專利名稱：用于燃?xì)獍l(fā)生器中的熱電偶的護(hù)罩的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及燃?xì)獍l(fā)生器，更特別是一種新的保護(hù)熱電偶和在熱電偶附近的近側(cè)的燃?xì)獍l(fā)生器容器罩的罩裝置及其方法。
背景技術(shù)：
美國專利No.2,809,104和5,484,554中所示的這類燃?xì)獍l(fā)生器處理包括煤、石油焦炭、燃?xì)夂褪偷暮既剂蟻懋a(chǎn)生氫和一氧化碳的氣體混合物，已知可變?yōu)槿绾铣扇細(xì)?、燃?xì)狻⑦€原氣體和可燃?xì)怏w。
燃?xì)獍l(fā)生器的罩體通常包括一鋼制的外反應(yīng)器容器或殼，里面襯著一或更多的絕緣和耐火材料層例如耐火粘土和耐火磚，也被稱為耐火襯套(refractory lining)或耐火磚。燃?xì)獍l(fā)生器的內(nèi)部空間包括一反應(yīng)室，在其中發(fā)生含碳燃料到燃?xì)獾霓D(zhuǎn)化。典型的燃?xì)獍l(fā)生器的工作溫度范圍是從大約2200°F到3000°F。典型的工作壓力范圍是從10到200個(gè)大氣壓。
如果燃?xì)獍l(fā)生器內(nèi)的溫度高于預(yù)定限度，里面的耐火襯套能融化，從而導(dǎo)致鋼制的燃?xì)獍l(fā)生器殼不受保護(hù)而受到可能的熱狀況的損害。如果燃?xì)獍l(fā)生器的工作溫度低于預(yù)定限度，從含碳燃料到燃?xì)獾臍饣D(zhuǎn)化率就有一低的工作效率導(dǎo)致不充分的氣體產(chǎn)品。與燃?xì)獍l(fā)生器內(nèi)的溫度相關(guān)的信息是判斷是否存在適宜的氣化條件的重要指標(biāo)。眾所周知對燃?xì)獍l(fā)生器內(nèi)進(jìn)行溫度測量是通過在燃?xì)獍l(fā)生器耐火襯套的一或更多水平位置上安裝一個(gè)或更多個(gè)熱電偶進(jìn)行的。
通常在燃?xì)獍l(fā)生器的中間或更低的側(cè)壁面部提供熱電偶。在這些水平位置的溫度測量也能被用于推斷出關(guān)于燃?xì)獍l(fā)生器，其它水平位置的工作條件的信息。使用的熱電偶的數(shù)量通常取決于設(shè)置燃?xì)獍l(fā)生器內(nèi)的進(jìn)料類型，例如煤或輕油，以及產(chǎn)生的爐渣的數(shù)量。例如，高爐渣燃?xì)獍l(fā)生器可以采用8個(gè)熱電偶，然而例如低爐渣裝置或無爐渣裝置可以只使用兩個(gè)熱電偶。
在一種已知的燃?xì)獍l(fā)生器中，一延長的熱電偶腔容納一延長的熱電偶，其延伸通過燃?xì)獍l(fā)生器殼和內(nèi)部的耐火襯套直到反應(yīng)室。熱電偶的一端支撐在燃?xì)獍l(fā)生器殼上，相反的一端從耐火襯套的熱暴露表面、也就是已知的熱面表面凹入。通常保持熱電偶腔的橫截面面積盡可能的小，以防止過量的熱量通過熱電偶腔到達(dá)燃?xì)獍l(fā)生器殼。
在一些已知的燃?xì)獍l(fā)生器中，耐火襯套包括一或更多相鄰的耐火材料層，例如耐火磚。已知當(dāng)，其從室溫加熱到燃?xì)獍l(fā)生器的工作溫度時(shí)，耐火磚能膨脹。由于耐火襯套和燃?xì)獍l(fā)生器殼之間的溫度和熱膨脹系數(shù)不同，耐火磚因此在熱膨脹過程中相對于燃?xì)獍l(fā)生器殼“移動(dòng)”。作為耐火襯套熱膨脹的結(jié)果，耐火襯套內(nèi)的熱電偶腔也將相對于燃?xì)獍l(fā)生器殼移動(dòng)。
因?yàn)闊犭娕急还潭ǖ饺細(xì)獍l(fā)生器殼上，耐火磚爐襯的熱膨脹通常將導(dǎo)致熱電偶和熱電偶腔之間的相對位置改變。這樣對應(yīng)于燃?xì)獍l(fā)生器的室溫條件，熱電偶腔相對于熱電偶具有一個(gè)室溫位置。對應(yīng)于燃?xì)獍l(fā)生器的工作溫度條件，熱電偶腔相對于熱電偶也具有一工作溫度位置，其不同于室溫位置。
眾所周知，在許多含碳燃料轉(zhuǎn)化成燃?xì)鈺r(shí)，在燃?xì)獍l(fā)生器耐火襯套的熱面表面上形成熔渣。熔渣通常沿?zé)崦姹砻娴拇怪辈肯蛳铝鳌Ｏ蛳乱苿?dòng)的爐渣通常能通過耐火襯套熱面表面的空腔開口移動(dòng)到水平的熱電偶腔。進(jìn)入熱電偶腔的爐渣將部填充或完全阻塞熱電偶腔內(nèi)熱電偶和熱電偶腔壁之間的余隙空間。
