一种气化系统的制作方法

1.本发明属于煤气化领域，特别涉及一种劣质燃料的气化系统，尤其是用于劣质煤的气化系统。


背景技术：

2.气流床气化具有高效、洁净环保、容易大型化的特点，代表着当前煤气化技术发展的方向。
3.气流床采取连续进料，连续出料，且液态排渣的方式，生产过程中的物料成分波动和物料比例的波动都会影响装置生产的稳定性，严重情况会引起设备损坏。
4.入炉物料的波动主要体现在煤种变化引起的灰成分变化和含碳量变化，灰成分变化可能引起灰熔点、粘温特性的改变，含碳量的变化可能引起气化温度的变化，而粘温特性和气化温度对液态排渣气化非常关键。
5.对于优质的化工用煤，由于煤质稳定，只需确保供料系统连续稳定即可保证装置稳定，然而对于劣质燃料存在灰分高，灰熔点过高或者过低(粘温特性差)，成分多变等特点，其中成分的多变和粘温特性差对气流床气化影响较大，要求气化系统能够及时判断变化的存在并及时调节。
6.劣质煤气化由于系统容易工况波动，系统中部分位置容易出现烧蚀冲蚀等故障，故障发现不及时容易造成安全事故。


技术实现要素：

7.鉴于现有技术中存在的上述问题，本发明提供了一种能够及时获知运行工况的变化，发现关键位置的异常状态且能够避免关键部件损坏的适用于劣质燃料的气化系统。
8.为实现上述目的，本发明实施例采用的技术方案是：
9.一方面提供一种气化系统，包括炉壳，其特征在于，其还包括设于所述炉壳内的：气化反应装置，用于生成高温粗合成气，其包括原料入口、气化反应室；快速降温装置，用于快速降低高温粗合成气的温度，其包括自上而下彼此连通的具有高温粗合成气出口的渣口段和冷却通道部段，所述快速降温装置通过所述渣口段与所述气化反应装置连通；降温分离装置，用于通过水浴洗涤降温及分离高温粗合成气，其包括部分浸入冷却液中的合成气导管组件和合成气出口管；其中，所述合成气导管组件的两端分别与所述冷却通道部段和所述合成气出口管连通，所述合成气出口管的一端伸出至所述炉壳的外部；其中，在所述降温分离装置、所述渣口段及靠近所述炉壳的内壁之间形成一降温分离空间；多个测温点，其包括：布置于所述气化反应室的水冷壁的水冷壁测温点；布置于所述冷却通道部段的外壁上的外壁测温点；布置于所述降温分离空间上方并在所述渣口段的锥盘上的降温分离空间测温点及布置于所述合成气出口管内的出口管测温点；每个所述测温点均对应设有一具有柔性导线的测温热偶；基于多个所述测温点测量的温度，以调节当前运行工况、物料配比以及使所述气化系统处于高效、安全状态。
10.在本公开的一些实施例中，所述气化系统还包括多个取压口，所述取压口分布于所述原料入口、靠近所述降温分离空间的炉壳和所述合成气出口管；每个所述取压口对应设有测压单元；基于多个所述取压口的压力值之间的差值，获得高温粗合成气出口压差，以避免所述渣口段堵渣及错误信号的干扰。
11.在本公开的一些实施例中，在所述水冷壁的内壁沿所述气化反应室的中心线的长度方向设置至少两层测温层，所述测温层分布有多个所述测温点。
12.在本公开的一些实施例中，所述水冷壁涂覆有由焊接锚固钉和耐火料组成的复合层，所述水冷壁测温点包括设于复合层的复合层第一测温点和复合层第二测温点；所述复合层第一测温点和所述复合层第二测温点分布于所述复合层内并分别靠近复合层的两侧；其中，在所述水冷壁的剖面上，所述复合层第一测温点靠近所述气化反应室的中心线；所述复合层第二测温点远离所述气化反应室的中心线。
13.在本公开的一些实施例中，在所述水冷壁的剖面上，相邻的两个所述复合层第一测温点之间分布有两个所述复合层第二测温点。
14.在本公开的一些实施例中，将布置在所述复合层第一测温点与布置在其两侧的所述复合层第二测温点上对应的测温热偶的柔性导线汇集在一起，并仅通过对应的所述炉壳的一侧壁通孔与所述炉壳的外部连接。
15.在本公开的一些实施例中，所述合成气导管组件包括由内至外同心布置的第一合成气导管、第二合成气导管和第三合成气导管；通过所述第一合成气导管的内腔和相邻管之间的环隙空腔形成传输通道，且所述传输通道的两端分别与所述冷却通道部段和所述合成气出口管连通。
16.在本公开的一些实施例中，所述合成气导管组件还包括冷却介质入口管，其伸入所述环隙空间，用于提供冷却液；所述冷却通道部段的外壁上的外壁测温点布置至少不少于所述冷却介质入口管的数量。
