气流床反应器温度控制系统与其控制方法

专利名称：气流床反应器温度控制系统与其控制方法
气流床反应器温度控制系统与其控制方法技术领域：
本发明涉及煤气化技术领域。更具体地，本发明涉及一种气流床 反应器的温度控制系统，还涉及使用所述温度控制系统控制气流床反 应器温度的方法。背景技术：
多元料浆气化技术就是把碳氢物料(包括煤/石油焦/幼青/油/煤液
化残渣)转化成主要由H2和CO组成的干净合成气的技术，是发展以
碳氢物料为原料的化学品、液体燃料、碳氢物料气化联合循环发电等
过程工业的基础。碳氢物料经破碎后与水、添加剂、PH调节剂和助 熔剂一起送入磨机共磨制浆，制成浓度约为55 68%的多元料浆。氧 气和料浆经烧嘴注入气流床反应器内，在压力0 15.0MPa、温度 1250 1450。C的条件下料浆与氧气发生反应，生成以CO、 C02、 112为 主要组分的粗合成气。除Eb、 C02和CO外，合成气中还含有少量的其 它气体，如氨、甲烷和硫化氢等。
多元料浆气化是在高温高压条件下进行的，气流床反应器的温度 决定了合成气的质量，并影响着料浆的转化率以及气流床反应器的使 用寿命。反应器的温度较低时，碳的转化率低，渣的流动性差，容易 堵塞反应器的下降管和排渣口，不利于反应器的长周期运行；反应器 的温度较高时，炉内耐火砖的熔蚀加快，会使反应器的使用寿命缩短。 因此，在多元料浆气化过程中必须把反应器的温度波动范围控制在一 定限度之内。
要控制气流床反应器的反应温度，首先要准确检测反应器的温 度。在现有工业化的气化装置中， 一般采用热电偶测量反应器的温度。 因为测温热电偶受高温高压气流及炉渣的冲击和磨蚀，所以其使用寿 命很短， 一般为20~30天。热电偶的安装方式不当也会导致热电偶在 短期内损坏。热电偶损坏后，虽然可用其它方法间接测温，但实践表明间接测温的精度并不高且有较大的时间滞后。
为了准确控制气流床反应器的反应温度并延长热电偶的使用寿 命，就有必要发明一种实用可靠的气流床温度控制系统，以及使用所 述气流床温度控制系统控制气流床反应器温度的方法。

发明内容
本发明的目的是提供一种气流床反应器温度控制系统，该系统能 够把气流床反应器的温度控制在最佳反应温度范围内。
本发明的另 一个目的是提供使用所述气流床温度控制系统控制 气流床反应器温度的方法，以解决现有工业化装置在气流床反应器温 度控制方面所存在的问题。
本发明提供一种控制气流床反应器温度的控制系统和控制方法。 工业化装置长期运行表明，在碳氢物料质量确定的情况下，如果 多元料浆的浓度稳定，则气流床反应器的反应温度和氧气/料浆比的 关系为单值对应关系。本发明所述的气流床反应器温度控制方法是通 过调节进入反应器的氧气和料浆的比例实现对气流床反应器温度的
控制的。这种温度控制方法包括下述步骤确定反应器的最佳反应温 度、设定氧气/料浆比、测量和调节料浆流量、测量和调节氧气流量。 本发明是通过下述技术方案实现的。
本发明涉及一种气流床反应器的温度控制系统，它用于控制以氧 气和多元料浆为原料的气流床反应器的温度，其特征在于该控制系统 包括氧气/料浆比值控制子系统、气流床反应器温度测量显示子系统 和辅助装置；
(i)氧气/料浆比值控制子系统所述的氧气/料浆比值控制子系 统由负荷给定单元、料浆流量调节单元和氧气流量调节单元组成； a、负荷给定单元所述的负荷给定单元由负荷定值器l、负荷转换器2和限幅器3组成，其作用是给定气流床反应器的负荷；
b、 料浆流量调节单元所述的料浆流量调节单元由高值选择器4、 料浆流量调节器5、三台电磁流量计6、中值选择器9、电机调速器IO、 调速电机ll、高压料浆泵12、运算器13和料浆管线14组成；其作用是 在负荷基本稳定的情况下，根据给定的料浆/氧气比调节进入气流床 反应器的料浆的流量；
