一種檢測Shell氣化爐爐渣臨界粘度溫度的裝置制造方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種檢測Shell氣化爐爐渣臨界粘度溫度的方法及裝置，所述的Shell煤炭氣化爐包括壓力殼，壓力殼內(nèi)設(shè)有氣化器壁圍成的氣化室，所述的方法包括：測量爐渣溫度，接收氣化器壁發(fā)出的振動信號并進行二階Daubechies小波分解，選取Hurst值小于0.5的小波頻段作為特征頻段，考察特征頻段的能量分率Rs隨爐渣溫度變化的關(guān)系曲線，當Rs快速減少并開始趨于零，此時所對應的溫度即為爐渣臨界粘度溫度。本發(fā)明方法不需另設(shè)振動源，振動信號是流體在運動過程中自身產(chǎn)生的，安全環(huán)保，測量簡單方便，測量誤差小。
【專利說明】一種檢測Shel I氣化爐爐渣臨界粘度溫度的裝置
[0001]本發(fā)明是申請日為“2010年12月15日”，申請?zhí)枮椤?01010588856.7”，發(fā)明名稱為“一種檢測Shell氣化爐爐渣臨界粘度溫度的方法及裝置”的分案申請。
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0002]本發(fā)明涉及煤炭氣化【技術(shù)領(lǐng)域】，尤其涉及一種檢測Shell煤炭氣化爐爐渣臨界粘度溫度的裝置。
【背景技術(shù)】
[0003]氣流床氣化爐因其煤種適應性較寬，碳轉(zhuǎn)化率、有效氣含量和冷煤氣效率均較高而備受人們關(guān)注，已成為煤氣化的首選技術(shù)，而Shell煤炭氣化爐(CN101885989A)是其中的代表爐型。
[0004]臨界粘度溫度作為氣化爐中一個重要的操作參數(shù)，它是氣化爐爐渣流動效果判斷的一個核心點，是考察氣化爐是否堵渣的一個重要參數(shù)。爐渣由真液態(tài)過渡到塑性狀態(tài)，往往在粘度曲線上產(chǎn)生明顯的折變，這是由于在折變點的溫度下，熔體突然有大量晶體析出的緣故。通常把這一折變點對應的溫度叫做臨界粘度溫度。爐渣的溫度低于臨界粘度溫度時，爐渣由液相轉(zhuǎn)化為兩相甚至多相，粘度迅速增加，流動性能急劇降低。因此，大量爐渣不能及時從下渣口排出，在氣化爐壁面積累，最后形成大渣塊，堵塞下渣口，使氣化爐無法正常工作。為了使氣化爐能順利排渣，其爐渣的粘度應該低于臨界粘度，其所對應的溫度為臨界粘度溫度。
[0005]從上世紀40年代以來，對于臨界粘度溫度的研究較多，但是對其的測量方法的研究則相對匱乏?，F(xiàn)有的測量方法主要為粘度曲線法。粘度曲線法通過在特定的高溫粘度計中測量爐渣的粘度-溫度曲線得到臨界粘度溫度，其優(yōu)點在于準確度高，但其缺點也相當明顯，不僅操作麻煩而且滯后嚴重，無法滿足工業(yè)在線測量爐渣臨界粘度溫度的要求。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明提供了一種檢測Shell煤炭氣化爐爐渣臨界粘度溫度的方法，該方法操作簡單，而且檢測結(jié)果可以實時獲得。
[0007]一種檢測Shell氣化爐爐渣臨界粘度溫度的方法，所述的Shell煤炭氣化爐包括壓力殼，壓力殼內(nèi)設(shè)有氣化器壁圍成的氣化室，所述的方法包括:
[0008]測量爐渣溫度，接收氣化器壁發(fā)出的振動信號并進行二階Daubechies小波分解，選取Hurst值小于0.5的小波頻段作為特征頻段，考察特征頻段的能量分率Rs隨爐渣溫度變化的關(guān)系曲線，當Rs快速減少并開始趨于零，此時所對應的溫度即為爐渣臨界粘度溫度。
[0009]一種檢測Shell煤炭氣化爐爐渣臨界粘度溫度的裝置，所述的Shell煤炭氣化爐包括壓力殼，壓力殼內(nèi)設(shè)有氣化器壁圍成的氣化室，所述的裝置包括:
[0010]溫度傳感器，測量爐渣溫度，并傳輸給信號處理裝置；
[0011]導波桿，一端伸入氣化器壁內(nèi)，另一端穿過壓力殼，用于傳導氣化器壁發(fā)出的振動信號;
[0012]傳感器，接收導波桿傳導的振動信號，
[0013]信號處理裝置，提取振動信號的特征頻段，繪制特征頻段的能量分率隨爐渣溫度變化的關(guān)系曲線。
[0014]所述的導波桿由金屬合金或陶瓷材料制成,所述的金屬合金為Pt/Rh合金、Pt/Ir合金或鎘鎳鐵合金，還可在外壁上設(shè)置氧化涂層或陶瓷層，所述的陶瓷材料為四氮化三硅或碳化硅。
[0015]本發(fā)明方法不需另設(shè)振動源，振動信號是流體在運動過程中自身產(chǎn)生的，安全環(huán)保，測量簡單方便，測量誤差小。
[0016]本發(fā)明裝置波桿安裝簡易方便，不會影響裝置內(nèi)部多相流體的運動或內(nèi)部的化學反應’反應靈敏，適用面廣。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0017]圖1為本發(fā)明裝置在Shell煤炭氣化爐中的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0018]圖2為本發(fā)明方法繪制的爐渣隨溫度變化的關(guān)系曲線；
