一种多通道喷嘴的料浆和氧气进料控制方法
技术领域
本发明属于料浆和氧气进料控制技术领域,尤其是涉及一种多通道喷嘴的料浆和氧气进料控制方法。
背景技术
多元料浆气化就是将是石油焦、石油沥青、煤、重油、石油加工过程的各种固体残渣及残液等,并添加合适的添加剂制备出合格的气化料浆,然后在高温、高压条件下和氧气反应生成CO、H2为主成分的合成气。目前,气化制备合成气的过程中存在的一个突出问题是现有气化装置最大可以做到2000吨/天的投煤量,而制约气化技术大型化的一个重要因素就是料浆输送以及雾化问题。料浆因其自身特性特殊,粘度大,易沉淀,易堵塞等问题,料浆就会存在沉积和后续雾化不均、转化率低下等问题;这就需要我们开发出一种大投煤量多原料的气化技术,而这种大投煤量的多原料的气化技术就需要一种配套的进料控制方法来达到精确控制氧气和料浆或者其他含碳氢原料燃烧物的比例。因此,现如今缺少一种多通道喷嘴的料浆和氧气进料控制方法,料浆流量比单通道料浆进料可以扩大1.2~2倍,并且雾化更均匀,燃烧更充分;另外料浆进料可以多元化,将除煤浆外其他含碳氢物料作为制浆原料再次利用,更加环保,同时避免了与煤浆共同制浆带来的混合不均匀、输送不流畅等问题,
发明内容
本发明所要解决的技术问题在于针对上述现有技术中的不足,提供一种多通道喷嘴的料浆和氧气进料控制方法,其方法步骤简单、设计合理且实现方便、使用效果好,料浆流量比单通道料浆进料可以扩大1.2~2倍,并且雾化更均匀,燃烧更充分;另外料浆进料可以多元化,将除煤浆外其他含碳氢物料作为制浆原料再次利用,更加环保,同时避免了与煤浆共同制浆带来的混合不均匀、输送不流畅等问题,实用性强。
为解决上述技术问题,本发明采用的技术方案是:一种多通道喷嘴的料浆和氧气进料控制方法,该方法所采用的装置包括多通道喷嘴和控制模块,所述多通道喷嘴包括喷嘴、设置在喷嘴上的料浆输送机构和氧气输送机构,所述料浆输送机构包括料浆通道、料浆流量检测模块和料浆输送调节机构,所述料浆通道包括中心氧料浆通道和环氧料浆通道,所述氧气输送机构包括氧气总通道与氧气总通道连接的中心氧气通道、中环管氧气通道和外环管氧气通道,所述控制模块包括控制器以及与控制器相接的显示屏和报警器,所述中心氧气通道上设置有第一调节阀和第一氧气分流量检测单元,所述中环管氧气通道上设置有第二调节阀和第二氧气分流量检测单元,所述外环管氧气通道上设置有第三调节阀和第三氧气分流量检测单元,所述氧气总通道上设置有氧气总体积流量检测单元、氧气总温度检测单元和氧气总压力检测单元,所述料浆流量检测模块、第一氧气分流量检测单元、第二氧气分流量检测单元、第三氧气分流量检测单元、氧气总体积流量检测单元、氧气总温度检测单元和氧气总压力检测单元的输出端均与控制器连接,所述料浆输送调节机构、第一调节阀、第二调节阀和第三调节阀均由控制器进行控制,其他特征在于,该方法包括以下步骤:
步骤一、检测数据的获取及传输:
步骤101、在料浆输送的过程中,所述料浆流量检测模块对所述料浆通道的料浆总质量流量进行检测,并将检测到的料浆总质量流量测量值发送至控制器;
步骤102、在氧气输送的过程中,氧气总体积流量检测单元对氧气总通道内的氧气总体积流量进行检测,并将检测到的氧气总体积流量发送至控制器,氧气总温度检测单元对氧气总通道内的氧气总温度进行检测,并将检测到的氧气总温度发送至控制器,氧气总压力检测单元对氧气总通道内的氧气总压力进行检测,并将检测到的氧气总压力发送至控制器;
步骤二、料浆总通道和氧气总通道的数据处理与控制:
步骤201、控制器根据公式
得到氧气总体积流量补偿值F
y;其中,P
i表示氧气总压力检测单元检测到的氧气总压力,T
i表示氧气总温度检测单元检测到的氧气总温度,P
b表示补偿基准压力,T
b表示补偿基准温度;
步骤202、控制器根据公式Fc=Fy×α,得到氧气总体积流量测量值Fc;其中,α表示氧气的体积纯度;
步骤203、控制器调取差值比较器对接收到的料浆总质量流量测量值与料浆总质量流量设定值进行差值比较得到料浆偏差值,控制器调用PI调节模块将料浆偏差值进行处理,对所述料浆输送调节机构的输送流量进行调节,直至料浆总质量流量检测值维持在料浆总质量流量设定值;
同时,控制器调取差值比较器对接收到的氧气总体积流量测量值Fc与氧气流量总设定值进行差值比较得到氧气偏差值,控制器调用PI调节模块将氧气偏差值进行处理,得到氧气总控制阀的开度,直至氧气总体积流量测量值维持在氧气总体积流量设定值;
步骤三、料浆分通道和氧气分通道的流量的控制:
步骤301、根据氧气总体积流量设定值得到中心氧气通道的氧气分流量设定值、中环管氧气通道的氧气分流量设定值和外环管氧气通道的氧气分流量设定值;其中,中心氧气通道的氧气分流量设定值为氧气总体积流量设定值的5%~10%、中环管氧气通道的氧气分流量设定值为氧气总体积流量设定值的35%~45%和外环管氧气通道的氧气分流量设定值为氧气总体积流量设定值的45%~60%;
步骤302、在输送氧气的过程中,第一氧气分流量检测单元对中心氧气通道内的流量进行检测,并将测到的第一氧气分流量测量值发送至控制器,第二氧气分流量检测单元对中环管氧气通道内的流量进行检测,并将测到的第二氧气分流量测量值发送至控制器,第三氧气分流量检测单元对外环管氧气通道内的流量进行检测,并将测到的第三氧气分流量测量值发送至控制器;