一旦由于爐渣堆積導(dǎo)致圍繞熱電偶的空間減少或消除，由于耐火襯套的膨脹或收縮，熱電偶腔相對于熱電偶的任何移動(dòng)能引起在熱電偶腔內(nèi)的固化爐渣產(chǎn)生一力，其垂直向上或向下壓熱電偶。這種力能引起熱電偶的剪切，因?yàn)樗卧谌細(xì)獍l(fā)生器殼上，相對不能移動(dòng)。
燃?xì)獍l(fā)生器有時(shí)候需要維護(hù)和修理。一些修理最好在燃?xì)獍l(fā)生器從工作溫度冷卻到室溫后完成。在冷卻階段，耐火襯套收縮。這種收縮導(dǎo)致熱電偶腔相對于熱電偶位置改變。因此在燃?xì)獍l(fā)生器冷卻時(shí)，可能發(fā)生熱電偶的損害，特別是在如果熱電偶腔被固化爐渣阻塞時(shí)。
如前面所述的在冷卻時(shí)，耐火襯套的移動(dòng)導(dǎo)致爐渣阻塞的熱電偶腔中的爐渣推動(dòng)相對固定的熱電偶而產(chǎn)生施加于熱電偶的力。當(dāng)燃?xì)獍l(fā)生器進(jìn)行與熱電偶不相關(guān)的修理時(shí)而冷卻時(shí)，通過熱電偶腔的爐渣收縮產(chǎn)生施加于熱電偶的力也能引起一個(gè)或更多個(gè)熱電偶的損害或切變，需要拆除或更換損壞的熱電偶。
熱電偶的修理或更換也需要清除積聚在熱電偶腔內(nèi)變硬的爐渣。從熱電偶腔中去除固化的爐渣以及重新安裝更換的熱電偶是耗費(fèi)時(shí)間和昂貴的。
因此想要避免爐渣移動(dòng)進(jìn)入熱電偶腔開口和爐渣阻塞熱電偶腔的問題。無論燃?xì)獍l(fā)生器是否產(chǎn)生爐渣，也想要使通過熱電偶腔從反應(yīng)室到燃?xì)獍l(fā)生器的熱量傳送減到最小。另外想要保護(hù)熱電偶腔附近的燃?xì)獍l(fā)生器的容器或殼。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的幾個(gè)目的中重要的是要提供一種新的燃?xì)獍l(fā)生器，其保護(hù)熱電偶、熱電偶腔以及熱電偶腔附近的燃?xì)獍l(fā)生器容器或殼；一種新的罩裝置，用于保護(hù)熱電偶、燃?xì)獍l(fā)生器內(nèi)的熱電偶以及熱電偶腔附近的燃?xì)獍l(fā)生器容器或殼；一種新的沉頭罩(countersunk cap)用于對燃?xì)獍l(fā)生器的熱電偶腔開口形成保護(hù)蓋；一種新的罩裝置，用于保護(hù)燃?xì)獍l(fā)生器的熱電偶腔，該罩具有孔，用于通過該罩傳送有限的熱量；一種新的用于燃?xì)獍l(fā)生器的熱電偶的護(hù)罩(protective cap)，該罩具有傾斜的前表面部，將爐渣從該罩的其它表面部轉(zhuǎn)移走；一種新的用于燃?xì)獍l(fā)生器的熱電偶的護(hù)罩，該罩具有一外表面，其具有爐渣轉(zhuǎn)移部和后傾部，通過其轉(zhuǎn)移爐渣；一種新的用于燃?xì)獍l(fā)生器的熱電偶的護(hù)罩，該罩有爐渣轉(zhuǎn)移部和后傾部，通過此轉(zhuǎn)移爐渣，后傾部上有孔；一種新的用于燃?xì)獍l(fā)生器的熱電偶的護(hù)罩，該罩具有爐渣轉(zhuǎn)移部和后傾部，通過此轉(zhuǎn)移爐渣，后傾部有向上傾斜的孔使?fàn)t渣向下通過孔流動(dòng)的可能性減到最小；一種新的保護(hù)燃?xì)獍l(fā)生器的熱電偶以及熱電偶腔附近的燃?xì)獍l(fā)生器的容器或殼的方法。
本發(fā)明的其它目的和特征將是顯而易見的，將在下文部中指出。
根據(jù)本發(fā)明用于燃?xì)獍l(fā)生器的熱電偶和熱電偶腔的護(hù)罩安裝在燃?xì)獍l(fā)生器反應(yīng)室熱面爐襯的熱電偶腔開口上。
在本發(fā)明的優(yōu)選的實(shí)施例中，護(hù)罩通常是一種盤形結(jié)構(gòu)，包括上部的爐渣偏轉(zhuǎn)表面和下部的后傾面。這樣爐渣通過偏轉(zhuǎn)表面偏轉(zhuǎn)過后傾面從而繞過后傾面。后傾面具有一個(gè)或更多的孔與熱電偶腔相通。多于一個(gè)孔使罩的工作更容易，除了這種考慮之外一個(gè)孔也是可行的。優(yōu)選的孔向上傾斜使?fàn)t渣和多余的熱通過孔流進(jìn)熱電偶腔的可能性最小。在不產(chǎn)生爐渣的燃?xì)獍l(fā)生器中爐渣偏轉(zhuǎn)表面和下部的后傾面可以被一個(gè)單獨(dú)的平面所取代。
護(hù)罩的外周具有上部和下部，其從罩的前表面向下傾斜到罩的后表面。優(yōu)選的在耐火襯套上形成一個(gè)沉頭孔來容納護(hù)罩以及使護(hù)罩凹進(jìn)在耐火襯套中。沉頭孔和護(hù)罩具有互補(bǔ)的形狀。在這種安排下護(hù)罩被平放入沉頭孔以使罩的重量幫助罩保持在沉頭孔自己的位置中。