c、 氧气流量调节单元所述的氧气流量调节单元由低值选择器 15、运算器16、氧气流量调节器17、氧气压力变送器18、孔板流量计 19、氧气温度传感器20、氧气流量补偿器21、运算器22、电/气转换 器23、氧气流量调节阀24和氧气管道25组成，其作用是在负荷基本稳 定的情况下，根据给定的氧气/料浆比调节进入气流床反应器的氧气 的流量；
(ii) 气流床反应器温度测量显示子系统所述的气流床反应器温 度测量显示子系统由安装在气流床反应器26上的热电偶27和温度显 示仪表28组成；该热电偶把气流床反应器的反应温度转换为电信号并 送入显示器显示，该温度显示值则为操作人员提供操作依据；
(iii) 辅助装置所述的辅助装置包括氧气切断阀29和30、中心氧 管止逆阀31、环氧管线止逆阀32、氮气密封阀33、料浆止逆阀34、料 浆切断阀35和料浆循环阀36。
根据本发明的一种优选实施方式，所述的三台电^F兹流量计6可以 用两台电磁流量计6、转速传感器7和转换器8代替。
根据本发明的另 一种优选实施方式，在所述的气流床反应器上安 装l-4支测温热电偶；在安装热电偶时将其保护管前端缩回反应器向火 面耐火砖表面约0-20mm 。
所述热电偶的保护管是由外管和内管组成的双层保护管，外管是 用高温耐磨陶资材料制成的，而内管是用刚玉制成的。
才艮据本发明的另一种优选实施方式，所述的料浆止逆阀34安装
7在料浆入炉管线上。
所述的料浆循环阀36安装在料浆返回料浆储槽的管线上，而所 述的料浆切断阀35安装在料浆入炉管线上。
所述的氧气切断岡29和30安装在氧气分管上，而所述的氮气密 封阀33安装在与两台氧气切断阀29、 30相连的氮气管道上。
所述的中心氧管止逆阀31与环氧管线止逆阀32分别安装在中心 氧管和环氧管线上。
本发明还涉及一种以氧气和多元料浆为原料的气流床反应器的 温度控制方法，其特征在于该方法包括下述步骤
a、 确定反应器的最佳反应温度通过安装在气流床反应器上的 热电偶把反应器的反应温度转换成电信号并送入分散控制系统DCS 进行显示，然后根据反应温度的显示值和反应器所排出的炉渣状况确 定反应器的最佳反应温度；
b、 设定氧气/料浆的比例根据反应器的最佳反应温度确定氧气 /料浆的比例并通过DCS的工程师站设定氧气/料浆比；如果反应器的 温度低于最佳反应温度，则增大氧气/料浆比的设定值；如果反应器 的温度高于最佳反应温度，则减d、氧气/料浆比的设定值；
c、 测量和调节料浆流量用电磁流量计直接测量料浆的瞬时流 量或用转速传感器测量高压料浆泵的转速值，然后再把高压料浆泵的 转速值转换成料浆的瞬时流量值；以料浆的瞬时流量值作为料浆流量 调节器的测量值，料浆流量调节器按比例积分控制算法产生控制料浆 泵转速的控制信号，电机调速器根据此控制信号调节高压料浆泵转速 从而调节料浆的流量；
d、 测量和调节氧气流量用孔板流量计:fc氧气流量转换成电信 号并送入DCS, DCS中的流量补偿器用氧气温度和氧气压力对氧气 流量进行补偿；补偿后的氧气流量经运算器乘以氧气纯度系数后产生 氧气流量的最终测量信号；氧气流量调节器接受氧气流量测量信号和氧气流量给定值信号并按比例积分控制算法产生调节器的输出信号；
用氧气流量调节器的输出信号调节氧气流量调节阀的开度，从而调节 进入气流床反应器的氧气流量。 下面将详细地描述本发明。
本发明涉及气流床反应器温度控制系统，该系统包括氧气/料浆 比值控制子系统、气流床温度测量显示子系统和辅助装置三部分。 氧气/料浆比值控制子系统
氧气/料浆比值控制子系统的作用是根据负荷给定值调节氧气和 料浆的流量，保证在多元料浆气化过程中氧气/料浆的比例为设定比
例，并且要实现下述功能若要提高反应器的负荷，则先提高料浆流 量，然后再提高氧气流量；若要降低反应器的负荷，则先降低氧气流 量，然后再降低料浆流量。