步骤303、控制器调取差值比较器对接收到的第一氧气分流量测量值与中心氧气通道的氧气分流量设定值进行差值比较得到第一氧气分流量偏差值,控制器调用PI调节模块将第一氧气分流量测量值偏差值进行处理,得到第一调节阀的开度,直至第一氧气分流量测量值维持在中心氧气通道的氧气分流量设定值;
控制器调取差值比较器对接收到的第二氧气分流量测量值与中环管氧气通道的氧气分流量设定值进行差值比较得到第二氧气分流量偏差值,控制器调用PI调节模块将第二氧气分流量测量值偏差值进行处理,得到第二调节阀的开度,直至第二氧气分流量测量值维持在中环管氧气通道的氧气分流量设定值;
控制器调取差值比较器对接收到的第三氧气分流量测量值与外环管氧气通道的氧气分流量设定值进行差值比较得到第三氧气分流量偏差值,控制器调用PI调节模块将第三氧气分流量测量值偏差值进行处理,得到第三调节阀的开度,直至第三氧气分流量测量值维持在外环管氧气通道的氧气分流量设定值。
上述的一种多通道喷嘴的料浆和氧气进料控制方法,其特征在于:所述中心氧料浆通道和环氧料浆通道的输入端接有料浆总通道,所述料浆流量检测模块包括设置在料浆总通道上的第一料浆总流量检测单元、第二料浆总流量检测单元和第三料浆总流量检测单元,所述料浆输送调节机构包括设置在料浆总通道上的高压料浆总泵和驱动高压料浆总泵的总电机,所述第一料浆总流量检测单元、第二料浆总流量检测单元和第三料浆总流量检测单元的输出端均与控制器相接,所述总电机由控制器进行控制;
步骤101中获取料浆总质量流量测量值的具体过程如下:
步骤1011、在料浆输送的过程中,第一料浆总流量检测单元、第二料浆总流量检测单元和第三料浆总流量检测单元分别对料浆总通道内的料浆总质量流量进行检测,并将检测到的第一料浆总质量流量、第二料浆总质量流量和第三料浆总质量流量发送至控制器;
步骤1012、控制器调节中间值选择模块,对第一料浆总质量流量、第二料浆总质量流量和第三料浆总质量流量进行选择,并将位于中间的料浆总质量流量作为料浆总质量流量测量值。
上述的一种多通道喷嘴的料浆和氧气进料控制方法,其特征在于:所述料浆流量检测模块包括设置在中心氧料浆通道上的第一料浆分流量检测单元、第二料浆分流量检测单元和第三料浆分流量检测单元以及设置在环氧料浆通道上的第四料浆分流量检测单元、第五料浆分流量检测单元和第六料浆分流量检测单元;
所述料浆输送调节机构包括设置在中心氧料浆通道上的第一高压料浆泵和驱动第一高压料浆泵的第一电机以及设置在环氧料浆通道上的第二高压料浆泵和驱动第二高压料浆泵的第二电机,所述第一料浆分流量检测单元、第二料浆分流量检测单元、第三料浆分流量检测单元、第四料浆分流量检测单元、第五料浆分流量检测单元和第六料浆分流量检测单元的输出端均与控制器相接,所述第一电机和第二电机均由控制器进行控制;
步骤101中获取料浆总质量流量测量值的具体过程如下:
步骤A、在料浆输送的过程中,第一料浆分流量检测单元、第二料浆分流量检测单元、第三料浆分流量检测单元分别对中心氧料浆通道内的料浆分流量进行检测,并将检测到的第一料浆分流量、第二料浆分流量和第三料浆分流量发送至控制器;
第四料浆分流量检测单元、第五料浆分流量检测单元和第六料浆分流量检测单元分别对环氧料浆通道内的料浆分流量进行检测,并将检测到的第四料浆分流量、第五料浆分流量和第六料浆分流量发送至控制器;
步骤B、控制器调节中间值选择模块,对第一料浆分流量、第二料浆分流量和第三料浆分流量进行选择,并将位于中间的料浆分流量作为中心氧料浆通道内的料浆分流量中值;
控制器调节中间值选择模块,对第四料浆分流量、第五料浆分流量和第六料浆分流量进行选择,并将位于中间的料浆分流量作为环氧料浆通道内的料浆分流量中值;
步骤C、控制器根据中心氧料浆通道内的料浆分流量中值和环氧料浆通道内的料浆分流量中值,得到料浆总质量流量测量值。
上述的一种多通道喷嘴的料浆和氧气进料控制方法,其特征在于:步骤203中料浆总质量流量设定值和氧气总体积流量设定值的获取过程,具体如下:
步骤2031、设定氧气总体积流量负荷值、料浆总质量流量负荷值以及氧气总体积流量与料浆总体积流量比值;
步骤2032、控制器调取除法模块,并输入氧气总体积流量与料浆总体积流量比值和氧气总体积流量测量值,得到料浆总体积流量计算值;控制器调取除法模块,并输入料浆总质量流量测量值和料浆密度,得到料浆总体积流量测量值;控制器调取乘法模块,并输入氧气总体积流量与料浆总体积流量比值和料浆总体积流量测量值,得到氧气总体积流量计算值;
步骤2033、控制器调取除法模块,并输入料浆总质量流量负荷值和料浆密度,得到料浆总体积流量负荷值;
步骤2034、控制器调取高值选择模块,从料浆总体积流量计算值和料浆总体积流量负荷值中选择高值作为料浆总体积流量设定值;控制器调取乘法模块,并输入料浆总体积流量设定值和料浆密度,得到料浆总质量流量设定值;控制器调取低值选择模块,从氧气总体积流量计算值和氧气总体积流量负荷值中选择低值作为氧气总体积流量设定值。
上述的一种多通道喷嘴的料浆和氧气进料控制方法,其特征在于:还包括料浆分流量调节,具体过程如下:
步骤(一)、根据料浆总质量流量设定值得到中心氧料浆通道的料浆当量分流量设定值和环氧料浆通道的料浆分流量设定值;其中,中心氧料浆通道的料浆当量分流量设定值为料浆总质量流量设定值的30%~50%,环氧料浆通道的料浆分流量设定值为料浆总质量流量设定值的50%~70%;