本發(fā)明另一個(gè)實(shí)施例中省略護(hù)罩中的孔，因?yàn)橥ㄟ^罩到熱電偶的熱傳送將對熱電偶提供必須的、盡管成比例減少的熱信息。沒有開口的護(hù)罩也確保沒有爐渣將進(jìn)入熱電偶腔。
本發(fā)明進(jìn)一步包括保護(hù)燃?xì)獍l(fā)生器的熱電偶的方法。該方法包括形成一熱電偶腔，其延伸通過燃?xì)獍l(fā)生器殼以及通過燃?xì)獍l(fā)生器的耐火襯套以及通過耐火襯套的熱面表面，以在熱面表面上限定一熱電偶開口。該方法進(jìn)一步包括在熱電偶開口的覆蓋位置上提供一罩來覆蓋熱電偶開口，從而防止在熱面表面上向下移動(dòng)的熔渣通過熱電偶開口進(jìn)入熱電偶腔。方法進(jìn)一步包括在熱電偶開口上形成沉頭孔，使護(hù)罩在熱電偶開口上凹進(jìn)預(yù)定量。
該方法進(jìn)一步的方面包括罩具有爐渣偏轉(zhuǎn)表面和后傾面。該方法的其他方面包括在罩上形成通孔，孔位于罩的后傾面從罩的前表面朝罩的后表面向上傾斜。方法進(jìn)一步包括罩的外周具有上部和下部，其從罩的前表面向下傾斜到罩的后表面。
本發(fā)明也包括一種保護(hù)熱電偶腔附近的燃?xì)獍l(fā)生器容器或殼的方法，通過在熱電偶開口提供一罩，使燃?xì)獍l(fā)生器的容器或殼暴露于來自燃?xì)獍l(fā)生器內(nèi)的輻射熱最小，否則，其將通過熱電偶腔到達(dá)燃?xì)獍l(fā)生器的容器或殼。
在下文中描述本發(fā)明包括的結(jié)構(gòu)和方法，本發(fā)明的范圍在權(quán)利要求中被指出。


圖1是帶有熱電偶腔內(nèi)的熱電偶的燃?xì)獍l(fā)生器上部的局部截面簡圖，其在耐火襯套處打開；圖2是其放大的局部截面圖；圖3是沿圖2的3-3線所取的局部截面圖；圖4是沿圖2的4-4線所取的局部截面圖；圖5是沿圖2的5-5線所取的局部截面圖；
圖6是結(jié)合本發(fā)明實(shí)施例的帶有護(hù)罩的熱電偶腔內(nèi)的熱電偶的局部放大截面圖；圖7是護(hù)罩在被安裝燃?xì)獍l(fā)生器的耐火襯套的耐火墊(refractory block)之前的透視圖，耐火墊內(nèi)的熱電偶和熱電偶腔的范圍用虛線顯示；圖8是與圖7相似的安裝在耐火墊內(nèi)的護(hù)罩的圖，為了清楚的目的，省略了熱電偶和熱電偶腔范圍的虛線輪廓；圖9A是圖7下部耐火墊的透視圖；圖9B是其主平面圖；圖9C是其前視圖；圖9D是沿圖9C的9D-9D線的截面圖；圖10A是圖7上部耐火墊的透視圖；圖10B是其主平面圖；圖10C是其前視圖；圖10D是沿圖10C的10D-10D線所取的截面圖；圖11A是結(jié)合本發(fā)明實(shí)施例護(hù)罩的透視圖；圖11B是其前視圖；圖11C是其主平面圖，以及圖11D是沿圖11B的11D-11D線所取的截面圖；全部的附圖中，相同的參考標(biāo)記表示相同的部分。
具體實(shí)施例方式
參考附圖，燃?xì)獍l(fā)生器一般用圖1中的參考數(shù)字10表示。
燃?xì)獍l(fā)生器10包括一外反應(yīng)器容器或殼12，優(yōu)選的由鋼構(gòu)成，有一內(nèi)部耐火襯套14和支撐著進(jìn)料注入器20的頂頸部18。耐火襯套14(圖1和圖2)包括，例如帶有熱面表面(hot-face surface)26的耐火磚的熱面層24，耐火磚支持層(backup layer)30，耐火磚的最外層34，在最外層34和燃?xì)獍l(fā)生器殼12之間設(shè)置的可壓縮的耐火絕緣層38。
耐火襯套14限定燃?xì)獍l(fā)生器10中的反應(yīng)室40(圖1)，其接受來自進(jìn)料注入器20的含碳燃料用于轉(zhuǎn)化成合成氣或“合氣”。顯示在圖1的燃?xì)獍l(fā)生器下面的部沒有在圖1中顯示，因?yàn)樗鼈兡芫哂腥魏芜m宜的已知結(jié)構(gòu)對于本發(fā)明的理解沒有關(guān)系。
提供給燃?xì)獍l(fā)生器10許多任何適宜的已知的商業(yè)上可利用的熱電偶44(圖2)。熱電偶44包括以任何適宜的方式支撐在已知的熱電偶管口(nozzle)48的入口的端部46，并且熱電偶44延伸通過燃?xì)獍l(fā)生器殼12內(nèi)的熱電偶開口49。熱電偶管口48以任何適宜的方式焊接到燃?xì)獍l(fā)生器殼12上。延伸通過耐火襯套14內(nèi)的熱電偶腔50的熱電偶44有一自由端54，其凹入耐火襯套14的熱面表面26。