氧气/料浆比值控制子系统由负荷给定单元、料浆流量调节单元 和氧气流量调节单元组成。
a、 负荷给定单元所述的负荷给定单元由负荷定值器l、负荷转 换器2和限幅器3组成，其作用是给定气流床反应器的负荷并限制负荷 的变化速度。负荷定值器l、负荷转换器2和限幅器3由DCS系统中的 功能块实现。
所述DCS系统是本技术领域中通常使用的分散控制系统，如横 河电机(中国)有限公司的CENTEM-CS3000分散控制系统等。
b、 料浆流量调节单元料浆流量调节单元的作用是在负荷基本 稳定的情况下，根据给定的料浆/氧气比调节进入气流床反应器的料 浆的流量。料浆流量调节单元可以采用下述两种方案实现。
方案l:如说明书附图l所示，所述的料浆流量调节单元由高值选 择器4、料浆流量调节器5、三台电磁流量计6、中值选择器9、电机调 速器IO、调速电机ll、高压料浆泵12、运算器13和料浆管线14组成。
方案2:如说明书附图2所示，所述的料浆流量调节单元由高值选择器4、料浆流量调节器5、两台电^f兹流量计6、转速传感器7、转换器 8、中值选择器9、电机调速器IO、调速电机ll、高压料浆泵12、运算 器13和料浆管线14组成。
所述高值选择器4、料浆流量调节器5、转换器8、中值选择器9 和运算器13由DCS系统中的功能块实现。
所述DCS系统是本技术领域中通常使用的分散控制系统，如横 河电机(中国)有限公司的CENTEM-CS3000分散控制系统等。
所述电磁流量计是本技术领域中通常使用的电磁流量计，例如 ABB公司的电磁流量计或上海横河电机有限公司生产的ADMAG AE 系列电磁流量计。因为料浆的磨蚀性较大，所以流量计的衬里应选用 耐腐蚀、耐磨损的衬里，如聚氨酯衬里等。
所述的转速传感器是本技术领域中通常使用的转速传感器，例如 长春禹衡光学有限公司的ZKX系列增量式空心轴编码器。
所述调速器是本技术领域中通常使用的变频调速器，例如瑞典依 而通公司的Emotron VFX系列变频调速器。
所述调速电机是本技术领域中通常使用的调速电机，例如上海富 田电机制造有限公司的IAG系列变频调速电机。
所述高压料浆泵是本技术领域中通常使用的活塞隔膜泵，例如上 海慧商工程设备有限公司的活塞隔膜泵。
c、氧气流量调节单元氧气流量调节单元由低值选择器15、运 算器16、氧气流量调节器17、氧气压力变送器18、孔板流量计19、 氧气温度传感器20、氧气流量补偿器21、运算器22、电/气转换器 23、氧气流量调节阀24、氧气管道25组成，其作用是在负荷基本稳 定的情况下，根据给定的氧气/料浆比调节进入气流床反应器的氧气 的流量。
所述低值选择器15、运算器16、氧气流量调节器17、氧气流量 补偿器21和运算器22由DCS系统中的功能块实现。所述DCS系统是本技术领域中通常使用的分散控制系统，如横 河电机(中国)有限公司的CENTEM-CS3000分散控制系统等。
所述孔板流量计所用的差压变送器以及测量氧气压力的压力变 送器是本技术领域中通常使用的差压变送器和压力变送器，例如上海
龙瑞斯电子科技有限公司生产的1151系列差压变送器和压力变送 器。
所述氧气温度传感器是本技术领域中通常使用的铂热电阻，例如 西安西^f义工控仪表厂的WZP系列柏热电阻。
所述电/气转换器是本技术领域中通常使用的电/气转换器，例如 重庆世壮仪器仪表有限公司的QZD-1002A电-气转换器。
所述氧气流量调节阀是本技术领域中通常使用的柱塞阀或低噪 音套筒阀，例如上海美卓自动化公司的氧气调节阀，其阀体材质为 Monel或Inconel625，阀芯阀座才才质为Monel400或Inconel625不4秀 钢。
气流床反应器温度测量显示子系统