步骤(二)、控制器将中心氧料浆通道内的料浆分流量中值与中心氧料浆通道的料浆当量分流量设定值进行差值比较得到第一料浆分流量测量值偏差值,控制器调用PI调节模块将第一料浆分流量测量值偏差值进行处理,得到控制第一高压料浆泵的第一电机的第一转速控制信号,控制器根据第一转速控制信号调节第一电机转速,直至中心氧料浆通道内的料浆分流量中值维持在中心氧料浆通道的料浆当量分流量设定值;
同时,控制器将环氧料浆通道内的料浆分流量中值与环氧料浆通道的料浆分流量设定值进行差值比较得到第二料浆分流量测量值偏差值,控制器调用PI调节模块将第二料浆分流量测量值偏差值进行处理,得到控制第二高压料浆泵的第二电机的第二转速控制信号,控制器根据第二转速控制信号调节第二电机转速,直至环氧料浆通道内的料浆分流量中值维持在环氧料浆通道的料浆分流量设定值。
上述的一种多通道喷嘴的料浆和氧气进料控制方法,其特征在于:控制器调用PI调节模块将料浆偏差值进行处理,对所述料浆输送调节机构的输送流量进行调节,直至料浆总质量流量检测值维持在料浆总质量流量设定值,具体过程如下:
控制器调用PI调节模块将料浆偏差值进行处理,得到控制高压料浆总泵的总电机的总电机转速控制信号,控制器根据总电机转速控制信号调节总电机转速,直至料浆总质量流量检测值维持在料浆总质量流量设定值。
上述的一种多通道喷嘴的料浆和氧气进料控制方法,其特征在于:步骤C中料浆总质量流量测量值的获取如下:
当中心氧料浆通道和环氧料浆通道中均为煤浆时,控制器根据公式D=L1+L2,得到料浆总质量流量测量值D,L1表示中心氧料浆通道内的料浆分流量中值,L2表示环氧料浆通道内的料浆分流量中值;
当中心氧料浆通道中为其他含碳氢物料,当环氧料浆通道中为煤浆时,控制器根据公式D=A×L1+L2,得到料浆总质量流量测量值D;其中,A表示当量转换系数。
上述的一种多通道喷嘴的料浆和氧气进料控制方法,其特征在于:所述其他含碳氢物料为煤焦油、有机废液或者重油;
当所述其他含碳氢物料为煤焦油时,A=2.12;
当所述其他含碳氢物料为有机废液时,A=1.12;其中,所述有机废液的热值不小于12000kJ/kg;
当所述其他含碳氢物料为重油时,A=2.25。
本发明与现有技术相比具有以下优点:
1、本发明方法步骤简单,设计合理,提高料浆和其他物料与氧气雾化的均匀性,提高了气化效率。
2、本发明设置中心氧料浆通道和环氧料浆通道,料浆流量比单通道料浆进料可以扩大1.2~2倍,所述氧气输送机构包括氧气总通道与氧气总通道连接的中心氧气通道、中环管氧气通道和外环管氧气通道,并且氧气和料浆雾化更均匀,燃烧更充分;另外两个料浆通道料浆进料可以多元化,将除煤浆外其他含碳氢物料作为制浆原料再次利用,更加环保,同时避免了与煤浆共同制浆带来的混合不均匀、输送不流畅等问题。
3、本发明的控制器对进入中心氧气通道的氧气分流量、中环管氧气通道的氧气分流量和外环管氧气通道的氧气分流量分别进行调节,以使分别满足中心氧气通道的氧气分流量设定值、中环管氧气通道的氧气分流量设定值和外环管氧气通道的氧气分流量设定值,三种氧气流量控制易于实现,安全可靠。
4、本发明中心氧气通道的氧气分流量设定值为氧气总体积流量设定值的5%~10%、中环管氧气通道的氧气分流量设定值为氧气总体积流量设定值的35%~45%和外环管氧气通道的氧气分流量设定值为氧气总体积流量设定值的45%~60%,是为了以使料浆颗粒进行充分雾化,确保合成气部分氧化燃烧反应,避免耐火砖受损害,以有效地适应气化炉的负荷、压力和炉温。
综上所述,本发明方法步骤简单、设计合理且实现方便、使用效果好,料浆流量比单通道料浆进料可以扩大1.2~2倍,并且雾化更均匀,燃烧更充分;另外料浆进料可以多元化,将除煤浆外其他含碳氢物料作为制浆原料再次利用,更加环保,同时避免了与煤浆共同制浆带来的混合不均匀、输送不流畅等问题,实用性强。
下面通过附图和实施例,对本发明的技术方案做进一步的详细描述。
附图说明
图1为本发明实施例一的结构示意图。
图2为本发明实施例二的结构示意图。
图3为本发明的方法流程框图。
附图标记说明:
1—氧气总通道; 2—氧气总体积流量检测单元;
3—氧气总温度检测单元; 4—氧气总压力检测单元;
5—外环管氧气通道; 6—中环管氧气通道; 7—中心氧气通道;
8—第一氧气分流量检测单元; 9—第二氧气分流量检测单元;
10—第三氧气分流量检测单元; 11—第三调节阀;
12—第二调节阀; 13—第一调节阀;
14—喷嘴; 15—中心氧料浆通道;
16—环氧料浆通道; 17—第三料浆总流量检测单元;
18—第二料浆总流量检测单元; 19—第一料浆总流量检测单元;
20—料浆总通道; 21—总电机;
23—氧气总控制阀; 25—控制器;
26—显示屏; 27—报警器;
29—高压料浆总泵; 30—第二高压料浆泵;
31—第二电机; 32—第四料浆分流量检测单元;
33—第五料浆分流量检测单元; 34—第六料浆分流量检测单元;
35—第一高压料浆泵; 36—第一电机;
37—第一料浆分流量检测单元; 38—第二料浆分流量检测单元;
39—第三料浆分流量检测单元。
具体实施方式
一种多通道喷嘴的料浆和氧气进料控制方法通过实施例1至实施例6进行综合描述。
实施例1