熱電偶腔50(圖2)包括熱面磚層24的腔部58，支持磚層30的腔部60以及最外面磚層34的空腔62。腔部62通常與燃?xì)獍l(fā)生器殼12內(nèi)的熱電偶開口49成一線。熱電偶腔50的外周壁通常用參考數(shù)字64表示，將被理解為包括每一個(gè)腔部58、60和62的壁或外周(圖3-5)。
熱電偶腔50的熱面表面26有開口68(圖2)，通常開口68是沒有被覆蓋的。因此熔渣(沒有顯示)在許多不同給料的氣化過程中產(chǎn)生，沿著熱面表面26向下移動(dòng)能進(jìn)入到熱電偶腔50的開口68中。在熱電偶腔50內(nèi)積聚爐渣終將減少或消去熱電偶44和熱電偶腔壁64之間的余隙空間。
通常熱電偶44和熱電偶腔壁64之間提供的余隙量(圖2-5)取決于幾個(gè)競爭因素。一個(gè)因素是余隙必須足夠以避免當(dāng)燃?xì)獍l(fā)生器10加熱或冷卻時(shí)，耐火層24、30和34正常熱膨脹和收縮時(shí)熱電偶44和熱電偶腔部58、60和62的壁64之間的干涉。
關(guān)于選擇熱電偶44和空腔壁64之間適宜的余隙的另一個(gè)因素是當(dāng)熱電偶腔部58、60和62(也即熱電偶腔50)的橫截面開口增加，爐渣將從空腔開口68進(jìn)入到熱電偶腔50的更深處的可能性更大，減少或消除了期望的余隙。
關(guān)于選擇適當(dāng)?shù)挠嘞兜牧硪粋€(gè)考慮是熱電偶44與熱電偶腔壁64之間的余隙空間越大，燃?xì)獍l(fā)生器殼12暴露于通過熱電偶腔50的來自反應(yīng)室40的熱量的風(fēng)險(xiǎn)越大。如果在熱電偶開口49(圖2)的燃?xì)獍l(fā)生器殼12沒有被保護(hù)使不受耐火襯套14的生產(chǎn)熱，會發(fā)生罩的損害。
熱電偶腔部58和60(圖2-4)通常在耐火層24和30膨脹垂直方向伸長，以補(bǔ)償耐火層24和30相對于熱電偶44垂直移動(dòng)的正常范圍。
由于熱面磚層24比支持磚層30或最外面磚層34承受更大程度的熱暴露和熱膨脹以及收縮，在熱面磚層24的腔部58內(nèi)比在支持磚層30和最外面磚層34的腔部60和62內(nèi)提供更多的垂直伸長或熱電偶余隙。
參考圖2-5，在氣體反應(yīng)發(fā)生器10被加熱到工作溫度前，相對于固體爐襯(solid line)熱電偶腔部58和60，熱電偶44的位置相應(yīng)于氣體反應(yīng)發(fā)生器10的室溫條件。在燃?xì)獍l(fā)生器10啟動(dòng)工作中，當(dāng)燃?xì)獍l(fā)生器從室溫條件加熱到工作溫度條件時(shí)，被支撐在燃?xì)獍l(fā)生器的下部(沒有顯示)的耐火層24、30和34通常將向上膨脹。
由于熱面層24(圖1)比層30或34更靠近反應(yīng)室40，當(dāng)燃?xì)獍l(fā)生器從室溫加熱到工作溫度條件時(shí)，層24將比層30或34產(chǎn)生更大的膨脹。同樣，通常層30與層34相比將產(chǎn)生更大的膨脹，因?yàn)閷?0比層34更靠近反應(yīng)室40。
因而如圖2和3中所示的，相對于層24的腔部58，熱電偶44的室溫位置允許層24更大量的垂直運(yùn)動(dòng)，以在熱電偶44的下部提供比層30的腔部60(圖2和4)和層34的腔部62(圖2和5)更多的熱膨脹余隙。
圖3和4虛線顯示熱電偶44相對于熱電偶腔部58和60的工作溫度位置。相對于腔部62(圖5)，熱電偶44的工作溫度位置在工作溫度條件和室溫條件下大致上相同，因?yàn)楹星徊?2的耐火磚最外層34與支撐熱電偶管口48以及熱電偶44的燃?xì)獍l(fā)生器殼12以大致上相同的速度膨脹。
當(dāng)熔渣(沒有顯示)沿著熱面26向下流動(dòng)時(shí)，它通過空腔開口68(圖2)進(jìn)入到熱電偶腔50。爐渣在熱電偶腔50中的累積導(dǎo)致熱電偶44和熱電偶腔50的壁64之間的余隙減少或消除。當(dāng)燃?xì)獍l(fā)生器10為了維護(hù)或修理的目的冷卻到室溫條件時(shí)，耐火襯套24和30將在向下方向產(chǎn)生收縮。在熱電偶腔50內(nèi)任何預(yù)定數(shù)量的爐渣可因此對熱電偶44產(chǎn)生向下的力從而損害或切變熱電偶44。
為了解決熱電偶腔50內(nèi)爐渣累積問題以及熱量通過熱電偶腔50流到燃?xì)獍l(fā)生器殼12的問題，提供了一種新的護(hù)罩80(圖6-8和11A-11D)。
參考圖6和7，護(hù)罩80覆蓋熱電偶腔58的開口120(圖7)。護(hù)罩80保護(hù)熱電偶44，大致上消除爐渣移動(dòng)到熱電偶腔58以及限制熱量通過熱電偶腔58流動(dòng)到燃?xì)獍l(fā)生器殼12。優(yōu)選的護(hù)罩80凹入熱面表面26的熱面層24(圖6)。