气流床反应器温度测量显示子系统的作用是测量并显示气流床 反应器的温度，为操作人员提供操作反应器的操作依据。该子系统由 安装在气流床反应器24上的热电偶25和温度显示仪表26组成。
热电偶釆用B分度(铂30%铑-钼6%铑)热电偶。在反应器上 通常安装4支测温热电偶，在这4支热电偶中至少应有1支热电偶能 正常使用。所述测温热电偶是本技术领域中通常使用的热电偶，如重 庆仪表材料研究所以商品名工业热电偶销售的B分度热电偶。热电 偶的保护管选用双层保护管，外管是用高温耐磨陶瓷材料制成的，而 内管是用刚玉制成的。在安装热电偶时将其保护管前端缩回反应器向 火面耐火砖表面约0~20mm。温度显示仪表由DCS系统实现。
所述DCS系统是本技术领域中通常使用的分散控制系统，如横 河电机(中国)有限公司的CENTEM-CS3000分散控制系统等。
ii辅助装置包括氧气切断阀(29)和(30)、中心氧管止逆阀(31)、环 氧管线止逆阀(32)、氮气密封阀(33)、料浆止逆阀(34)、料浆切断 阀(35)和料浆循环阀(36)。
所述氧气切断阀和氮气密封阀是本技术领域中通常使用的切断 阀，例如上海美卓自动化公司的切断阀。
所述料浆止逆阀、中心氧管止逆阀和环氧管线止逆阀是本技术领 域中通常使用的止逆阀，例如上海美卓自动化公司的止逆阀。
所述料浆切断阀和料浆循环阀是本技术领域中通常使用的切断 阀，例如上海美卓自动化公司的料浆切断阀。
本发明还涉及气流床反应器的温度控制方法，用于控制以氧气 和多元料浆为原料的气流床反应器的温度。这种温度控制方法通过调 节进入反应器的氧气和料浆的比例实现对反应器温度的控制。在负荷 基本稳定的情况下，若反应器的温度低于最佳反应温度，则增大氧气 /料浆比，使反应温度升高；若气流床反应器的温度高于最佳反应温 度，则降低氧气/料浆比，使反应温度降低。这种气流床反应器温度 控制方法的特征在于该方法包括下述步骤确定反应器的最佳反应温 度、设定氧气/料浆比、测量和调节料浆流量、测量和调节氧气流量。
确定反应器的最佳反应温度
采用本发明所述的测量方法测量所述气流床反应器的温度，然后 再结合反应器所排出的炉渣的状况确定反应器的最佳反应温度。确定 反应器最佳反应温度的具体方法如下
(1)在反应器上安装l-4支热电偶。通常在在反应器上安装4支测 温热电偶，在这4支测温热电偶中至少应有1支热电偶能正常使用。在 安装时将热电偶保护管的前端缩回反应器向火面耐火砖表面约 0 20mm，以降低熔融原料渣对热电偶保护管的冲刷，延长热电偶的 使用寿命。初次开车时可在反应器上下两个平面360。内均匀地分布两两相对的4支测温热电偶，用其监测烧嘴火焰的长度以及判断火焰是 否在反应器的正中，以便判断烧嘴的工作状况。
测温热电偶釆用B分度热电偶(鉑30%铑-柏6%铑)，热电偶的 保护管选用双层保护管，外管为高温耐磨陶瓷保护管，内管为刚玉管。 (2 )操作人员根据气流床反应器的温度指示值及反应器所排出 的炉渣的状况确定反应器的最佳反应温度。保证炉渣大小适中、不烧 结、不拉丝且中等粒度(直径为(D5 O10mm)的炉渣所占比例为炉 渣量的30% 60%的反应温度为最佳反应温度。 设定氧气/料浆比
在多元料浆气化过程中，反应器温度的高低主要取决于氧气/料 浆的比例。氧气/料浆比较低时，反应器的温度较低，碳的转化率较 低，渣的流动性变差，料渣易堵塞反应器的排渣口及下降管，不利于 反应器的长期运行。氧气/料浆比较高时，反应器的温度较高，反应 器内耐火砖熔蚀加快，反应器的使用寿命会受到影响。当多元料浆气 化所用的氧气纯度大于99.6体积％时，氧气/料浆标准体积比一般为 430 610,最佳值范围为445~530。