17.另一方面，本发明还提供一种用于所述的气化系统的控制方法，所述控制方法包括如下步骤：获取测温热偶在所述测温点采集的温度值；当所述温度值不满足预设条件时，及时改变物料配比及调整运行工况当危害设备安全时停车。
18.在本公开的一些实施例中，所述的气化系统的控制方法还包括：获取压力传感器在所述原料入口、所述降温分离装置和所述合成气出口管的取压口对应采集的第一压力值、第二压力值和第三压力值，并计算所述第二压力值、所述第三压力值和所述第一压力值之间的压力差值；根据所述压力差值，得出所述气化系统的所述合成气出口管的实时气压差值；当所述实时气压差值不满足预设条件时，及时改变物料配比及调整运行工况当危害设备安全时停车。
19.与现有技术相比较，本发明的有益效果在于：
20.本发明实施例的气化系统，能够获得如下有益效果。
21.1、通过合理的测点布置，使得本发明实施例的气化系统能够适用于灰分高、灰熔点过高或者过低(粘温特性差)及成分多变等特点的劣质燃料，并使所述气化系统实现安全、稳定和高效运行。
22.2、通过在气化反应室的不同位置布置多个测温点，能够及时获得炉内工况变化，在指导壁面挂渣保护水冷壁的同时也能够保证炉内处于合理的气化温度，实现安全高效运
行。
23.3、通过在快速降温装置的渣口段的锥盘上设置多点测温，能够及时获知快速降温装置的异常工况，又能够有效避免降温冷却介质对测温的影响，有效的提高装置的安全性，减少非计划停车。
24.4、合成气出口管的合成气出口通过炉内和出口管内的组合监测方式能够及时有效获得所述气化系统的异常工况，特别是有效避免高温对壳体的危害，有利于气化系统整体的安全。
25.5、通过三点测压方式获得高温粗合成气出口的运行状态，能够及时发现堵渣且能够有效排除错误信号的干扰。
附图说明
26.图1为本发明实施例的气化系统的结构示意图；
27.图2为图1中a-a方向的剖面图；
28.图3为图1中i方向的放大图；
29.图4为图1中ii方向的放大图。
30.附图标记说明
31.1-炉壳，2-第一合成气导管，3-第二合成气导管，4-第三合成气导管，
32.5-外壁测温点，6取压口，7-水冷壁，8-复合层，9-复合层第一测温点，
33.10-原料入口，11-复合层第二测温点，12-降温分离空间测温点，
34.13-出口管测温点，14-合成气出口管，15-高温粗合成气出口，
35.16-快速降温装置，17-冷却介质入口管，18-冷却通道部段，
36.19-气化反应室，20-中心线，21-降温分离空间，22-渣口段，
37.23-环隙空腔
具体实施方式
38.下面，结合附图对本发明的具体实施例进行详细的描述，但不作为本发明的限定。为使本领域技术人员更好的理解本公开的技术方案，下面结合附图和具体实施方式对本公开作详细说明。下面结合附图和具体实施例对本公开的实施例作进一步详细描述，但不作为对本公开的限定。
39.本公开使用的所有术语(包括技术术语或者科学术语)与本公开所属领域的普通技术人员理解的含义相同，除非另外特别定义。还应当理解，在诸如通用字典中定义的术语应当被解释为具有与它们在相关技术的上下文中的含义相一致的含义，而不应用理想化或极度形式化的意义来解释，除非这里明确地这样定义。
40.对于相关领域普通技术人员已知的技术、方法和设备可能不作详细讨论，但在适当情况下，所述技术、方法和设备应当被视为说明书的一部分。
41.为满足将灰分高、灰熔点过高或者过低及成分多变等特点的劣质燃料作为入炉物料，并使所述气化系统能够在劣质燃料进行气化过程中安全、稳定和高效运行的要求。
42.特别地，在本公开实施例中提供一种的气化系统，参见图1，其包括炉壳1，所述气化系统还包括设于炉壳1内的：气化反应装置，用于生成高温粗合成气，其包括原料入口10、
