摘 要：在煤气化炉温测量中最常用的就是熱电偶，由于测量点较多，一般通过现场数据采集上传到DCS控制系统监控。通过分析现场数据采集存在的隐患，阐述其解决的方法。
关键词：数据采集;隐患;优化
1 气化炉结构特点
煤气化炉主要由耐高压的外筒和耐高温的内筒两部分构成，两者之间的环形空间用于设备检修和维护。环形空间与内筒通过平衡孔均压，内筒仅承受微小压差;气化炉内筒为膜式水冷壁结构，能有效阻隔高温合成气保护承压壳体。整个气化炉包括气化炉反应器、输送系统（激冷管、输送导管）、气体反向室及合成器冷却器4段。
2 高温热电偶故障的处理
水煤浆气化炉燃烧室采用耐火砖砌筑，炉壁上面留有上中下三个不同位置的法兰安装孔，以保证安装低温或高温热电偶，其正常生产时，炉内反应温度是通过高温热偶直接测量。经分析发现，高温热电偶的故障原因首先是现场的高温热电偶安装插入深度问题，安装前按规定要求进行了适当的缩进操作，但还是出现了开炉投料后遂即热电偶失效的故障;其次是压所缩式密封组件泄漏问题，炉膛温度所泄漏高温高压易燃易爆工艺气体是安全生产禁止的;最后为停炉备炉时高低温热电偶切换安装时，热电偶套管与煤渣、熔浆、炉壁融合在一起难拆卸，炉壁容易被损坏的情况发生。针对以上问题需进行各种相对应的技术处理。首先结合工艺操作条件、运行周期和炉壁厚度等数据，多次试验总结出插入深度由突出10mm到齐平炉壁，最后确认缩进20mm为最佳参数，为此制作专用测量工具用于实施解决问题。其次，热偶从炉外法兰处经炉墙、多层耐火砖墙插入炉内燃烧室，热偶经常因各耐火层热膨胀程度不同而出现挤压损坏，导致压缩式密封组件出现泄漏，对填装密封材料的不锈钢压套组件进行车床密封线加工后涂抹高温密封胶并配以紫铜垫圈压缩隔离解决问题。最后，通过与厂家沟通，前端插入炉内的保护套管更换为材质具有优良的高温机械强度和热震稳定性及高温密封性能的“刚玉莫来石管-钼基金属陶瓷管-高纯度氧化铝管”三重保护，克服了缺陷，减轻了劳动强度并缩短了热偶更换时长。
3 基于DSP的炉温数据采集控制系统设计
①炉温控制电路。在工业电加热系统中应用最广泛的是周波控制器，它不仅可以接收模拟电压信号，还可以接收4～20mA的电流信号。本系统选用的是TAC10型周波控制器，其采用市电220V供电，采用0～5V模拟输入电压控制，根据输入的模拟电压可以调节输出的PWM的占空比，通过不同占空比的PWM驱动固态继电器SSR，由固态继电器SSR输出相应的正弦波电压信号去驱动大电流负载，从而改变加到加热棒两端的功率，实现对加热棒加热控制的效果。
②炉温数据采集。本系统使用K型热电偶的测温范围为0～1300℃，该型热电偶的热电势与温度的关系近似线性，平均41μV/℃。热电偶输出的电压为mV级，且其输出的电压与环境温度有关，因此必须对热电偶输出的mV级电压信号进行放大和温度补偿。本系统采用ADI公司生产的AD595芯片来对K型热电偶进行温度补偿。AD595芯片把仪表放大器和冷端补偿集成在芯片上，可以有效地实现对热电偶的温度补偿，且AD595还具有检测热电偶故障的功能，通过外接电路可实现热电偶的故障诊断，AD595还可以实现对热电偶的故障诊断，当热电偶正常工作时，AD595的ALM脚输出高电平，而当热电偶故障时ALM则输出低电平，LD2发光提示相应的故障热电偶。
4 炉温优化控制策略
4.1 气化炉温和操作，保护关键设备
炉温偏高运行，原料转化率提高，灰渣残炭降低，熔渣流动性增强不易发生堵渣，但合成气有效成分降低，且煤烧嘴、烧嘴罩容易高温损坏;反之炉温偏低运行，原料转化率降低，灰渣残炭升高，渣水密度上升、渣水泵磨损加剧，熔渣流动性降低容易发生堵渣，但合成气有效成分升高，且煤烧嘴、烧嘴罩使用寿命得以延长。在渣水系统不堵渣、合成器冷却器不积灰的前提下，气化炉“温和”操作，有利于保护关键设备不损坏。
4.2 炉温测量结果的不确定度评定
在煤气化炉的质量检测中，对于炉温测量结果的不确定度必须有准确的数据说明，以保证评定结果的客观性，同时为热处理炉的实际使用工作提供保障。数据结果的不确定度为数据之间的比较提供便利，减少了煤气化炉制造商与使用方之间关于炉温测量以及炉内均温的测量误差导致的交易摩擦。不确定度的评定主要是指测量结果与实际数据之间的误差值范围，一定的不确定度说明测量的数据具有一定使用价值。不确定度相当于数学中的极值，是对测评结果的科学规范，有利于测量工作结果在实际工作中的价值提升，是实际工作一定误差的实际情况要求的，是数据误差的补偿。
5 结语
大型煤化工很多仪表设备都采用了国外进口产品，在投产后续的设备维护工作中，存在备件费用高昂，采购周期较长等问题。因此，设备管理技术人员和现场维护人员一定要在充分理解进口设备工作原理的情况下，大胆采用具有相同功能的国内可靠产品替代，可大大降低生产、维护成本。
参考文献：
[1]李兵兵.煤粉加压气化技术应用[J].中国化工贸易，2013 （506）：253-253.
[2]束军.真空炉温度场测试系统研发与开发[D].昆明：昆明理工大学，2017.