本发明涉及气化炉技术领域，尤其涉及一种检测流化床气化炉煤粉流化均匀性的装置、具有该装置的流化床气化炉及煤粉流化均匀性检测方法。
背景技术：
采用流化床气化炉进行煤气化反应时，通常将气化剂通过气体分布板输送入流化床气化炉，并与进入流化床气化炉内的煤粉在一定温度和压力下进行反应，生成有用气体。其中，为了提高反应效率，必须使气化剂与煤粉进行充分均匀接触。
在上述流化床气化剂与煤粉反应的过程中，发明人发现现有技术中至少存在如下问题：在流化床气化炉运行中，煤粉流化不均匀时常发生，使气化剂与煤粉不能进行充分反应，导致气化剂在某一区域内过量而另一区域含量不足，从而引起煤粉结渣和结焦现象，影响流化床气化炉的长期稳定运行。目前，仅依靠后续排出来的灰渣判断流化床气化炉运行过程中是否存在煤粉流化不均匀现象，这种方式延迟了发现时机，尤其对于直径较大的流化床气化炉，发现煤粉流化不均匀的现象更加滞后，这样就可延误工艺参数调整的最佳时机。
技术实现要素：
本发明的实施例提供一种检测流化床气化炉煤粉流化均匀性的装置、具有该装置的流化床气化炉及煤粉流化均匀性检测方法，能够实时检测流化床浓相区内煤粉的流化均匀性，这样便于根据煤粉的流化状态及时指导工艺的调控操作。
为达到上述目的，本发明的实施例采用如下技术方案：
一种检测流化床气化炉煤粉流化均匀性的装置，包括：
安装在所述流化床气化炉浓相区内的浓度检测元件，所述浓度检测元件用于检测所述流化床气化炉浓相区内的实际煤粉浓度值；
安装在所述流化床气化炉的气化剂入口处的气化剂流量检测元件；
处理装置，所述处理装置分别与所述浓度检测元件和所述气化剂流量检测元件连接，并根据所述气化剂流量检测元件检测到的气化剂流量值和所述浓度检测元件检测到的实际煤粉浓度值，输出检测结果，所述检测结果用于反映所述浓度检测元件所检测区域内的煤粉流化均匀性。
本发明实施例提供的检测流化床气化炉煤粉流化均匀性的装置，由于用于设置在流化床气化炉浓相区内的浓度检测元件能够在流化床气化炉运行中实时检测实际煤粉浓度值，及时发现该流化床气化炉浓相区内的煤粉流化是否均匀，这样也可及时指导工艺的调控操作，避免滞后调控操作引起流化床气化炉运行不稳定的现象。
可选的，所述浓度检测元件具有多个，多个所述浓度检测元件分成沿着所述流化床气化炉浓相区高度方向布设的多个元件组，每个所述元件组由同一高度上的所述浓度检测元件组成。
可选的，每个所述元件组包含用于沿所述流化床气化炉浓相区周向方向分布的多个所述浓度检测元件。
可选的，每个所述元件组包含的多个所述浓度检测元件中每相邻两个所述浓度检测元件之间的距离相等。
可选的，每相邻两个所述元件组中所述浓度检测元件的数量相等。
可选的，相邻两个所述元件组中的其中一个所述元件组中的所述浓度检测元件分别与另一个所述元件组中的所述浓度检测元件呈上下正对布设。
可选的，所述处理装置根据所述气化剂流量检测元件检测到的气化剂流量值反映出气化剂流量变化趋势，并确定所述浓度检测元件所检测区域内煤粉浓度的变化范围；再根据所述浓度检测元件所检测的实际煤粉浓度值和所述煤粉浓度的变化范围，所述检测结果用于反映所述浓度检测元件检测到的所述实际煤粉浓度值是否在所述煤粉浓度的变化范围内。
本发明另一方面实施例还提供了一种流化床气化炉，包括上述所述的检测流化床气化炉煤粉流化均匀性的装置，其中，所述浓度检测元件安装在所述流化床气化炉浓相区内，所述气化剂流量检测元件安装在所述流化床气化炉的气化剂入口处。
本发明实施例提供的流化床气化炉，由于具有上述所述的检测流化床气化炉煤粉流化均匀性的装置，这样促使该流化床气化炉能够实时检测浓相区内煤粉的流化均匀性，无需根据煤粉结渣和结焦现象判断，保证了流化床气化炉的稳定运行。
本发明另一方面实施例还提供了一种流化床气化炉煤粉流化均匀性检测方法，所述检测方法包括：
检测所述流化床气化炉的气化剂入口处的气化剂流量值和所述流化床气化炉浓相区所检测区域内的实际煤粉浓度值；