气化反应室19；快速降温装置16，用于快速降低高温粗合成气的温度，其包括自上而下彼此连通的具有高温粗合成气出口15的渣口段22和冷却通道部段18，快速降温装置16通过渣口段22与所述气化反应装置连通；降温分离装置，用于通过水浴洗涤降温及分离高温粗合成气，其包括部分浸入液态的冷却液中的合成气导管组件和合成气出口管14；其中，所述合成气导管组件的两端分别与所述冷却通道部段18和合成气出口管14连通，合成气出口管14的一端伸出至炉壳1的外部；其中，在所述降温分离装置、渣口段22及靠近炉壳1的内壁之间形成一降温分离空间21；多个测温点，其包括：布置于气化反应室19的水冷壁7的水冷壁测温点；布置于冷却通道部段18的外壁上的外壁测温点5；布置于降温分离空间21上方并在渣口段22的锥盘上的降温分离空间测温点12及布置于合成气出口管14内的出口管测温点13；每个所述测温点均对应设有一具有柔性导线的测温热偶；基于多个所述测温点测量的温度，以调节当前运行工况、物料配比以及使所述气化系统处于高效、安全状态。
43.本发明实施例的气化系统在上述设计方案的基础上，能够及时获得气化反应室19内工况变化，同时还能确保气化反应室19内的气化原料始终处于合理的气化温度反应条件下，进而使气化反应能够正常高效运行。另外，还能够及时获得快速降温装置16的当前工况，有效避免降温冷却介质对测温的影响，提高气化系统的安全性，减少非计划停车。在本实施例中，通过获得气化系统的温度分布还能够有效避免高温对壳体的危害，有利于气化系统自身安全。
44.在一些实施例中，参见图1，所述气化系统还包括多个取压口6，取压口6分布于原料入口10、靠近所述降温分离空间21的炉壳1和合成气出口管14；每个取压口6对应设有测压单元；基于多个取压口6的压力值之间的差值，获得高温粗合成气出口15压差，以避免渣口段22堵渣及错误信号的干扰。
45.在一些实施例中，参见图1，在水冷壁7的内壁沿气化反应室19的中心线20的长度方向设置至少两层测温层，所述测温层分布有多个所述测温点。特别地，沿气化反应室19的中心线20的长度方向上，同一高度的测温层周向均布多个测温点。例如，优选地，所述测温层设置为3至5层；优选地，对应每层设置8-12个测温点，具体设置方式可根据现场应用场景做相应的调整，在此不做限定。通过上述设置方式，能够更加精准地获得当前气化反应室19的温度分布情况，避免由于设置测温点分布不均匀导致可能出现发生误判情况。
46.在一些实施例中，参见图2至图4，由水冷壁7围成的气化反应室19用于进行气化原料的高温气化反应。在此，为提高在高温下气化反应的安全性，特别地，水冷壁7涂覆有由焊接锚固钉和耐火料组成的复合层8，所述水冷壁测温点包括设于复合层8的复合层第一测温点9和复合层第二测温点11；复合层第一测温点9和复合层第二测温点11分布于复合层8内并分别靠近复合层8的两侧；其中，在所述水冷壁7的剖面上，复合层第一测温点9靠近气化反应室19的中心线20；复合层第二测温点11远离气化反应室19的中心线20。由此，通过布置在复合层第一测温点9和复合层第二测温点11上的测温热偶，能够直接获得气化反应室19内温度分布的实际情况，并根据温度分布获得气化反应室19的内壁挂渣情况，由此使得操作者可根据不同情况迅速判断气化反应室19的工况变化，实时掌握当前的气化系统的运行状态，并及时调整物料配比。另外，在本实施例中，水冷壁7采用螺旋管或者竖管构成，具体设置还可根据实际应用场景下气化反应室19的设计温度，在设计之初做相应的调整，以满足不同高温气化反应的需求，具体的调整方案在此不做进一步限定。
47.在此需要说明的是，在本发明实施例的应用场景中，参与气化反应的主体是由劣质燃料经加工后得到的气化原料，由于劣质燃料具有灰分高、灰熔点过高或者过低的特点，特别是，在灰熔点过低的情况下，气化原料的粘温特性差，导致在气化反应室19进行气化反应过程中容易发生挂渣的情况，如果长时间不做相应调整，气化反应室19存在巨大的风险，因此，通过设置上述的复合层第一测温点9和复合层第二测温点11，使得位于两个不同位置测温点上的测温热偶能够最大限度接近渣层，及时获得炉内的温度分布情况，并在此基础上，准确判断气化反应室19的内壁的挂渣情况,操作人员据此能够迅速判断炉内工况变化并相应地做出准确反应，及时调整物料配比，可见，通过本实施例，在气化反应正常进行的同时，能够确保所述气化系统的安全。
