一种粉煤气化炉安全控制机构

摘要

本发明涉及到一种粉煤气化炉安全控制机构，包括气化炉壳体、合成气冷却器壳体和汽包，气化炉水冷壁设置在气化炉壳体内，合成气冷却器蒸汽发生器设置在合成气冷却器壳体内，所述的汽包内设有汽包隔板将汽包分隔为两个室，即汽包气化炉蒸汽分离室和汽包合成气冷却器蒸汽分离室；其特征在于，从所述汽包气化炉蒸汽分离室出来的蒸汽管线上安装有用于测量气化炉水冷壁蒸汽产量、能直接反映气化炉内件操作状况的蒸汽流量计；所述的蒸汽流量计可以连接安全联锁系统。与现有技术相比，本发明能够直观、及时地检测到气化炉水冷壁的温度变化情况，并且在蒸汽流量达到联锁值时，能够及时切断反应物流供给，避免气化炉操作状况进一步恶化。

权利要求

1.一种粉煤气化炉安全控制机构，包括气化炉壳体(1)、合成气冷却器壳体(4)和汽包(2)，气化炉水冷壁(5)设置在气化炉壳体(1)内，合成气冷却器蒸汽发生器(6)设置在合成气冷却器壳体(4)内，所述的汽包(2)内设有汽包隔板(7)将汽包(2)分隔为两个室，即汽包气化炉蒸汽分离室(18)和汽包合成气冷却器蒸汽分离室(19)；

外界锅炉水通过管线(17)进入汽包(2)，换热温度升高至水饱和温度后通过管线(8)进入锅炉循环水泵(3)加压后分别进入管线(9)和管线(10)，然后分别进入气化炉水冷壁(5)和合成气冷却器的蒸汽发生器(6)；从气化炉水冷壁(5)和合成气冷却器蒸汽发生器(6)出来的汽水混合物分别通过管线(11)和管线(12)进入汽包气化炉蒸汽分离室(18)和汽包合成气冷却器蒸汽分离室(19)进行汽水分离；从汽包气化炉蒸汽分离室(18)出来的蒸汽和从汽包合成气冷却器蒸汽分离室(19)出来的蒸汽分别由管线(13)和管线(14)输送至汇合点；

其特征在于，从所述汽包气化炉蒸汽分离室出来的蒸汽管线(13)上安装有用于测量气化炉水冷壁蒸汽产量、能直接反映气化炉内件操作状况的蒸汽流量计(15)；所述的蒸汽流量计(15)连接安全联锁系统。

2.根据权利要求1所述的粉煤气化炉安全控制机构，其特征在于所述的蒸汽流量计(15)有三路测量信号经变送后送入安全联锁系统，经安全联锁系统进行三取二联锁判断后进行安全联锁操作。

说明书

一种粉煤气化炉安全控制机构

技术领域

[0001] 本发明涉及到一种粉煤气化炉安全控制机构。

背景技术

[0002] 在带有水冷壁的粉煤气化炉中，因气化炉的气化温度大都在1500℃以上，中心温度更高达1800℃～2000℃，如此高的温度，没有合适的测温元件来直接测量气化炉温度。目前气化炉温度的测量是通过在气化炉下游在线测量合成气组分、以及气化炉和废锅蒸汽产量、激冷气流量、温度等一系列参数后通过计算间接得到。在上述测量项目中，以合成气组分测量最为关键、也最缓慢滞后；这是因为合成气自气化炉反应室，需要经过气化炉废热锅炉、飞灰过滤器、洗涤塔、以及上述设备间的连接管道，才能到大达洗涤塔出口管线取样点，经过上述路径所需时间通常不小于1分种；自取样点取样后再经过冷却器冷却、连接管道到达在线色谱分析仪，经过分析仪分析得到数据再传至DCS进行计算。一般估计，测量滞后时间在6分钟以上。也就是说，在中控室DCS监控画面中看到的气化炉温度实际上至少是6分钟以前的温度。在气化炉稳定操作的情况下，气化炉气化温度基本变化不大，计算的气化温度能反映气化炉操作实际温度，能给操作员提供操作参考。但在气化炉负荷波动较大、或煤种变化较大、或氧煤比失衡情况下，间接计算的气化炉反应室温度与实际反应室温度差别较大，已不能作为操作员进行判断的依据。

[0003] 正常操作时气化炉水冷壁有渣层，可以采用“以渣抗渣”的方法来保护水冷壁。炉温在正常范围内时，水冷壁的渣层厚度是一定的。但炉温超出正常操作温度范围或者由于煤种的变化等原因导致渣层部分熔融、渣层变薄到一定程度后，水冷壁就有被烧穿的危险。局部水冷壁烧穿后，导致水冷壁中的水大量喷入气化炉，造成沿水冷壁向下流动的熔融渣淬冷、结块，甚至发生堵塞下渣口的恶性工况，最后导致联锁停车。显然停车后的清渣、补修水冷壁、重新开车将耗费极大人力、物力、财力，造成企业巨大经济损失。

[0004] 从以上论述可知，气化炉的炉温测量显然是至关重要的。但是目前技术中，气化炉炉温不能直接测量，间接测量通过计算得到的气化炉反应室温度滞后又不够准确。

发明内容

[0005] 本发明所要解决的技术问题是针对现有技术的现状提供一种能够直接、即时反映气化炉反应室温度变化的粉煤气化炉安全控制机构。

[0006] 本发明所要解决的另一个技术问题是提供一种根据能够在粉煤气化炉内温度变化异常的情况下紧急停车的粉煤气化炉安全控制机构。

[0007] 本发明解决上述技术问题所采用的技术方案为：该粉煤气化炉安全控制机构，包括气化炉壳体、合成气冷却器壳体和汽包，气化炉水冷壁设置在气化炉壳体内，合成气冷却器蒸汽发生器设置在合成气冷却器壳体内，所述的汽包内设有汽包隔板将汽包分隔为两个室，即汽包气化炉蒸汽分离室和汽包合成气冷却器蒸汽分离室；