參考圖11A、11B、11C和11D，護(hù)罩80通常是一盤狀結(jié)構(gòu)并由致密氧化鋁構(gòu)成。罩80有一前表面82，一通常平坦的垂直后表面84和前表面和后表面之間的外緣86。當(dāng)罩在如圖8所示的選擇的取向時(shí)，前表面82包括上部的爐渣轉(zhuǎn)移部90，其向下垂直傾斜偏離后表面84。前表面82也包括一后傾部92，位于爐渣轉(zhuǎn)移部90的下面。當(dāng)罩80在圖8所示的所選擇的取向時(shí)，后傾部92向下朝著后表面84傾斜。優(yōu)選的爐渣轉(zhuǎn)移部90的面積比后傾部92的面積小。
罩80的外緣86，在圖11D中顯示得最清楚，當(dāng)罩位于如圖6-8所示的選擇的取向時(shí)，具有上部96和下部98，其從前表面82向下傾斜到后表面84。在這種安排下罩80有最大的厚度，爐渣轉(zhuǎn)移部90和后傾部92在相交線100處交叉(圖11D)。
一對孔104和106(圖11A和11D)延伸穿過前表面82直到后表面84，從前表面82向上傾斜到后表面84，當(dāng)罩80如圖6-8所示在所選擇的取向時(shí)。優(yōu)選的孔104和106位于前表面82的后傾部92(圖11B)內(nèi)。應(yīng)該注意的是兩個(gè)孔104和104在如果需要安裝或拆卸時(shí)能使罩80的工作容易。在罩80上提供一個(gè)孔也是可行的。罩80的后傾部92上有一個(gè)孔也允許該孔比所示的兩個(gè)孔104和106采用更大的傾斜角。沒有孔的罩也是可行的。
參考圖7和8，優(yōu)選的在上下耐火墊110和112內(nèi)形成熱電偶腔58，其由致密氧化鋁構(gòu)成，每一個(gè)墊包括一部空腔58。發(fā)現(xiàn)兩個(gè)單獨(dú)的墊110和112比含有空腔58的一個(gè)墊(沒有顯示)更容易在熱面層24上進(jìn)行處理和安裝。
熱電偶腔58(圖7)包括空腔開口120上的沉頭孔(couterbore)118。沉頭孔118與罩80的后表面84和外緣86形狀互補(bǔ)。由于外緣86向下傾斜的部96和98，護(hù)罩80因此能被進(jìn)入沉頭孔118，以使罩80的重量幫助保持罩80在沉頭孔118中的位置。如果需要的話，在沉頭孔118的表面和罩80的外緣86上提供耐火膠粘物(沒有顯示)來進(jìn)一步將罩80固定在沉頭孔118中。
盡管護(hù)罩80的大小部分取決于熱電偶44和耐火墊110和112的大小(圖9A和10A)，護(hù)罩80的尺寸例子包括后表面84的高度大約115mm，相交線100到下外周部98的距離大約為100mm，從相交線100到上外周部96的距離大約為17mm。前表面82的后傾部92的圓形部的寬度大約為113mm。爐渣轉(zhuǎn)移部90與后傾部92之間的角大約為145°。爐渣轉(zhuǎn)移部90與上外周部96之間的角大約為110°。后傾部92和下外周部98之間的角大約為105°。上外周部96與后表面84之間的角大約為100°。下外周部98與后表面之間的角為80°。上下外周部96和98的厚度大約為22mm，孔104和106的直徑大約為25mm，與后表面84之間的角大約為80°。在前表面92上的孔104和106之間的距離大約為24mm。
參考圖9A到9D，下耐火墊112包括熱面表面部126和半沉孔部118a，其與護(hù)罩80的下外周部98互補(bǔ)。下耐火墊112也包括空腔58的下部58a和相對的側(cè)壁128和130，其從熱面表面部126到后表面部132有一微小的傾斜。由于在耐火襯套14上提供有耐火墊112的地方所述的墊為柱形，熱面表面部126(圖9C)從側(cè)壁128到側(cè)壁130輕微凹陷，后表面132從側(cè)壁128到側(cè)壁130輕微凸起。傾斜的側(cè)壁128和130幫助將下耐火墊112鎖在熱面層24里，在這里耐火襯套14是柱形。下耐火墊112也包括底表面134和面對上耐火墊110的頂表面136。
參考圖10A到10D，上耐火墊110包括與熱電偶墊112的熱面表面部相同的凹入熱面表面部126和半沉頭孔部118b，其與護(hù)罩80的上外周部96互補(bǔ)。上耐火墊110也包括空腔116的上部58b和相對的側(cè)壁142和144，其與熱電偶墊112的側(cè)壁128和130相同，從熱面表面部126到后表面部146輕微傾斜。后表面部146凸起，與熱電偶墊112的后表面部132相同。傾斜側(cè)壁142和144幫助將耐火墊110鎖在熱面層24內(nèi)，這里耐火襯套14為柱形。上耐火墊110也包括一上表面148和一底表面150，其面對下耐火墊112的上表面136。