在气流床反应器的最佳反应温度确定之后，通过计算确定氧气/ 料浆的比例，然后在DCS的工程师站上设定控制系统的氧气/料浆比。 如果反应器的温度低于最佳反应温度，则增大氧气/料浆比的设定值； 如果反应器的温度高于最佳反应温度，则减小氧气/料浆比的设定值。 在氧气/料浆比设定完成后，氧气/料浆比值控制子系统就才艮据氧气/ 料浆的比例分别调节进入反应器的氧气和多元料浆的流量。调节进入 反应器的氧气和多元料浆的相对流量就改变了参加反应的物料的配 比关系，也就改变了多元料浆在气流床反应器中的燃烧状况，从而实 现了控制反应器温度的目的。
测量和调节料浆流量
为保证多元料浆流量测量的准确性和可靠性，可以在料浆管线上安装两台或三台电》兹流量计，用其测量料浆的流量。若安装两台电 磁流量计，则需把料浆泵的转速换算成料浆流量值，然后中值选择器 对这三个料浆流量值取中值。若安装三台电磁流量计则对这三台电磁 流量计的输出值取中值。本发明以料浆流量的中值作为多元料浆流量 的测量值。反应器负荷给定值由负荷定值器1给出，为了避免负荷扰 动，应把负荷定值器的输出信号的变化速度限制在一定范围内。反应 器负荷给定值由负荷转换器2转换成负荷所需的料浆流量值并经限
幅器3限幅，限幅器的输出值A与根据氧气流量最终测量值计算出 的气化反应所需的料浆流量值B相比较，由高值选择器4选择其中 之一作为料浆流量调节器5的给定值。料浆流量给定值与测量值在料 浆流量调节器5中进行比较，料浆流量调节器5按比例积分控制算法 输出调节信号至高压料浆泵12的电机调速器10，由电机调速器10 调节高压料浆泵12的调速电机11的转速，从而调节进入反应器的料 浆流量。
为了保证料浆气化系统的安全运行，在料浆入炉管线上安装一 台料浆切断阀35,在料浆返回料浆储槽的管线上安装一台料浆循环 阀36。这两台阀受安全联锁系统的控制。在反应器开车时先打开料 浆循环阀36建立料浆循环，然后再打开料浆切断阀35并关闭料浆循 环阀36,使料浆注入反应器26。 测量和调节氧气流量
本发明用孔板流量计19测量氧气流量，用压力变送器18测量 氧气的压力，用铂热电阻20测量氧气的温度。用测量所得的氧气压 力和温度由氧气流量补偿器21按下述公式对氧气流量值进行温度和 压力补偿
F = A/[(P' +0.1013)/^ +0.1013)]x[(7; +273.5)/(r' +273.15)〗x《
式中，F—一补偿后的氧气流量；
《——孔^1流量计测量的氧气流量；r,——氧气温度；
《——:氧气压力；
t;一_补偿基准温度；
&一_补偿基准压力。 运算器22给补偿后的氧气流量乘以氧气的纯度系数后得到氧气 流量的最终测量值，以最终测量值作为氧气流量调节器n的测量值。 反应器负荷给定值由负荷定值器l给出。反应器负荷给定值经负
荷转换器2转换成负荷所需的料浆流量值并经限幅器3限幅，限幅器 3的输出值A与料浆流量测量值C相比较，由低值选择器15选择其 中之一，再通过运算器16乘以氧气/料浆比，然后作为氧气流量调节 器17的给定值。氧气流量调节器17的给定值与测量值在调节器17 中比较，调节器17按比例积分控制算法调节氧气流量调节阀24的开 度，从而调节进入反应器26的氧气流量。 [有益效果]
本发明的有益效果是(1 )通过对氧气流量和料浆流量的比例控 制，能够把反应器温度的波动范围控制在料浆气化反应的最佳范围之 内，即可以将反应器温度的波动范围控制在给定温度的士20。C范围内， 而现有技术通常只能把反应器温度的波动范围控制在给定温度的 土40。C范围内，因此，本发明的气流床反应器的温度控制系统及其控 制方法的效果是非常显著的。(2)实现了提高负荷时先提高料浆流量 后提高氧气流量；反之，降低负荷时先降低氧气流量后降低料浆流量。 若料浆系统出现故障使料浆流量降为零，则氧气流量也降为零。使用 本发明所述的气流床温度控制系统和控制方法能够确保反应器的安 全。


图1为气流床反应器温度控制系统方案1示意图。 图2为气流床反应器温度控制系统方案2示意图。