如图1和图3所示,一种多通道喷嘴的料浆和氧气进料控制方法,该方法所采用的装置包括多通道喷嘴和控制模块,所述多通道喷嘴包括喷嘴14、设置在喷嘴14上的料浆输送机构和氧气输送机构,所述料浆输送机构包括料浆通道、料浆流量检测模块和料浆输送调节机构,所述料浆通道包括中心氧料浆通道15和环氧料浆通道16,所述氧气输送机构包括氧气总通道1与氧气总通道1连接的中心氧气通道7、中环管氧气通道6和外环管氧气通道5,所述控制模块包括控制器25以及与控制器25相接的显示屏26和报警器27,所述中心氧气通道7上设置有第一调节阀13和第一氧气分流量检测单元8,所述中环管氧气通道6上设置有第二调节阀12和第二氧气分流量检测单元9,所述外环管氧气通道5上设置有第三调节阀11和第三氧气分流量检测单元10,所述氧气总通道1上设置有氧气总体积流量检测单元2、氧气总温度检测单元3和氧气总压力检测单元4,所述料浆流量检测模块、第一氧气分流量检测单元8、第二氧气分流量检测单元9、第三氧气分流量检测单元10、氧气总体积流量检测单元2、氧气总温度检测单元3和氧气总压力检测单元4的输出端均与控制器25连接,所述料浆输送调节机构、第一调节阀13、第二调节阀12和第三调节阀11均由控制器25进行控制;该方法包括以下步骤:
步骤一、检测数据的获取及传输:
步骤101、在料浆输送的过程中,所述料浆流量检测模块对所述料浆通道的料浆总质量流量进行检测,并将检测到的料浆总质量流量测量值发送至控制器25;
步骤102、在氧气输送的过程中,氧气总体积流量检测单元2对氧气总通道1内的氧气总体积流量进行检测,并将检测到的氧气总体积流量发送至控制器25,氧气总温度检测单元3对氧气总通道1内的氧气总温度进行检测,并将检测到的氧气总温度发送至控制器25,氧气总压力检测单元4对氧气总通道1内的氧气总压力进行检测,并将检测到的氧气总压力发送至控制器25;
步骤二、料浆总通道和氧气总通道的数据处理与控制:
步骤201、控制器25根据公式
得到氧气总体积流量补偿值F
y;其中,P
i表示氧气总压力检测单元4检测到的氧气总压力,T
i表示氧气总温度检测单元3检测到的氧气总温度,P
b表示补偿基准压力,T
b表示补偿基准温度;
步骤202、控制器25根据公式Fc=Fy×α,得到氧气总体积流量测量值Fc;其中,α表示氧气的体积纯度;
步骤203、控制器25调取差值比较器对接收到的料浆总质量流量测量值与料浆总质量流量设定值进行差值比较得到料浆偏差值,控制器25调用PI调节模块将料浆偏差值进行处理,对所述料浆输送调节机构的输送流量进行调节,直至料浆总质量流量检测值维持在料浆总质量流量设定值;
同时,控制器25调取差值比较器对接收到的氧气总体积流量测量值Fc与氧气流量总设定值进行差值比较得到氧气偏差值,控制器25调用PI调节模块将氧气偏差值进行处理,得到氧气总控制阀23的开度,直至氧气总体积流量测量值维持在氧气总体积流量设定值;
步骤三、料浆分通道和氧气分通道的流量的控制:
步骤301、根据氧气总体积流量设定值得到中心氧气通道7的氧气分流量设定值、中环管氧气通道6的氧气分流量设定值和外环管氧气通道5的氧气分流量设定值;其中,中心氧气通道7的氧气分流量设定值为氧气总体积流量设定值的5%~10%、中环管氧气通道6的氧气分流量设定值为氧气总体积流量设定值的35%~45%和外环管氧气通道5的氧气分流量设定值为氧气总体积流量设定值的45%~60%;
步骤302、在输送氧气的过程中,第一氧气分流量检测单元8对中心氧气通道7内的流量进行检测,并将测到的第一氧气分流量测量值发送至控制器25,第二氧气分流量检测单元9对中环管氧气通道6内的流量进行检测,并将测到的第二氧气分流量测量值发送至控制器25,第三氧气分流量检测单元10对外环管氧气通道5内的流量进行检测,并将测到的第三氧气分流量测量值发送至控制器25;
步骤303、控制器25调取差值比较器对接收到的第一氧气分流量测量值与中心氧气通道7的氧气分流量设定值进行差值比较得到第一氧气分流量偏差值,控制器25调用PI调节模块将第一氧气分流量测量值偏差值进行处理,得到第一调节阀13的开度,直至第一氧气分流量测量值维持在中心氧气通道7的氧气分流量设定值;
控制器25调取差值比较器对接收到的第二氧气分流量测量值与中环管氧气通道7的氧气分流量设定值进行差值比较得到第二氧气分流量偏差值,控制器25调用PI调节模块将第二氧气分流量测量值偏差值进行处理,得到第二调节阀12的开度,直至第二氧气分流量测量值维持在中环管氧气通道6的氧气分流量设定值;
控制器25调取差值比较器对接收到的第三氧气分流量测量值与外环管氧气通道7的氧气分流量设定值进行差值比较得到第三氧气分流量偏差值,控制器25调用PI调节模块将第三氧气分流量测量值偏差值进行处理,得到第三调节阀11的开度,直至第三氧气分流量测量值维持在外环管氧气通道5的氧气分流量设定值。
本实施例中,所述中心氧料浆通道15和环氧料浆通道16的输入端接有料浆总通道20,所述料浆流量检测模块包括设置在料浆总通道20上的第一料浆总流量检测单元19、第二料浆总流量检测单元18和第三料浆总流量检测单元17,所述料浆输送调节机构包括设置在料浆总通道20上的高压料浆总泵29和驱动高压料浆总泵29的总电机21,所述第一料浆总流量检测单元19、第二料浆总流量检测单元18和第三料浆总流量检测单元17的输出端均与控制器25相接,所述总电机21由控制器25进行控制;
步骤101中获取料浆总质量流量测量值的具体过程如下:
步骤1011、在料浆输送的过程中,第一料浆总流量检测单元19、第二料浆总流量检测单元18和第三料浆总流量检测单元17分别对料浆总通道20内的料浆总质量流量进行检测,并将检测到的第一料浆总质量流量、第二料浆总质量流量和第三料浆总质量流量发送至控制器25;
