出口处，压力检测装置13的压力监测点和温度控制装置14的3个温度监测点设在旋风分离器2的出气管上且靠近旋风分离器2的出气口处，激冷水喷头4通过管道和控制阀15与激冷水缓冲罐5的出水口连接，在激冷水喷头4和激冷水缓冲罐5出水口相连接的管道上设有流量控制装置11，激冷水缓冲罐5的进水口通过补水控制阀7与压力水管连接，激冷水缓冲罐5的进气口与三通接头的中间接口连接，三通接头的一个接口经进气控制阀8与外部压力氮气管连接，三通接头的另一个接口与放气控制阀9连接，压力控制装置10的压力检测点设置在激冷水缓冲罐5的上部，压力控制装置10分别与进气控制阀8、放气控制阀9、流量控制装置11和压差控制装置12电气连接，液位控制装置6的液位检测装置设在激冷水缓冲罐5的侧壁上，液位控制装置6与补水控制阀7电气连接，压力检测装置13和温度控制装置14与压差控制装置12电气连接。
[0019]本实施例中的水激冷粉煤热解装置的控制方法包括以下步骤:
[0020]I)激冷水水位的控制:
[0021]在装置开启后，液位控制装置6开始监测激冷水缓冲罐5内的液位并与设定的液位值进行比较，当测得液位低于设定液位值时液位控制装置6向补水控制