48.在一些实施例中，参见图2，在水冷壁7的剖面上，相邻的两个复合层第一测温点9之间分布有两个复合层第二测温点11，由此能够更进一步地精准获得气化反应室19内的温度变化，获得挂渣情况及当前水冷壁7的温度分布情况，由此确保气化反应室19内气化反应的顺畅进行。另外，在本实施例中，还可以针对复合层第一测温点9和复合层第二测温点11的数量及对应比例关系做相应限定，具体可根据实际气化系统的应用场景做相应的调整，在此不做进一步限定。
49.在一些实施例中，参见图2，将布置在复合层第一测温点9与布置在其两侧的复合层第二测温点11的测温热偶的柔性导线汇集在一起，并仅通过对应的炉壳1的一侧壁通孔(图中未示出)与炉壳1的外部连接。由于所述气化系统是在高温高压的高危环境下运行的，对炉壳1的强度的特性具有非常高的要求，因此，在设置较多复合层第一测温点9和复合层第二测温点11的情况下，必然需要对应地在炉壳1的壳体上开设相同数量的侧壁通孔，然而，这样的设置也会带来潜在的风险，即炉壳1的壳体上开设过多的侧壁通孔必然导致炉壳1的强度受到应力影响，因此，在本实施例中，将复合层第一测温点9与布置在其两侧的复合层第二测温点11上对应的测温热偶的柔性导线汇集在一起作为一组，并仅通过炉壳1的一侧壁通孔与外部连接，极大减少了在炉壳1上设置侧壁通孔的数量，大大降低炉壳1受到的应力影响，由此确保炉壳1的强度，满足所述气化系统运行的安全要求。
50.在一些实施例中，参见图1，所述合成气导管组件包括由内至外同心布置的第一合成气导管2、第二合成气导管3和第三合成气导管4；通过所述第一合成气导管2的内腔和相邻管之间的环隙空腔23形成传输通道，且所述传输通道的两端分别与冷却通道部段18和合成气出口管14连通；通过该设计方式能够在快速降低合成气温度的前提下，高效完成粗合成气的降温分离。
51.在一些实施例中，参见图1，所述合成气导管组件还包括冷却介质入口管17，其伸入所述环隙空间，用于提供冷却液；冷却通道部段18的外壁上的外壁测温点5布置至少不少于所述冷却介质入口管17的数量，由此，可监测传输通道中不同位置上的当前的温度分布情况，特别是，冷却介质入口管17的冷却介质进入时的温度情况，为对应的操作做好准备。
52.另一方面，本发明还提供一种用于所述的气化系统的控制方法，所述控制方法包括如下步骤：获取测温热偶在所述测温点采集的温度值；当所述温度值不满足预设条件时，及时改变物料配比及调整运行工况当危害设备安全时停车。通过与预设条件对比，操作者能够获得当前气化系统运行是否符合安全等相关条件，一旦出现与预设条件不符合的情况发生，操作者能够及时获得相关信息，并作出实时反应，避免发生危险。
53.在一些实施例中，所述的气化系统的控制方法还包括：获取压力传感器在所述原料入口10、所述降温分离装置和所述合成气出口管14的取压口6对应采集的第一压力值、第二压力值和第三压力值，并计算所述第二压力值、所述第三压力值和所述第一压力值之间的压力差值；根据所述压力差值，得出所述气化系统的所述合成气出口管14的实时气压差值；当所述实时气压差值不满足预设条件时，及时改变物料配比及调整运行工况当危害设备安全时停车，通过三个点的压力值之间两两压力差值能够快速判断高温粗合成气出口15压差，有效排除因粗合成气出口堵塞导致的错误判断，进一步确保气化系统运行的安全性。
54.此外，尽管在此描述了说明性的实施例，但是范围包括具有基于本公开的等效要素、修改、省略、组合(例如，跨各种实施例的方案的组合)、调整或变更的任何和所有实施例。权利要求中的要素将基于权利要求中使用的语言进行宽泛地解释，而不限于本说明书中或在本技术的存续期间描述的示例。此外，所公开的方法的步骤可以以任何方式进行修改，包括通过重新排序步骤或插入或删除步骤。因此，意图仅仅将描述视为例子，真正的范围由以下权利要求及其全部等同范围表示。
55.以上描述旨在是说明性的而非限制性的。例如，上述示例(或其一个或多个方面)可以彼此组合使用。在阅读以上描述之后，例如本领域普通技术人员可以使用其他实施例。而且，在以上详细描述中，可以将各种特征组合在一起以简化本公开。这不应被解释为意图未请求保护的公开特征对于任何权利要求是必不可少的。因此，以下权利要求作为示例或实施例结合到具体实施方式中，其中每个权利要求自身作为单独的实施例，并且可以预期这些实施例可以以各种组合或置换彼此组合。应参考所附权利要求以及这些权利要求所赋予的等同物的全部范围来确定本发明的范围。