根据所述气化剂流量值和所述实际煤粉浓度值输出反映所检测区域内的煤粉流化均匀性的检测结果。
本发明实施例提供的流化床气化炉煤粉流化均匀性检测方法，利用气化剂流量检测元件检测得到的气化剂流量值确定所述流化床气化炉浓相区内煤粉浓度的变化范围，再利用浓度检测元件检测得到的实际煤粉浓度值与煤粉浓度的变化范围进行比较，最终确定流化床气化炉浓相区内的煤粉是否出现流化不均匀现象。该检测方法简便、实用性强，能够实时提供流化床气化炉内煤粉的流化状态，为调整工艺操作提供有利的时机。
附图说明
图1为本发明实施例提供的一种检测流化床气化炉煤粉流化均匀性的装置的结构示意图；
图2为本发明实施例提供的一种流化床气化炉的结构示意图；
图3为本发明实施例提供的另一种流化床气化炉的结构示意图；
图4为本发明实施例提供的相邻两个元件组中的浓度检测元件的位置关系示意图；
图5为本发明实施例提供的一种流化床气化炉煤粉流化均匀性检测方法的流程示意图。
其中，1-流化床气化炉；2-气化剂入口；3-气化剂流量检测元件；4-低位检测界面；5-高位检测界面；p-浓相区；l-气化炉中心轴；a、b、c、d、e、f、g、h、a、b、c、d、e、f、g、h-浓度检测元件。
具体实施方式
下面结合附图对本发明实施例实时检测气化炉煤粉流化均匀性的装置及检测方法进行详细描述。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“上”、“下”、
“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。
本发明实施例提供的检测流化床气化炉煤粉流化均匀性的装置，参照图1，包括：
安装在所述流化床气化炉浓相区内的浓度检测元件，所述浓度检测元件用于检测所述流化床气化炉浓相区内的实际煤粉浓度值；
安装在所述流化床气化炉的气化剂入口处的气化剂流量检测元件；
处理装置，所述处理装置分别与所述浓度检测元件和所述气化剂流量检测元件连接，并根据所述气化剂流量检测元件检测到的气化剂流量值和所述浓度检测元件检测到的实际煤粉浓度值，输出检测结果，所述检测结果用于反映所述浓度检测元件所检测区域内的煤粉流化均匀性。
本发明实施例提供的浓度检测元件能够在煤粉沸腾流化过程中，实时检测浓相区内的煤粉浓度值，利用设置在气化剂入口处的气化剂流量检测元件检测得到的气化剂流量值反映气化剂流量值变化趋势，进而根据气化剂流量值变化趋势就可确定浓相区内具体区域的煤粉浓度的变化范围，将检测的实际煤粉浓度值与相对应区域的煤粉浓度的变化范围比较，就可判断该区域内的煤粉流化状态。采用浓度检测元件、相配合的气化剂流量检测元件和处理装置完成对煤粉流化均匀性的实时检测，方便作业人员根据煤粉的流化状态及时调整流化床气化炉的工艺参数，保障流化床气化炉的连续运行，避免滞后发现煤粉流化不均匀、滞后调整工艺参数的现象。
需要说明的是：通过所述气化剂流量值反映出气化剂流量变化趋势，并确定所述浓度检测元件所检测区域内煤粉浓度的变化范围，其中，煤粉浓度的变化范围的具体确定方法为：第一种,在流化床气化炉运行调试阶段或煤粉流化均匀性检测试验模拟阶段，一般流化床气化炉都会形成最优化的运行工艺条件，在该最优化的运行工艺条件下，气化剂流量值会具有相对应的煤粉浓度的变化范围，对不同气化剂流量值及所对应的煤粉浓度的变化范围制作气化剂流量值-煤粉浓度的变化范围的对照表，具体检测时，可根据该对照表得到所需要的煤粉浓度的变化范围；第二种，在具体检测流化床气化炉煤粉流化均匀性时，根据用于确定煤粉浓度的变化范围的公式，计算在已知气化剂流量值情况下的煤粉浓度的变化范围。
具体地，浓度检测元件固定在流化床气化炉的内壁上，也可将浓度检测元件可拆卸安装在流化床气化炉的内壁上。