上熱電偶墊110的大小，例如側(cè)壁142和144之間的熱面表面126寬度大約為155mm以及側(cè)壁142和144之間的后表面146寬度大約為180mm。側(cè)壁142和144從熱面表面126到后表面146大約傾斜4°。熱面表面126與后表面146之間的距離大約175mm，底表面150與上表面148之間的距離大約為190mm。腔部58b具有一半徑大約為25.6mm的彎曲部，其離底表面150大約13mm，這樣底表面150與腔部58b的底部之間的距離大約為38mm。沉頭孔118b(圖10D)的半徑大約為57mm，沉頭孔壁傾斜角度大約為80°。
除了沉頭孔壁(圖9D)傾斜角度大約為100°，下熱電偶墊112的大小和角度的關(guān)系大致上與上熱電偶墊110相同。
在兩個(gè)熱電偶墊160和162(圖6)上形成支持磚層30內(nèi)的空腔60，每一個(gè)熱電偶墊包含部分空腔60。熱電偶墊160和162以與所描述的熱電偶墊110和112相似的方式進(jìn)行構(gòu)造。然而制成的熱電偶墊160和162比熱電偶墊110和112小，因?yàn)閴|160和162中沒有沉頭孔并且因?yàn)闊犭娕记?0的伸長和余隙不需要與熱電偶腔116的伸長和余隙一樣大。
在熱電偶墊170上形成最外面磚層34的熱電偶腔62(圖6)，因?yàn)榭涨?2有圓形的橫截面，大致相對于熱電偶44不移動(dòng)。將熱電偶墊170制成比熱電偶墊160和162高，因?yàn)樽钔饷娲u層34一般比熱面層24或支持磚層30窄，并且通常比熱面熱電偶墊110和112的密度小。
如圖6-8所示將護(hù)罩80安裝在沉頭孔118中，除了罩80內(nèi)的孔104和106，空腔開口120大致上關(guān)閉。任何在護(hù)罩80的方向上沿?zé)崦姹砻?6向下移動(dòng)(圖6)的熔渣(沒有顯示)經(jīng)過為了轉(zhuǎn)移離開下面的后傾部92的爐渣轉(zhuǎn)移部90。
如果熔渣移動(dòng)到后傾部92上，很可能向下而不是向上流動(dòng)，從而繞過后傾部92中向上傾斜的孔104和106。這樣護(hù)罩80減少或消除爐渣流動(dòng)進(jìn)入熱電偶腔58，大致減少了熱從反應(yīng)室40通過熱電偶腔58到燃?xì)獍l(fā)生器殼12的傳送。
在這種安排下熱電偶腔58和熱電偶44大致上被保護(hù)免受爐渣移動(dòng)到空腔58內(nèi)的影響。熱電偶44、熱電偶腔58和腔部60和62之間的余隙空間應(yīng)沒有在含碳燃料到合成氣的轉(zhuǎn)換過程中在反應(yīng)室40中形成的爐渣。
因?yàn)樽o(hù)罩80大致上減少通過熱電偶腔58的熱傳輸率以及大致上減少或消除了爐渣進(jìn)入熱電偶腔58，為熱電偶44中提供比圖2中未保護(hù)的熱電偶腔50具有更大余隙空間的熱電偶腔58是可行的。熱電偶腔中增加的余隙將確保熱電偶44在未預(yù)料到的引起耐火磚額外熱膨脹的溫度極限時(shí)的安全。
本發(fā)明從而包括一種新的保護(hù)燃?xì)獍l(fā)生器中的熱電偶的方法。方法包括形成一延伸通過耐火襯套和燃?xì)獍l(fā)生器殼的熱電偶腔，從而在耐火襯套的熱面表面上形成熱電偶開口。本發(fā)明進(jìn)一步包括在熱電偶腔開口的覆蓋的位置上提供護(hù)罩來覆蓋熱電偶腔開口，從而防止在燃?xì)獍l(fā)生器中形成的爐渣通過熱電偶腔開口進(jìn)入熱電偶腔。本方法進(jìn)一步包括在熱電偶開口上形成一沉頭孔，從而使護(hù)罩在熱電偶開口上凹進(jìn)預(yù)定量。
方法更進(jìn)一步的方面包括設(shè)置護(hù)罩具有爐渣轉(zhuǎn)移表面和后傾面。方法的另一方面也包括在護(hù)罩的后傾面上從罩的前表面朝罩的后表面向上傾斜形成一個(gè)或更多通孔。方法進(jìn)一步包括提供護(hù)罩的外周具有上部和下部，其從罩的前表面向下傾斜到罩的后表面。