[0008] 外界锅炉水通过管线进入汽包，换热温度升高至水饱和温度后通过管线进入锅炉循环水泵加压后分别进入管线和管线，然后分别进入气化炉水冷壁和合成气冷却器的蒸汽发生器；从气化炉水冷壁和合成气冷却器蒸汽发生器出来的汽水混合物分别通过管线和管线进入汽包气化炉蒸汽分离室和汽包合成气冷却器蒸汽分离室进行汽水分离；从汽包气化炉蒸汽分离室出来的蒸汽和从汽包合成气冷却器蒸汽分离室出来的蒸汽分别由管线和管线输送至汇合点；

[0009] 其特征在于，从所述汽包气化炉蒸汽分离室出来的蒸汽管线上安装有用于测量气化炉水冷壁蒸汽产量、能直接反映气化炉内件操作状况的蒸汽流量计。

[0010] 为了提高装置运行的自动化，使所述的蒸汽流量计能够发挥其实时检测、即时反馈的作用，所述的蒸汽流量计可以连接安全联锁系统。

[0011] 较好的，为提高系统操作的可靠性、减少由仪表故障造成的误动作，所述的蒸汽流量计可以设置有三路测量信号经变送后送入安全联锁系统，经安全联锁系统进行三取二联锁判断后进行安全联锁操作。

[0012] 与现有技术相比，本发明在汽包的气化炉蒸汽分离室的管线上设置了蒸汽流量计，当气化炉反应室水冷壁渣层变薄时，气化炉反应室水冷壁传热加剧，蒸汽产量明显加大，此过程反应迅速、灵敏可靠；同时，本发明将在汽包出口反映气化炉蒸汽产量的流量参数引入和安全联锁系统，在气化炉反应室温度升高渣层变薄时，汽包出口反映气化炉温度的蒸汽流量加大，在达到联锁值时，及时切断反应物流供给，避免气化炉操作状况进一步恶化、直至水冷壁烧穿恶性事故的发生。

附图说明

[0013] 图1为本发明实施例中的工艺流程示意图；

[0014] 图2为本发明实施例中蒸汽流量计与安全联锁系统的连接关系图。

具体实施方式

[0015] 以下结合附图实施例对本发明作进一步详细描述。

[0016] 如图1所示，该粉煤气化炉安全控制机构包括气化炉壳体1、合成气冷却器壳体4和汽包2，气化炉水冷壁5设置在气化炉壳体1内，合成气冷却器蒸汽发生器6设置在合成气冷却器壳体4内，所述的汽包2内设有汽包隔板7将汽包2分隔为两个室，即汽包气化炉蒸汽分离室18和汽包合成气冷却器蒸汽分离室19；

[0017] 外界锅炉水通过管线17进入汽包2，换热温度升高至水饱和温度后通过管线8进入锅炉循环水泵3加压后分别进入管线9和管线10，然后分别进入气化炉水冷壁5和合成气冷却器的蒸汽发生器6；从气化炉水冷壁5和合成气冷却器蒸汽发生器6出来的汽水混合物分别通过管线11和管线12进入汽包气化炉蒸汽分离室18和汽包合成气冷却器蒸汽分离室19进行汽水分离；从汽包气化炉蒸汽分离室18出来的蒸汽和从汽包合成气冷却器蒸汽分离室19出来的蒸汽分别由管线13和管线14输送至汇合点；从所述汽包气化炉蒸汽分离室出来的蒸汽管线13上安装有用于测量气化炉水冷壁蒸汽量的蒸汽流量计15。

[0018] 如图2所示，由于蒸汽流量计15能直接反映气化炉内件的操作状况，特别是反映气化炉水冷壁渣层的变化情况，所以本实施例将蒸汽流量计15引入安全联锁系统。

[0019] 安全联锁系统又叫紧急停车系统简称ESD(EMERGENCY SHUT DOWN)，其独立系统中的DCS单独设置。连接安全联锁系统的工艺变量主要有汽包液位值、锅炉循环水量、气化炉环隙温度、气化压力等工艺参数，均由现场仪表测量后送入安全联锁系统，由安全联锁系统根据其内预先设定的初始值对传输过来的数据进行比对判断，然后根据对比结果决定是否发送命令到相关设备。安全联锁系统是关系到设备安全、系统安全重要环节。如图2所示，为提高系统的可靠性、减少仪表故障造成的误动作，本实施例将同一蒸汽测量点的三路流量信号FTA/B/C，测量变送为4～20mA的电信号，然后送至ESD系统，在ESD中与设定好的蒸汽流量联锁值比对，然后进行三取二表决判断，当有二个流量条件满足时，再经过延时5S，以确认流量稳定，条件满足时，联锁动作，执行预定的停车动作和程序，ESD即直接发送命令至现场关系到安全的相关自控阀门，如进料阀、出料阀等，将相关自控阀门切至合适安全位置，同时发命令至DCS，执行预先设置的停车或紧急停车程序。

[0020] 图2中，注：FTA/B/C为流量信号；HH表示流量高高；FIHH表示流量高高联锁；2of3为三取二表决；t1表示延时时间；＞表示判断器；＞＝1表示只要一个条件满足即执行联锁。

[0021] 这样在气化炉操作恶劣时，该粉煤气化炉安全控制机构能够及时联锁停车，有效保护气化炉水冷壁。