步骤1012、控制器25调节中间值选择模块,对第一料浆总质量流量、第二料浆总质量流量和第三料浆总质量流量进行选择,并将位于中间的料浆总质量流量作为料浆总质量流量测量值。
本实施例中,步骤203中料浆总质量流量设定值和氧气总体积流量设定值的获取过程,具体如下:
步骤2031、设定氧气总体积流量负荷值、料浆总质量流量负荷值以及氧气总体积流量与料浆总体积流量比值;
步骤2032、控制器25调取除法模块,并输入氧气总体积流量与料浆总体积流量比值和氧气总体积流量测量值,得到料浆总体积流量计算值;控制器25调取除法模块,并输入料浆总质量流量测量值和料浆密度,得到料浆总体积流量测量值;控制器25调取乘法模块,并输入氧气总体积流量与料浆总体积流量比值和料浆总体积流量测量值,得到氧气总体积流量计算值;
步骤2033、控制器25调取除法模块,并输入料浆总质量流量负荷值和料浆密度,得到料浆总体积流量负荷值;
步骤2034、控制器25调取高值选择模块,从料浆总体积流量计算值和料浆总体积流量负荷值中选择高值作为料浆总体积流量设定值;控制器25调取乘法模块,并输入料浆总体积流量设定值和料浆密度,得到料浆总质量流量设定值;控制器25调取低值选择模块,从氧气总体积流量计算值和氧气总体积流量负荷值中选择低值作为氧气总体积流量设定值。
本实施例中,控制器25调用PI调节模块将料浆偏差值进行处理,对所述料浆输送调节机构的输送流量进行调节,直至料浆总质量流量检测值维持在料浆总质量流量设定值,具体过程如下:
控制器25调用PI调节模块将料浆偏差值进行处理,得到控制高压料浆总泵29的总电机21的总电机转速控制信号,控制器25根据总电机转速控制信号调节总电机21转速,直至料浆总质量流量检测值维持在料浆总质量流量设定值。
本实施例中,所述氧气的体积纯度α的取值为大于99.6%。
本实施例中,氧气总体积流量补偿值的获取采用了申请日为2009年3月20日,申请号为CN200910119843.2的中国专利公开的一种气流床反应器温度控制系统及控制方法。
本实施例中,料浆与氧气流进行动量交换,被雾化为细小的颗粒,雾化后的颗粒吸收热量进行蒸发、干燥、热解、燃烧与气化等过程,最终产生可用于化工合成的有效气体(CO+H2)。
本实施例中,所述多通道喷嘴包括三个氧气通道和两个料浆通道,相对于目前气化炉中较为常用的三通道烧嘴仅包括一个料浆通道和两个氧气通道,是从以下方面考虑:第一,目前料浆因其自身特性特殊,粘度大,产生沉淀和堵塞等问题,这样采用一个管道输送大量的料浆就会存在沉积,且考虑在氧气输送的量一定时,通入的料浆量大会造成后续雾化不均、转化率低下等问题;第二,是因为目前仅采用单纯煤浆进行原料气化制合成气,还未发现其他气化物料和煤进行共气化产生合成气,然而经过试验煤、重油共气化比单独煤气化有效合成气含量提高5%~15%,氧气消耗降低7%~30%,这样设置两个料浆通道,是为了便于不同气化物料的输送;第三,是为了提高料浆进料量,便于规模扩大化;第四,是为了料浆进料可以多元化,将其他气化原料如有机废液、重油、煤焦油等作为制浆原料再次利用,更加环保,同时避免了与煤浆共同制浆带来的混合不均匀、输送不流畅等问题。
本实施例中,设置氧气通道包括氧气总通道1与氧气总通道1连接的中心氧气通道7、中环管氧气通道6和外环管氧气通道5,是因为:第一中心氧气通道7对位于中心氧气通道7和中环管氧气通道6之间的中心氧料浆通道15出来的料浆在中心氧气通道7中出来的氧气流冲击、膨胀和携带作用下,料浆随氧气发生向前移动,使得高粘度料浆被氧气初步雾化;在氧气和料浆向前移动的过程中,中环管氧气通道6内的氧气再对初步雾化的料浆进行冲击,从而使氧气和料浆充分混合,实现充分雾化;同时中环管氧气通道6内的氧气能对环氧料浆通道16内的另一料浆进行初步雾化,同时,外环管氧气通道5能对环氧料浆通道16内的经过雾化后的另一料浆进行分散,使得另一料浆颗粒被氧气隔开,从而实现另一料浆与氧气的充分接触;第二,两个氧气通道中间设置一个料浆通道,是为了利用高速的氧气流量带动料浆流动,一方面能促进料浆的流动,避免料浆沉淀;另一方面,是为了利用高速氧气对煤浆冲击,由于氧气的冲击力大于料浆的表面张力,使得氧气能环绕在煤浆颗粒周围,从而使料浆在氧气的冲击下而充分雾化。
本实施例中,设置中心氧气通道7的氧气分流量设定值为氧气总体积流量设定值的5%~10%、中环管氧气通道6的氧气分流量设定值为氧气总体积流量设定值的35%~45%和外环管氧气通道5的氧气分流量设定值为氧气总体积流量设定值的45%~60%;是因为第一,是为了确保中心氧气通道7的氧气分流量设定值小于中环管氧气通道6的氧气分流量设定值和外环管氧气通道5的氧气分流量设定值,从而确保中环管氧气通道6的氧气喷出后能对中心氧料浆通道15内的料浆进行充分雾化;外环管氧气通道5的氧气分流量设定值大于中环管氧气通道6的氧气分流量设定值,是为了外环管氧气通道5的氧气喷出后能对环氧料浆通道16内的另一料浆进行充分雾化;第二中心氧气通道7的氧气分流量设定值为氧气总体积流量设定值的5%~10%,是为了尽可能地改善中心氧气通道7喷出料浆的流量密度分布,且为了增大雾炬的表观张角;另外考虑气化炉的负荷和压力,有效地适应于气化炉的炉温、炉况及出渣中的残渣;第三,中环管氧气通道6的氧气分流量设定值为氧气总体积流量设定值的