具体实施方式
实施例1
以河南义马煤为原料，单台反应器日处理能力为1065吨煤的水 煤浆气流床反应器的操作条件如下气化剂采用纯度为99.6体积％ 氧气，氧气入炉流量为25104.75Nm3/h,煤料浆浓度为以煤料浆总重 量计65重量°/。，料浆入炉流量为68613kg/h,气流床反应器操作压力 为6.5MPa，炉膛操作温度为1350°C,氧气/煤料浆的体积比为447。 气流床反应器的温度控制系统采用图l所示的控制系统。在图1中， 料浆经高压料浆泵加压到7.8MPa后送入烧嘴，然后经烧嘴与8.2MPa 氧气一起喷入反应器中。料浆进入反应器后在6.5MPa、 135(TC左右 的条件下与氧气发生反应，生成CO+H2含量为78.8% (干基体积) 的干合成气。
在本实施例中，用三台电^f兹流量计6测量料浆的流量，这三台电 /磁流量计选用上海4黄河电才几有限^^司以商品名电；兹流量计销售的 ADMAG AE系列电磁流量计。这三台电磁流量计的输出信号经中值 选择器9取中值，以中值作为料浆流量测量值。料浆流量测量值与给 定值在料浆流量调节器5中比较并产生偏差值，料浆流量调节器5按 比例积分控制算法对偏差值进行运算以产生控制信号。电机调速器 IO根据料浆流量调节器5输出的控制信号调节调速电机11的转速， 由调速电机11拖动高压料浆泵12。电机调速器10选用瑞典依而通 公司以商品名变频调速器销售的电机调速器。调速电机11选用上海 富田电机制造有限公司以商品名变频调速电机销售的IAG系列变频 调速电机。高压料浆泵12选用上海慧商工程设备有限公司以商品名 活塞隔膜泵销售的料浆泵作为高压料浆泵12。
在本实施例中，用上海龙瑞斯电子科技有限公司以商品名压力变 送器销售的1151系列压力变送器18测量氧气的压力，用上海龙瑞斯 电子科技有限公司以商品名差压变送器销售的1151系列差压变送器
16作为孔板流量计19的差压变送器测量氧气的流量，用西安西仪工控
仪表厂以商品名热电阻销售的WZP系列铂热电阻20测量氧气的温 度。氧气流量补偿器21根据本发明所述的流量补偿公式对氧气流量 信号进行温度和压力补偿，补偿后的氧气流量经运算器22乘以氧气 纯度系数后得到氧气流量的最终测量值，以最终测量值作为氧气流量 调节器17的测量值。
反应器负荷给定值经负荷转换器2换算成负荷所需的料浆流量并 经限幅器3限幅，限幅器的输出值A与料浆流量测量值C相比较， 由低值选择器15选择其中之一，再通过运算器16乘以氧气/料浆比， 然后作为氧气流量调节器17的给定值。氧气流量测量值与给定值在 氧气流量调节器17中比较并产生偏差值，氧气流量调节器17按比例 积分控制算法对偏差值进行运算并产生控制信号，此控制信号是电/ 气转换器23的输入信号。电/气转换器23把标准电信号转换成 0.02 0.1MPa的气信号，用气信号控制氧气流量调节阀24的开度， 由氧气流量调节阀24调节进入反应器的氧气流量。
电器转换器23用重庆世壮仪器仪表有限公司以商品名电/气转换 器销售的QZD-1002A电/气转换器。氧气流量调节阀24用上海美卓 自动化公司以商品名调节阀销售的调节阀作为氧气流量调节阀。
料浆切断阀35和料浆循环阀36用上海美卓自动化公司以商品名 煤浆切断阀销售的切断阀作为料浆切断阀。
在氧气/料浆比值控制子系统中，除现场安装的仪表外，所有仪 表都用分散控制系统实现。
在本实施例中，气流床测温热电偶27采用B分度(铂30°/。铑-柏6% 铑)热电偶。热电偶用重庆仪表材料研究所以商品名工业热电偶销售 的B分度热电偶。按本说明书所述的方法安装气流床测温热电偶。热 电偶的保护管选用双层保护管，外管为高温耐磨陶瓷保护管，内管为 刚玉管。在安装时将热电偶保护管的前端缩回炉子向火面耐火砖表面约10mm，以降低熔融原料渣对热电偶保护管的冲刷，延长热电偶的 使用寿命。