[0019]圖3為利用現(xiàn)有方法繪制的爐渣隨溫度變化的關(guān)系曲線。
【具體實施方式】
[0020]如圖1所示，一種Shell煤炭氣化爐，該裝置的主體結(jié)構(gòu)與中國專利200580039681.1所公開燃料氣化裝置相同，它包括壓力殼1，壓力殼I的形狀縱向截面大致為橢圓形，其內(nèi)部氣壓為7?70bar，底部設(shè)有排出口 18，用于排出爐渣和水。
[0021]壓力殼I內(nèi)設(shè)有由氣化器壁4圍成的氣化室2,氣化器壁4為用于循環(huán)冷卻流體的膜式壁結(jié)構(gòu)，膜式壁結(jié)構(gòu)由多個水平設(shè)置的環(huán)形管組成。氣化室2上方設(shè)有燃燒器(圖中未不出)，其內(nèi)部設(shè)有4個噴嘴12,噴嘴12主要向氣化室輸送原料,原料主要包括水蒸氣、氧氣以及煤粉。
[0022]氣化器壁4底部為會聚壁部分14，會聚壁部分14會聚形成排渣口 5，排渣口 5下方設(shè)有與會聚壁部分14銜接的自由落體軌道10，自由落體軌道10下方設(shè)有內(nèi)置淬火液的渣池15，渣池底端形成漏斗6與排出口 18連通，渣池15與自由落體軌道10之間設(shè)有若干噴灑環(huán)7，將小顆粒爐渣沉降至渣池15的底部而排出。同時自由落體軌道壁面不僅包括允許冷卻流體通過的膜式壁結(jié)構(gòu)，還在其內(nèi)側(cè)設(shè)置了耐火材料。
[0023]從燃燒室出來的物料沿氣化器壁4流動，氣化器壁4上形成爐渣，尤其在會聚壁部分14形成爐渣層11，在氣化裝置運行時，大量的爐渣會從排渣口 5落入渣池內(nèi)部。
[0024]為了獲取氣化器壁4的振動信號，在壓力殼內(nèi)I設(shè)置了由四氮化三硅制成的導波桿3，導波桿一端穿入氣化器壁4，另一端穿過壓力殼I連接用于接收會聚壁部分14的振動信號的傳感器9，傳感器9可以是發(fā)射傳感器或加速傳感器，傳感器9將振動信號轉(zhuǎn)換為電信號傳輸給信號處理裝置；氣化室2內(nèi)還設(shè)有用于測量爐渣溫度的熱電偶，它將測量的溫度實時傳輸給信號處理裝置。
[0025]信號處理裝置提取振動信號的特征頻段，繪制特征頻段的能量分率隨爐渣溫度變化的關(guān)系曲線。為了提高信號強度，可以在傳感器和信號處理裝置之間設(shè)置信號放大器。為了減少數(shù)據(jù)處理量，信號處理前可以將傳感器的發(fā)出的模擬信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號。
[0026]本實施例中氣化爐直徑lm，下渣口直徑0.3m。將煤炭和含氧物流(氧氣、空氣、水蒸汽)注入氣化爐中以產(chǎn)生合成氣、爐渣等，采樣頻率為500kHz，信號處理裝置提取Hurst值小于0.5的小波頻段作為特征頻段，得到特征頻率隨爐渣溫度變化的關(guān)系曲線，總共測試了 3種煤炭樣品，具體結(jié)果如圖2所示。
[0027]同時將爐渣取出，應用傳統(tǒng)的粘度-溫度曲線方法測量其臨界粘度溫度，測量方法為測定粘度μ隨溫度T的變化，再以T為橫坐標，μ為縱坐標的直角坐標系中作圖，可得如圖3所示的曲線。
[0028]分析圖2和圖3的關(guān)系曲線，得到三種樣品的臨界粘度溫度如表1所示:
[0029]
【權(quán)利要求】
1.一種檢測Shell煤炭氣化爐爐渣臨界粘度溫度的裝置，所述的Shell煤炭氣化爐包括壓力殼，壓力殼內(nèi)設(shè)有氣化器壁圍成的氣化室，其特征在于，所述的裝置包括: 溫度傳感器，測量爐渣溫度，并傳輸給信號處理裝置； 導波桿，一端伸入氣化器壁內(nèi)，另一端穿過壓力殼，用于傳導氣化器壁發(fā)出的振動信號; 傳感器，接收導波桿傳導的振動信號； 信號處理裝置，提取振動信號的特征頻段，繪制特征頻段的能量分率隨爐渣溫度變化的關(guān)系曲線。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于:所述的導波桿由金屬合金或陶瓷材料制成。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的裝置，其特征在于:所述的金屬合金為Pt/Rh合金、Pt/Ir合金或鎘鎳鐵合金。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的裝置，其特征在于:所述的導波桿上設(shè)有氧化涂層或陶瓷層。
5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的裝置，其特征在于:所述的陶瓷材料為四氮化三硅或碳化硅。
【文檔編號】G01N25/04GK103472086SQ201310290586
【公開日】2013年12月25日 申請日期:2010年12月15日 優(yōu)先權(quán)日:2010年12月15日
【發(fā)明者】王靖岱, 汪兵, 宋迪, 黃正梁, 蔣斌波, 陽永榮, 樓佳明, 葉健, 朱子川, 王方 申請人:浙江大學, 杭州雙安科技有限公司