35%~45%,是因为如果中环管氧气通道6的氧气分流量设定值大于氧气总体积流量设定值的45%,会加速煤浆扩散,沉淀,不能充分燃烧,可能会引起气化炉渣口堵,燃烧不充分等问题;如果中环管氧气通道6的氧气分流量设定值小于氧气总体积流量设定值的35%,这样煤浆雾化效果就会产生影响,势必造成外环管氧气流量过大,炉壁超温,转化率低等;第四,设置外环管氧气通道5的氧气分流量设定值为氧气总体积流量设定值的45%~60%,是因为如果外环管氧气通道5的氧气分流量大于氧气总体积流量设定值的60%,一方面会造成氧气快速通过喷嘴,氧气冲刷耐火砖,氧气产生的冲击力会造成耐火砖的损害;另一方面,氧气带动料浆快速向前移动,会减少氧气和料浆颗粒的雾化时间,从而造成雾化不充分;如果外环管氧气通道5的氧气分流量小于氧气总体积流量设定值的40%,不能对料浆颗粒进行充分雾化,使得料浆存在较大颗粒向下移动,导致气化率顶部局部过氧,合成气氧化燃烧,气化炉顶部温度升高,耐火砖受高温影响,损害的较快。
本实施例中,从料浆总质量流量计算值和料浆总质量流量负荷值中选择高值作为料浆总质量流量设定值,从氧气总体积流量计算值和氧气总体积流量负荷值中选择低值作为氧气总体积流量设定值,是为了在提高气化负荷时,先提高料浆流量再提高氧气流量,避免氧气增加造成气化炉过氧而导致危险事件的发生。另外因为高纯度的氧发挥其高强的氧化能力使喷嘴在高温下烧蚀,耐火转在高温强度下损害;其次是为了避免氧气增加量大于料浆量,会造成氧气超量,造成氧化反应,不能进行部分氧化反应,减少合成气产量;在降低负荷时,先降低氧气流量再降低料浆流量,同样避免氧气增加过快造成气化炉压力过大发生爆炸;另外是为了避免氧气增加量大于料浆量,会造成氧气超量,造成氧化反应,不能进行部分氧化反应,减少合成气产量。
本实施例中,设置第一高压料浆泵35对中心氧料浆通道15的料浆分流量进行调节,第二高压料浆泵30对环氧料浆通道16内的料浆分流量进行调节:第一,是因为两个料浆通道在输送气化原料的过程中,气化原料的粘度较大,这样高粘度的料浆其表面张力较大,在雾化时不利于料浆颗粒的破碎,致使雾化效果变差,因此需要对料浆通道内的流量进行调节,以提高煤浆的流动性,减少煤浆的沉淀造成的局部粘度大等造成的雾化效果差;第二,设置两个料浆泵对两个料浆通道进行单独调节,从而使中心氧料浆通道15的料浆当量分流量设定值为料浆总质量流量设定值的30%~50%,环氧料浆通道16的料浆分流量设定值为料浆总质量流量设定值的50%~70%,是为了便于利用重油和煤为原料共同转化生产合成气,使重油资源变废为宝,同时还实现了重油和料浆气化的资源互补,使资源最大化利用;第三,是因为两个料浆泵的单独输送和调节就不会因为重油等其他原料和料浆混合制浆带来的混合不均匀、输送不流畅等问题。
本实施例中,第一料浆分流量检测单元37、第二料浆分流量检测单元38、第三料浆分流量检测单元39均为煤浆电磁流量计,应用“自动化归零”原理,消除电化干扰信号,零点自稳,对液体没有压力损失,由于结构的特别设计,可防止杂物的堵塞。
本实施例中,第一料浆分流量、第二料浆分流量和第三料浆分流量进行选择,并将位于中间的料浆分流量作为中心氧料浆通道15内的料浆分流量中值,是因为煤浆的粘度较大,容易沉淀,因此设置三个流量检测单元进行检测,并获取中值作为测量值提高煤浆流量获取的准确性,避免某一测量单元因电极上附着的粘滞物的作用而影响测量精度;另外是为了能检测通道内多处流量,避免管道内的流态不稳定出现“雪崩”。
本实施例中,第四料浆分流量检测单元32、第五料浆分流量检测单元33和第六料浆分流量检测单元34均为煤浆电磁流量计。
本实施例中,第四料浆分流量、第五料浆分流量和第六料浆分流量进行选择,并将位于中间的料浆分流量作为环氧料浆通道16内的料浆分流量中值,是因为煤浆的粘度较大,容易沉淀,因此设置三个流量检测单元进行检测,并获取中值作为测量值提高煤浆流量获取的准确性,避免某一测量单元因电极上附着的粘滞物的作用而影响测量精度;另外是为了能检测通道内多处流量,避免管道内的流态不稳定出现“雪崩”。
本实施例中,氧气总体积流量检测单元2为文丘里流量计,氧气总温度检测单元3为MCT80Y型温度传感器,所述氧气总压力检测单元4为MC20B型压力传感器。
本实施例中,高压料浆总泵29、第一高压料浆泵35和第二高压料浆泵30均为活塞式隔膜泵,例如上海慧商工程设备有限公司以Feluwa pumpen商品名销售的产品。
本实施例中,所述总电机21、第一电机36和第二电机31均为西门子1LE0002变频电动机。
本实施例中,所述控制器25为单片机、PLC模块、ARM微控制器或者DSP微控制器。
本实施例中,所述控制器25的输出端接有控制总电机21、第一电机36和第二电机31的变频器,所述变频器为西门子变频器MicroMaster440。
实施例2
本实施例中,与实施例1不同的是:
如图2所示,本实施例中,所述料浆流量检测模块包括设置在中心氧料浆通道15上的第一料浆分流量检测单元37、第二料浆分流量检测单元38和第三料浆分流量检测单元39以及设置在环氧料浆通道16上的第四料浆分流量检测单元32、第五料浆分流量检测单元33和第六料浆分流量检测单元34;