本实施例所述的分散控制系统是横河电机(中国)有限公司以商 品名生产控制系统销售的CENTUM CS3000。
氧气切断阀29、30和氮气密封阀33用上海美卓自动化公司以商 品名切断阀销售的阀门作为氧气切断阀和氮气密封阀。
料浆止逆阀34、中心氧管止逆阀31和环氧管线止逆阀32用上 海美卓自动化公司以商品名止逆阀销售的阀门作为料浆止逆阀、中心 氧管止逆阀和环氧管线止逆阀。
采用所述的控制系统及控制方法后，能把气流床的温度控制在 1350±20°C ，不仅保证了合成气的质量而且延长了热电偶的使用寿 命，同时还有节能效果。实施例2
在国内某年产30万吨合成氨的生产装置中，其气化装置以孙家 壕和保平湾混配煤(以重量计孙家壕煤保平湾煤=3:7)为原料，单 台反应器日处理能力845.16吨煤，气化剂采用纯度为99.6体积％氧 气，氧气入炉流量18531Nm3/h，料浆浓度65重量％,料浆入炉流量 47076kg/h,气流床反应器操作压力6.5MPa,炉膛操作温度1340°C ， 氧气/料浆的标准体积比472。
在本实施例中，气流床反应器温度控制方法釆用本发明的控制方 法，气流床反应器的温度控制系统采用图2所示的控制系统。在控制 系统中用两台电磁流量计测量料浆的瞬时流量，另外把高压料浆泵的 转速换算成料浆的瞬时流量。这三个料浆流量信号经中值选择器取中 值后输入料浆流量调节器作为调节器的测量值。其它条件与实施例1 中说明的相同。
在本实施例中，转速传感器用长春禹衡光学有限公司以商品名增 量式编码器销售的编码器作为转速传感器。按本说明书所述的方法安装气流床测温热电偶。热电偶的保护管 选用双层保护管，外管为高温耐磨陶瓷保护管，内管为刚玉管。在安
装时将热电偶保护管的前端缩回炉子向火面耐火砖表面约10mm。
采用所述的控制系统及控制方法后，能把气流床的反应温度控制 在1340±20°C。
权利要求
1、一种气流床反应器的温度控制系统，它用于控制以氧气和多元料浆为原料的气流床反应器的温度，其特征在于该控制系统包括氧气/料浆比值控制子系统、气流床反应器温度测量显示子系统和辅助装置；(i)氧气/料浆比值控制子系统所述的氧气/料浆比值控制子系统由负荷给定单元、料浆流量调节单元和氧气流量调节单元组成；a、负荷给定单元所述的负荷给定单元由负荷定值器(1)、负荷转换器(2)和限幅器(3)组成，其作用是给定气流床反应器的负荷；b、料浆流量调节单元所述的料浆流量调节单元由高值选择器(4)、料浆流量调节器(5)、三台电磁流量计(6)、中值选择器(9)、电机调速器(10)、调速电机(11)、高压料浆泵(12)、运算器(13)和料浆管线(14)组成；其作用是在负荷基本稳定的情况下，根据给定的料浆/氧气比调节进入气流床反应器的料浆的流量；c、氧气流量调节单元所述的氧气流量调节单元由低值选择器(15)、运算器(16)、氧气流量调节器(17)、氧气压力变送器(18)、孔板流量计(19)、氧气温度传感器(20)、氧气流量补偿器(21)、运算器(22)、电/气转换器(23)、氧气流量调节阀(24)和氧气管道(25)组成，其作用是在负荷基本稳定的情况下，根据给定的氧气/料浆比调节进入气流床反应器的氧气的流量；(ii)气流床反应器温度测量显示子系统所述的气流床反应器温度测量显示子系统由安装在气流床反应器(26)上的热电偶(27)和温度显示仪表(28)组成；该热电偶把气流床反应器的反应温度转换为电信号并送入显示器显示，该温度显示值则为操作人员提供操作依据；(iii)辅助装置所述的辅助装置包括氧气切断阀(29)和(30)、中心氧管止逆阀(31)、环氧管线止逆阀(32)、氮气密封阀(33)、料浆止逆阀(34)、料浆切断阀(35)和料浆循环阀(36)。