流化床气化炉运行时具有三个工艺阶段，第一为气化剂加量阶段；第二为气化剂含量平稳阶段；第三为气化剂减量阶段。当处于三个不同阶段时，煤粉所形成的浓相区的高度范围不同，例如，当处于气化剂加量阶段和气化剂减量阶段时，煤粉沸腾流化的高度较低，则流化床浓相区的高度范围就较小，当处于气化剂含量平稳阶段时，煤粉沸腾流化的高度较高，则浓相区的高度范围就较大，所以，设置的多个所述浓度检测元件分成用于沿着所述流化床气化炉浓相区高度方向布设的多个元件组可全面准确的检测到浓相区p任何区域的煤粉浓度值，为后续工艺参数的调整提供全面的依据，其中，每个所述元件组由同一高度上的所述浓度检测元件组成。
同时，每个所述元件组包含用于沿所述流化床气化炉浓相区周向方向分布的多个所述浓度检测元件，则位于同一高度上的多个所述浓度检测元件所在的平面形成检测界面，即检测界面的数量为多个，如图2所示，当所述检测界面为两个时，其中，沿高度方向位于浓相区p最高处的检测界面为高位检测界面5，位于高位检测界面5下方的为低位检测界面4，处于低位检测界面4上的浓度检测元件可检测气化剂加量阶段和气化剂减量阶段时的煤粉浓度值，处于高位检测界面5和低位检测界面4上的浓度检测元件可同时检测气化剂平稳阶段时的煤粉浓度值。
具体地，由于煤粉在流化床气化炉1内的浓相区p的流化高度范围具有偏差，所以，低位检测界面4靠近浓相区p的下边缘且高于所述浓相区p的下边缘，高位检测界面5靠近浓相区p的上边缘且低于所述浓相区p的上边缘。其中，浓相区p的下边缘指处于气化剂加量阶段或气化剂减量阶段时的床浓相区p的下边缘，浓相区p的上边缘指处于气化剂平稳阶段时的浓相区p的上边缘，这样设计可有效避免检测数据偏差较大甚至检测数据失效的现象。
参照图2，低位检测界面4和高位检测界面5之间还具有两个检测界面，即低位检测界面4和高位检测界面5之间还设置有多个所述元件组。这里对检测界面的数量不做限定，任一数量的所述元件组均在本发明的保护范围之内。
每个所述元件组包含沿所述流化床气化炉浓相区周向方向分布的多个所述浓度检测元件。采用多个浓度检测元件能够对同一检测界面上的任何区域的煤粉浓度值进行检测，防止出现检测死角的现象。优选的，如图3所示，每个所述元件组的所述浓度检测元件至少具有四个，四个浓度检测元件能够对同一检测界面上任何区域的煤粉浓度值进行检测。
煤粉在沸腾流化的过程中，处于浓相区p的同一高度上的煤粉浓度变化范围较小，将每个所述元件组所处的检测界面垂直于气化炉中心轴l设计，这样就可方便采用所述元件组中的任何一个浓度检测元件检测基本检测得到该检测界面是否存在煤粉流化不均匀现象，便于确定煤粉的不均匀区域。
每个所述元件组包含的多个所述浓度检测元件中每相邻两个所述浓度检测元件之间的距离相等，即位于同一检测界面上的多个所述浓度检测元件与所述检测界面中心点之间的距离均相等，位于同一检测界面上的多个所述浓度检测元件沿着所述检测界面的周向方向均匀布设，这样每一个浓度检测元件检测得到的煤粉浓度都具有代表性。
流化床气化炉1具体运行时，煤粉浓度变化值沿着浓相区p的高度方向成线性变化，相邻两个所述元件组中的其中一个所述元件组中的所述浓度检测元件分别与另一个所述元件组中的所述浓度检测元件呈上下正对布设，则相邻两个所述检测界面上的多个所述浓度检测元件采用相对布设，如图4所示，位于上方的检测界面上的浓度检测元件a、b、c、d、e、f、g、h与位于下方的检测界面上的浓度检测元件a、b、c、d、e、f、g、h呈上下一一相对设置，这样可根据相对的两个浓度检测元件检测的煤粉浓度值直接确定煤粉流化不均匀区域。
具体地，浓度检测元件为浓度检测传感器，气化剂流量检测元件为流量检测传感器。
示例的，所述处理装置用于根据所述气化剂流量检测元件检测到的气化剂流量值反映出气化剂流量变化趋势，并确定所述浓度检测元件所检测区域内煤粉浓度的变化范围；再根据所述浓度检测元件所检测的实际煤粉浓度值和所述煤粉浓度的变化范围，所述检测结果用于反映所述浓度检测元件检测到的所述实际煤粉浓度值是否在所述煤粉浓度的变化范围内。