所述料浆输送调节机构包括设置在中心氧料浆通道15上的第一高压料浆泵35和驱动第一高压料浆泵35的第一电机36以及设置在环氧料浆通道16上的第二高压料浆泵30和驱动第二高压料浆泵30的第二电机31,所述第一料浆分流量检测单元37、第二料浆分流量检测单元38、第三料浆分流量检测单元39、第四料浆分流量检测单元32、第五料浆分流量检测单元33和第六料浆分流量检测单元34的输出端均与控制器25相接,所述第一电机36和第二电机31均由控制器25进行控制;
步骤101中获取料浆总质量流量测量值的具体过程如下:
步骤A、在料浆输送的过程中,第一料浆分流量检测单元37、第二料浆分流量检测单元38、第三料浆分流量检测单元39分别对中心氧料浆通道15内的料浆分流量进行检测,并将检测到的第一料浆分流量、第二料浆分流量和第三料浆分流量发送至控制器25;
第四料浆分流量检测单元32、第五料浆分流量检测单元33和第六料浆分流量检测单元34分别对环氧料浆通道16内的料浆分流量进行检测,并将检测到的第四料浆分流量、第五料浆分流量和第六料浆分流量发送至控制器25;
步骤B、控制器25调节中间值选择模块,对第一料浆分流量、第二料浆分流量和第三料浆分流量进行选择,并将位于中间的料浆分流量作为中心氧料浆通道15内的料浆分流量中值;
控制器25调节中间值选择模块,对第四料浆分流量、第五料浆分流量和第六料浆分流量进行选择,并将位于中间的料浆分流量作为环氧料浆通道16内的料浆分流量中值;
步骤C、控制器25根据中心氧料浆通道15内的料浆分流量中值和环氧料浆通道16内的料浆分流量中值,得到料浆总质量流量测量值。
本实施例中,还包括料浆分流量调节,具体过程如下:
步骤(一)、根据料浆总质量流量设定值得到中心氧料浆通道15的料浆当量分流量设定值和环氧料浆通道16的料浆分流量设定值;其中,中心氧料浆通道15的料浆当量分流量设定值为料浆总质量流量设定值的30%~50%,环氧料浆通道16的料浆分流量设定值为料浆总质量流量设定值的50%~70%;
步骤(二)、控制器25将中心氧料浆通道15内的料浆分流量中值与中心氧料浆通道15的料浆当量分流量设定值进行差值比较得到第一料浆分流量测量值偏差值,控制器25调用PI调节模块将第一料浆分流量测量值偏差值进行处理,得到控制第一高压料浆泵35的第一电机36的第一转速控制信号,控制器25根据第一转速控制信号调节第一电机36转速,直至中心氧料浆通道15内的料浆分流量中值维持在中心氧料浆通道15的料浆当量分流量设定值;
同时,控制器25将环氧料浆通道16内的料浆分流量中值与环氧料浆通道16的料浆分流量设定值进行差值比较得到第二料浆分流量测量值偏差值,控制器25调用PI调节模块将第二料浆分流量测量值偏差值进行处理,得到控制第二高压料浆泵30的第二电机31的第二转速控制信号,控制器25根据第二转速控制信号调节第二电机31转速,直至环氧料浆通道16内的料浆分流量中值维持在环氧料浆通道16的料浆分流量设定值。
本实施例中,步骤C中料浆总质量流量测量值的获取如下:
当中心氧料浆通道15和环氧料浆通道16中均为煤浆时,控制器25根据公式D=L1+L2,得到料浆总质量流量测量值D,L1表示中心氧料浆通道15内的料浆分流量中值,L2表示环氧料浆通道16内的料浆分流量中值;
当中心氧料浆通道15中为其他含碳氢物料,当环氧料浆通道16中为煤浆时,控制器25根据公式D=A×L1+L2,得到料浆总质量流量测量值D;其中,A表示当量转换系数。
本实施例中,所述其他含碳氢物料为煤焦油、有机废液或者重油;
当所述其他含碳氢物料为煤焦油时,A=2.12;
当所述其他含碳氢物料为有机废液时,A=1.12;所述有机废液的热值不小于12000kJ/kg;
当所述其他含碳氢物料为重油时,A=2.25。
本实施例中,设置显示屏26是为了便于对流量进行监测,便于查看;报警器27的设置,是为了异常状态的报警提醒,避免故障扩大化。
本实施例中,进一步地优选,氧气总体积流量与料浆总体积流量比值为457。
本实施例中,中心氧料浆通道15内的料浆为煤浆,且煤浆的密度为1220kg/m3;环氧料浆通道16内的料浆为煤浆,且煤浆的密度为1220kg/m3;
本实施例中,进一步地优选,中心氧气通道7的氧气分流量设定值为氧气总体积流量设定值的10%、中环管氧气通道6的氧气分流量设定值为氧气总体积流量设定值的35%和外环管氧气通道5的氧气分流量设定值为氧气总体积流量设定值的55%,中心氧气通道7的氧气分流量设定值为7453Nm3/h,中环管氧气通道6的氧气分流量设定值为26088Nm3/h,外环管氧气通道5的氧气分流量设定值为40994Nm3/h。
本实施例中,进一步地优选,中心氧料浆通道15的料浆当量分流量设定值为料浆总质量流量设定值的30%,环氧料浆通道16的料浆分流量设定值为料浆总质量流量设定值的70%;中心氧料浆通道15的料浆当量分流量设定值为59643kg/h,环氧料浆通道16的料浆分流量设定值为139167kg/h。
实施例3
本实施例中,与实施例2不同的是:
本实施例中,进一步地优选,氧气总体积流量与料浆总体积流量比值为471。
本实施例中,中心氧料浆通道15内的料浆为煤浆,且煤浆的密度为1220kg/m3;环氧料浆通道16内的料浆为煤浆,且煤浆的密度为1220kg/m3;
本实施例中,进一步地优选,中心氧气通道7的氧气分流量设定值为氧气总体积流量设定值的8%、中环管氧气通道6的氧气分流量设定值为氧气总体积流量设定值的40%和外环管氧气通道5的氧气分流量设定值为氧气总体积流量设定值的52%,中心氧气通道7的氧气分流量设定值为5963Nm3/h,中环管氧气通道6的氧气分流量设定值为29814Nm3/h,外环管氧气通道5的氧气分流量设定值为38760Nm3/h。