2、 根据权利要求1所述的气流床反应器温度控制系统，其特征在于 所述的三台电-兹流量计(6)可以用两台电磁流量计(6)、转速传感器(7)和转换器(8)代替。
3、 根据权利要求l所述的气流床反应器温度控制系统，其特征在于 在所述的气流床反应器上安装l-4支测温热电偶；在安装热电偶时将其保 护管前端缩回反应器向火面耐火砖表面约0-20mm。
4、 根据权利要求3所述的气流床反应器温度控制系统，其特征在 于所述热电偶的保护管是由外管和内管组成的双层保护管，外管是用高 温耐磨陶资材料制成的，而内管是用刚玉制成的。
5、 根据权利要求1所述的气流床反应器温度控制系统，其特征在于 所述的料浆止逆阀(34)安装在料浆入炉管线上。
6、 根据权利要求1所述的气流床反应器温度控制系统，其特征在于 所述的料浆循环阀(36)安装在料浆返回料浆储槽的管线上，而所述的 料浆切断阀(35)安装在料浆入炉管线上。
7、 根据权利要求1所述的气流床反应器温度控制系统，其特征在 于所述的氧气切断阀(29)和(30)安装在氧气分管上，而所述的氮气密 封阀(33)安装在与两台氧气切断阀(29)、 (30)相连的氮气管道上。
8、 根据权利要求1所述的气流床反应器温度控制系统，其特征在 于所述的中心氧管止逆阀(31)与环氧管线止逆阀(32)分别安装在中心氧 管和环氧管线上。
9、 一种以氧气和多元料浆为原料的气流床反应器的温度控制方法， 其特征在于该方法包括下述步骤a、 确定反应器的最佳反应温度通过安装在气流床反应器上的热 电偶把反应器的反应温度转换成电信号并送入分散控制系统DCS进行 显示，然后根据反应温度的显示值和反应器所排出的炉渣状况确定反应 器的最佳反应温度；b、 设定氧气/料浆的比例根据反应器的最佳反应温度确定氧气/ 料浆的比例并通过DCS的工程师站设定氧气/料浆比；如果反应器的温度 低于最佳反应温度，则增大氧气/料浆比的设定值；如果反应器的温度高于最佳反应温度，则减小氧气/料浆比的设定值；c. 测量和调节料浆流量用电磁流量计直接测量料浆的瞬时流量 或用转速传感器测量高压料浆泵的转速值，然后再把高压料浆泵的转速 值转换成料浆的瞬时流量值；以料浆的瞬时流量值作为料浆流量调节器 的测量值，料浆流量调节器按比例积分控制算法产生控制料浆泵转速的 控制信号，电机调速器根据此控制信号调节高压料浆泵转速从而调节料 浆的流量；d、 测量和调节氧气流量用孔板流量计^^氧气流量转换成电信号 并送入DCS, DCS中的流量补偿器用氧气温度和氧气压力对氧气流量 进行补偿；补偿后的氧气流量经运算器乘以氧气纯度系^t后产生氧气流 量的最终测量信号；氧气流量调节器接受氧气流量测量信号和氧气流量 给定值信号并按比例积分控制算法产生调节器的输出信号；用氧气流量 调节器的输出信号调节氧气流量调节阀的开度，从而调节进入气流床反 应器的氧气流量。
全文摘要
本发明公开了一种控制气流床反应器温度的控制系统和方法，用于控制以氧气和碳氢物料料浆为原料的气流床反应器的温度。这种温度控制系统包括氧气/料浆比值控制子系统、气流床温度测量显示子系统和辅助装置三部分；这种温度控制方法包括确定反应器的最佳反应温度、设定氧气/料浆的比例、测量和调节料浆流量、测量和调节氧气流量四部分。这种控制系统和方法能有效地控制反应器的温度，并能把反应器的温度波动值减到最小，从而实现了多元料浆气化系统安全运行并延长其组件使用寿命的目的。
文档编号C10J3/00GK101538485SQ20091011984
公开日2009年9月23日 申请日期2009年3月20日 优先权日2009年3月20日
发明者徐宏伟, 徐红东, 朱春鹏, 璞 李, 杨云龙, 锦 王, 贺根良, 郑亚兰, 郑化安, 门长贵, 韦孙昌 申请人:西北化工研究院