本发明实施例还提供了一种流化床气化炉，包括上述检测流化床气化炉煤粉流化均匀性的装置，其中，所述浓度检测元件安装在所述流化床气化炉1浓相区p内，所述气化剂流量检测元件3安装在所述流化床气化炉1的气化剂入口2处。
参照图5，本发明实施例还提供了流化床气化炉煤粉流化均匀性检测方法，所述检测方法包括：
s1、检测所述流化床气化炉的气化剂入口处的气化剂流量值和所述流化床气化炉浓相区所检测区域内的实际煤粉浓度值；
s2、根据所述气化剂流量值和所述实际煤粉浓度值输出反映所检测区域内的煤粉流化均匀性的检测结果。
示例的，所述气化剂流量值通过用于安装在所述流化床气化炉的气化剂入口处的气化剂流量检测元件检测得到。
示例的，所述实际煤粉浓度值通过用于安装在所述流化床气化炉浓相区内的浓度检测元件检测得到。
示例的，所述反映所检测区域内的煤粉流化均匀性的检测结果通过处理装置输出。其中，所述处理装置根据所述气化剂流量值反映出气化剂流量变化趋势，并确定所检测区域内煤粉浓度的变化范围；再根据所述实际煤粉浓度值和所述煤粉浓度的变化范围输出检测结果，所述检测结果用于反映所述实际煤粉浓度值是否在所述煤粉浓度的变化范围内。
本发明实施例提供的检测方法，首先利用气化剂流量检测元件检测通入流化床气化炉1内的气化剂流量值反映气化剂流量变化趋势，确定该流化床气化炉1运行的工艺阶段，由于不同的工艺阶段，气化剂流量变化趋势不同，根据气化剂流量变化趋势确定浓相区p内所检测区域内煤粉浓度的变化范围。
煤粉在具体沸腾流化时，位于流化床气化炉1内的浓度检测元件可检测得到检测区域的实际煤粉浓度值，将该检测区域的实际煤粉浓度值与所检测区域内煤粉浓度的变化范围比较，进而确定煤粉的流化均匀性，其中，具体确定过程为：若所述实际煤粉浓度值属于煤粉浓度的变化范围，则该所述浓相区内煤粉流化均匀；若所述实际煤粉浓度值不属于煤粉浓度的变化范围，则该所述浓相区内煤粉流化不均匀。
具体检测时，若图4中的相邻两个检测界面分别为低位检测界面4和高位检测界面5，当根据气化剂流量变化趋势确定该流化床气化炉1处于气化剂加量阶段，再根据气化剂加量阶段确定低位检测界面4上的浓度检测元件a处的煤粉浓度的变化范围为[a1，a2]，浓度检测元件b处的煤粉浓度的变化范围为[b1，b2],依次类推，浓度检测元件h处的煤粉浓度的变化范围为[h1，h2],当浓度检测元件a所检测得到的实际煤粉浓度值属于[a1，a2]时，说明浓度检测元件a处的煤粉流化均匀，浓度检测元件a所检测得到的实际煤粉浓度值不属于[a1，a2]时，说明浓度检测元件a处的煤粉流化不均匀，则对流化床气化炉1的工艺参数进行相应的调整，同时对低位检测界面4上其他浓度检测元件所检测的煤粉浓度值进行对比判断。
当根据气化剂流量变化趋势确定该气化炉处于气化剂平稳阶段，再确定高位检测界面5上的浓度检测元件a处的煤粉浓度的变化范围为[a1，a2],浓度检测元件b处的煤粉浓度的变化范围为[b1，b2],依次类推，浓度检测元件h处的煤粉浓度的变化范围为[h1，h2],位于低位检测界面4上的浓度检测元件b所检测得到的实际煤粉浓度值不属于[b1，b2]时,说明浓度检测元件b处的煤粉流化不均匀,再对与浓度检测元件b相邻的浓度检测元件c所检测的得到的实际煤粉浓度值与[c1，c2]比较，若浓度检测元件c所检测得到的实际煤粉浓度值不属于[c1，c2]时，说明煤粉流化不均匀现象已经扩散至浓度检测元件c处,再对位于浓度检测元件b上方的浓度检测元件b所检测的实际煤粉浓度值与[b1，b2]比较，若浓度检测元件b所检测得到的实际煤粉浓度值不属于[b1，b2]时，则说明煤粉流化不均匀现象已经扩散至浓度检测元件b处，若浓度检测元件b所检测得到的实际煤粉浓度值属于[b1，b2]时，则说明煤粉流化不均匀现象未扩散至浓度检测元件b处，利用目前煤粉的流化扩散状态调整相对应的工艺参数，保障整个气化炉的正常运行，从而延长气化炉的运行周期。
在本说明书的描述中，具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。