從前面的描述中本發(fā)明明顯的優(yōu)勢包括熱電偶的護(hù)罩和燃?xì)獍l(fā)生器中的熱電偶腔，其通過減少或防止?fàn)t渣流動(dòng)進(jìn)入熱電偶腔從而克服熱電偶腔中爐渣堆積問題。另一個(gè)優(yōu)勢在于護(hù)罩減少熱從燃?xì)獍l(fā)生器的反應(yīng)室通過熱電偶腔到燃?xì)獍l(fā)生器殼的傳輸。還有一個(gè)優(yōu)勢是護(hù)罩具有爐渣轉(zhuǎn)移表面和后傾面，且爐渣轉(zhuǎn)移表面轉(zhuǎn)移爐渣遠(yuǎn)離罩的后傾面。進(jìn)一步的優(yōu)勢是罩包括一個(gè)或更多的孔，其與熱電偶腔相通，使熱電偶監(jiān)控燃?xì)獍l(fā)生器的真實(shí)溫度而不是由于罩的絕緣效果產(chǎn)生的補(bǔ)償溫度。罩上相對小的孔使沒有罩時(shí)發(fā)生的對熱電偶的熱沖擊損害的可能性最小。
還有一個(gè)優(yōu)勢是護(hù)罩的孔向上傾斜來防止任何可能流動(dòng)到后傾面的爐渣通過開口移動(dòng)到熱電偶腔。另一個(gè)優(yōu)勢是通過護(hù)罩保護(hù)熱電偶腔，以減少或防止?fàn)t渣進(jìn)入熱電偶腔，可能擴(kuò)大熱電偶腔而不受爐渣滲透的風(fēng)險(xiǎn)，因?yàn)樵龃蟮臒犭娕记痪哂凶o(hù)罩。因此使用護(hù)罩允許在熱電偶和熱電偶腔之間提供更大的余隙，而沒有護(hù)罩是不可行的。
考慮上述將可以看到可達(dá)到發(fā)明的幾個(gè)目的并取得，其他有益的結(jié)果。由于從上述的結(jié)構(gòu)和方法中可以得到幾種不同的改變而不偏離本發(fā)明的范圍，意圖是包含在上面描述或在附圖中所示的所有的內(nèi)容應(yīng)該被解釋為說明性的而沒有限制的意義。
權(quán)利要求
1.一種燃?xì)獍l(fā)生器，包括，a)反應(yīng)器殼，b)在所述的反應(yīng)器殼上的耐火襯套，其在所述的反應(yīng)殼內(nèi)限定反應(yīng)室，所述的耐火襯套包括熱面表面，c)延伸通過所述的反應(yīng)器殼、所述的耐火襯套，以及通過所述的熱面表面的熱電偶腔，其在所述的熱面表面上限定熱電偶開口，以及，d)在所述的熱電偶開口上的罩，用來覆蓋所述的熱電偶開口，以防止過量的反應(yīng)熱以及在所述反應(yīng)室熱面表面上形成的爐渣通過所述的熱電偶開口進(jìn)入所述的熱電偶腔。
2.如權(quán)利要求1中所述的燃?xì)獍l(fā)生器，其中當(dāng)所述罩處于在所述的熱電偶開口上的覆蓋位置以覆蓋所述的熱電偶開口時(shí)，所述的罩具有相應(yīng)于所述的熱面表面的前表面和面對熱電偶腔的后表面，當(dāng)罩在所述的覆蓋位置時(shí)，所述的前表面具有爐渣轉(zhuǎn)移表面，其從所述的后表面向下垂直方向傾斜。
3.如權(quán)利要求2所述的燃?xì)獍l(fā)生器，其中當(dāng)所述的罩處于覆蓋位置時(shí)，所述的前表面具有位于所述的爐渣轉(zhuǎn)移部下面的后傾部，當(dāng)所述的罩處于所述的覆蓋位置時(shí)，所述的后傾部朝所述的后表面向下垂直方向傾斜。
4.如權(quán)利要求3所述的燃?xì)獍l(fā)生器，其中在所述罩的后傾部上形成一孔，所述的孔延伸通過所述的前表面和所述的后表面，當(dāng)所述的罩處于所述覆蓋位置時(shí)，其從所述的前表面朝所述的后表面向上傾斜。
5.如權(quán)利要求3所述的燃?xì)獍l(fā)生器，其中所述的后傾部比所述的爐渣轉(zhuǎn)移部的面積大。
6.如權(quán)利要求1所述的燃?xì)獍l(fā)生器，其中當(dāng)所述罩被放置于所述的熱電偶開口以覆蓋所述的熱電偶開口時(shí)，所述的罩具有相應(yīng)于所述熱面表面的前表面和面對熱電偶腔的后表面，當(dāng)所述的罩處于所述的覆蓋位置時(shí)，所述的罩具有在所述的前表面和所述的后表面之間的外周，所述的外周具有上部和下部，其從所述的前表面朝所述的后表面向下傾斜。
7.如權(quán)利要求1所述的燃?xì)獍l(fā)生器，其中所述熱電偶開口包括一沉頭孔，所述罩和沉頭孔具有互補(bǔ)的形狀，以使所述罩在所述的沉頭孔中凹進(jìn)預(yù)定量。
8.如權(quán)利要求1所述的燃?xì)獍l(fā)生器，其中所述罩通常為盤形。
9.一種用于保護(hù)燃?xì)獍l(fā)生器中熱電偶的罩，其中包括，a)一個(gè)通常盤狀的構(gòu)件，該構(gòu)件具有I.暴露于燃?xì)獍l(fā)生器反應(yīng)室的熱的前表面，II.面對熱電偶腔的后表面，以及III.所述的前表面和所述的后表面之間的外周，b)所述的罩具有選擇的取向，其中當(dāng)所述的罩位于所述選擇的取向時(shí)，所述的后表面形成一垂直面，所述的前表面具有爐渣轉(zhuǎn)移部，其從所述的后表面向下傾斜。