本实施例中,进一步地优选,中心氧料浆通道15的料浆当量分流量设定值为料浆总质量流量设定值的50%,环氧料浆通道16的料浆分流量设定值为料浆总质量流量设定值的50%;中心氧料浆通道15的料浆当量分流量设定值为96147kg/h,环氧料浆通道16的料浆分流量设定值为96147kg/h。
本实施例中,其他方法步骤均与实施例2相同。
实施例4
本实施例中,与实施例2不同的是:
本实施例中,进一步地优选,氧气总体积流量与料浆总体积流量比值为457。
本实施例中,需要说明的是,料浆总体积流量是料浆总质量流量与料浆的密度比值;当中心氧料浆通道15中为其他含碳氢物料,需要将物料流量转换为煤浆当量流量。
本实施例中,进一步地优选,中心氧气通道7的氧气分流量设定值为氧气总体积流量设定值的5%、中环管氧气通道6的氧气分流量设定值为氧气总体积流量设定值的45%和外环管氧气通道5的氧气分流量设定值为氧气总体积流量设定值的50%,中心氧气通道7的氧气分流量设定值为3727Nm3/h,中环管氧气通道6的氧气分流量设定值为33542Nm3/h,外环管氧气通道5的氧气分流量设定值为37268Nm3/h。
本实施例中,中心氧料浆通道15内的料浆为煤焦油,且煤焦油的密度为1.13g/cm3;环氧料浆通道16内的料浆为煤浆,且煤浆的密度为1220kg/m3;实际使用过程中,煤焦油的密度还可以在1.13g/cm3~1.22g/cm3范围内调整。
本实施例中,进一步地优选,中心氧料浆通道15的煤浆当量分流量设定值为料浆总质量流量设定值的30%,环氧料浆通道16的料浆分流量设定值为料浆总质量流量设定值的70%;中心氧料浆通道15的煤焦油分流量设定值为28182kg/h,中心氧料浆通道15的煤焦油分流量设定值转换为中心氧料浆通道15的煤浆当量分流量设定值59695kg/h,环氧料浆通道16的料浆分流量设定值为139288kg/h。
本实施例中,其他方法步骤均与实施例2相同。
实施例5
本实施例中,与实施例2不同的是:
本实施例中,进一步地优选,氧气总体积流量与料浆总体积流量比值为472。
本实施例中,进一步地优选,中心氧气通道7的氧气分流量设定值为氧气总体积流量设定值的5%、中环管氧气通道6的氧气分流量设定值为氧气总体积流量设定值的35%和外环管氧气通道5的氧气分流量设定值为氧气总体积流量设定值的60%,中心氧气通道7的氧气分流量设定值为3727Nm3/h,中环管氧气通道6的氧气分流量设定值为26088Nm3/h,外环管氧气通道5的氧气分流量设定值为44723Nm3/h。
本实施例中,中心氧料浆通道15内的料浆为有机废液,且有机废液的密度为1.05kg/L;环氧料浆通道16内的料浆为煤浆,且煤浆的密度为1220kg/m3。
本实施例中,进一步地优选,中心氧料浆通道15的煤浆当量分流量设定值为料浆总质量流量设定值的40%,环氧料浆通道16的料浆分流量设定值为料浆总质量流量设定值的60%;中心氧料浆通道15的有机废液分流量设定值为68694kg/h,中心氧料浆通道15的有机废液分流量设定值转换为中心氧料浆通道15的煤浆当量分流量设定值77065kg/h,环氧料浆通道16的料浆分流量设定值为115597kg/h。
本实施例中,其他方法步骤均与实施例2相同。
实施例6
本实施例中,与实施例2不同的是:
本实施例中,进一步地优选,氧气总体积流量与料浆总体积流量比值为450。
本实施例中,进一步地优选,中心氧气通道7的氧气分流量设定值为氧气总体积流量设定值的10%、中环管氧气通道6的氧气分流量设定值为氧气总体积流量设定值的45%和外环管氧气通道5的氧气分流量设定值为氧气总体积流量设定值的45%,中心氧气通道7的氧气分流量设定值为7453Nm3/h,中环管氧气通道6的氧气分流量设定值为33542Nm3/h,外环管氧气通道5的氧气分流量设定值为33542Nm3/h。
本实施例中,中心氧料浆通道15内的料浆为有重油,且重油的密度为0.82g/cm3;环氧料浆通道16内的料浆为煤浆,且煤浆的密度为1220kg/m3。实际使用过程中,重油的密度还可以在0.82g/cm3~0.95g/cm3范围内调整。
本实施例中,进一步地优选,中心氧料浆通道15的煤浆当量分流量设定值为料浆总质量流量设定值的35%,环氧料浆通道16的料浆分流量设定值为料浆总质量流量设定值的65%;中心氧料浆通道15的重油分流量设定值为31492kg/h,中心氧料浆通道15的重油分流量设定值转换为中心氧料浆通道15的煤浆当量分流量设定值70727kg/h,环氧料浆通道16的料浆分流量设定值为131351kg/h。
本实施例中,其他方法步骤均与实施例2相同。
综上所述,本发明方法步骤简单、设计合理且实现方便、使用效果好,料浆流量比单通道料浆进料可以扩大1.2~2倍,并且雾化更均匀,燃烧更充分;另外料浆进料可以多元化,将除煤浆外其他含碳氢物料作为制浆原料再次利用,更加环保,同时避免了与煤浆共同制浆带来的混合不均匀、输送不流畅等问题,实用性强。
以上所述,仅是本发明的较佳实施例,并非对本发明作任何限制,凡是根据本发明技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、变更以及等效结构变化,均仍属于本发明技术方案的保护范围内。