10.如權(quán)利要求9所述的罩，其中當(dāng)所述的罩位于所述選擇的取向時(shí)，所述的前表面具有位于所述的爐渣轉(zhuǎn)移部下面的后傾部，當(dāng)所述的罩處于所述選擇的取向時(shí)，所述的后傾部朝所述的后表面向下垂直傾斜。
11.如權(quán)利要求9所述的罩，其中當(dāng)所述的罩處于所述選擇取向時(shí)，在所述罩的后傾部上形成一孔，所述的孔延伸通過所述的前表面和所述的后表面，其從所述的前表面朝所述的后表面向上傾斜。
12.如權(quán)利要求10所述的罩，其中所述的爐渣轉(zhuǎn)移部比所述的后傾部的面積小。
13.如權(quán)利要求9所述的罩，其中當(dāng)所述的罩處于所述選擇的取向時(shí)，所述的外周具有上部和下部，所述外周的上部和下部從所述的前表面向下傾斜到所述的后表面。
14.一種保護(hù)燃?xì)獍l(fā)生器的熱電偶的方法，其中包括，a)形成一熱電偶腔，其延伸通過燃?xì)獍l(fā)生器反應(yīng)室殼，通過燃?xì)獍l(fā)生器殼上的耐火襯套以及通過耐火襯套的熱面表面而在熱面表面上限定一熱電偶開口，以及，b)在所述熱電偶開口的覆蓋位置上提供一罩來覆蓋所述的熱電偶開口，從而防止任何在燃?xì)獍l(fā)生器熱面表面上形成的爐渣通過所述的熱電偶開口進(jìn)入熱電偶腔。
15.如權(quán)利要求14所述的方法，其中在所述熱電偶開口形成與所述罩形狀互補(bǔ)的沉頭孔，使所述罩能在所述熱電偶開口上凹進(jìn)預(yù)定量。
16.如權(quán)利要求14所述的方法，其中包括當(dāng)所述罩被放置在所述熱電偶開口以覆蓋所述熱電偶開口時(shí)，給所述罩提供一平坦的面對所述熱電偶腔的后表面以及給所述罩提供一相應(yīng)于所述熱面表面的前表面，并且當(dāng)所述罩被放置于所述熱電偶開口上所選擇的取向時(shí)，形成具有爐渣轉(zhuǎn)移部的前表面的上部，其從后表面向下傾斜。
17.如權(quán)利要求16所述的方法，其中包括當(dāng)所述罩處于所選擇的取向時(shí)，在所述罩上提供一朝著所述后表面向上傾斜并延伸通過所述前表面和后表面的通孔。
18.如權(quán)利要求16所述的方法，其中包括當(dāng)所述罩處于所選擇的取向時(shí)，在所述前表面上形成一低于所述爐渣轉(zhuǎn)移部的后傾部，以及設(shè)置所述后傾部具有一斜度，其從前表面朝著后表面垂直向下方向傾斜。
19.如權(quán)利要求18所述的方法，其中包括形成面積小于所述后傾部的爐渣轉(zhuǎn)移部。
20.如權(quán)利要求14所述的方法，其中包括當(dāng)所述罩處于所述熱電偶開口的覆蓋位置時(shí)，放置所述罩使罩的前表面相應(yīng)于所述熱面表面，罩的后表面面對熱電偶腔，當(dāng)所述罩處于覆蓋位置時(shí)設(shè)置罩的前表面和后表面之間的罩的外周具有上部和下部，使外周的上部和下部形成從所述前表面到所述后表面的向下斜面。
21.一種保護(hù)熱電偶腔附近的燃?xì)獍l(fā)生器容器或殼的方法，其中所述熱電偶向前延伸通過燃?xì)獍l(fā)生器的反應(yīng)室殼，通過反應(yīng)器殼上的耐火襯套以及通過耐火襯套上的熱面表面，以在所述熱面表面上限定一熱電偶開口，所述的方法包括在所述的熱電偶開口上的覆蓋位置上提供一罩以覆蓋所述的熱電偶開口，從而使燃?xì)獍l(fā)生器容器或殼最小暴露于來自燃?xì)獍l(fā)生器的熱，否則熱量將通過所述熱電偶腔到燃?xì)獍l(fā)生器容器或殼。
全文摘要
一種用于燃?xì)獍l(fā)生器(10)內(nèi)的熱電偶(44)的護(hù)罩(80)，其安裝在燃?xì)獍l(fā)生器的反應(yīng)室的熱面襯套內(nèi)的熱電偶腔的開口處。該罩通常為盤形結(jié)構(gòu)，在一個(gè)實(shí)施例中其包括后傾面上的上爐渣轉(zhuǎn)移部以繞過后傾面。沉頭孔形成在耐火襯套內(nèi)以容納護(hù)罩并使得護(hù)罩可凹入到耐火襯套內(nèi)?？稍谡謨?nèi)形成孔，其向上傾斜以減小爐渣向下移動(dòng)流經(jīng)該孔進(jìn)入到熱電偶腔(50)內(nèi)。該孔可足夠小以減小允許過量的輻射熱到達(dá)燃?xì)獍l(fā)生器容器或殼的危險(xiǎn)。該罩的周邊具有向下傾斜的上部和下部，以幫助在沉頭孔內(nèi)的位置保持該罩。
文檔編號G01K1/10GK1650153SQ03810000
公開日2005年8月3日 申請日期2003年1月13日 優(yōu)先權(quán)日2002年3月18日
發(fā)明者約翰·C·格羅恩 申請人:Ge能源美國公司