專利名稱：適合高溫高壓下的溫度量測(cè)裝置及其恒壓控制方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明是關(guān)于一種溫度量測(cè)裝置，應(yīng)用于高溫高壓的氣化爐，特別是一種適合高溫高壓下的溫度量測(cè)裝置及其恒壓控制方法。
背景技術(shù)：
壓力式氣化爐的操作是令煤炭在高溫下與未足量的氧氣進(jìn)行不完全燃燒反應(yīng)，而生成主要包括H2、CO與CH4的可燃性氣體。在高壓下進(jìn)行氣化反應(yīng)，煤氣的熱值較高，另外反應(yīng)氣體的密度增大，使氣化反應(yīng)的速率加快，亦提高了合成氣的產(chǎn)能。一般壓力式氣化爐的操作溫度范圍約930～1650℃(1700～3000)，通常壓力為1～68個(gè)大氣壓力下進(jìn)行。
一般在工業(yè)或?qū)嶒?yàn)上測(cè)試溫度的量測(cè)以熱電偶(Thermocouple)的選用最普遍，主要是因量測(cè)溫度范圍很廣(0～2300℃)、傳訊及控制捷便容易以及價(jià)格合理；但裝置場(chǎng)所的環(huán)境也有所限制。因?yàn)椴僮鞯臏囟认喈?dāng)高，為了不使熱電偶素線直接與被測(cè)物及周圍的氣體接觸，通常外加一保護(hù)管使用。為求得正確的溫度，除了選擇適當(dāng)?shù)臒犭娕夹褪酵猓臀g及耐振的使用環(huán)境亦需謹(jǐn)慎考慮，因此適當(dāng)?shù)谋Ｗo(hù)管對(duì)熱電偶的保護(hù)非常重要。
一般的保護(hù)管的材質(zhì)有金屬及非金屬二類，金屬保護(hù)管使用溫度在800℃～2100℃(鉬Mo可至2100℃)，非金屬保護(hù)管使用溫度在1000℃～2300℃(SiC可至2300℃)，特殊稀有的金屬保護(hù)管價(jià)格非常昂貴且不易購得，因此非金屬保護(hù)管常被工業(yè)上或?qū)嶒?yàn)所采用。但是，對(duì)于熱電偶的溫度量測(cè)，一般使用者只考慮溫度、腐蝕及振動(dòng)的環(huán)境，然而，就壓力式氣化爐來說，其操作時(shí)除了高溫外，同樣也具有相當(dāng)高的壓力，特殊高壓環(huán)境下，往往熱電偶的壽命因保護(hù)管受內(nèi)外應(yīng)力不同而損毀。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的主要目的是提出一種適合高溫高壓下的溫度量測(cè)裝置及其恒壓控制方法，于設(shè)備精簡、控制流程簡單的情況下，保護(hù)熱電偶前端的檢測(cè)點(diǎn)，減少在高壓環(huán)境測(cè)試下，熱電偶受應(yīng)力影響而瞬間碎裂燒毀的問題，進(jìn)而降低熱電偶量測(cè)設(shè)備的硬件及操作成本。
根據(jù)本發(fā)明所揭露的適合高溫高壓下的溫度量測(cè)裝置及其恒壓控制方法，其是通過由感測(cè)壓力式氣化爐與溫度傳感器的保護(hù)套內(nèi)的壓力差，并于操作過程中隨時(shí)監(jiān)控，當(dāng)因操作使得壓力式氣化爐的外部壓力提高，而使壓力差大幅增加，則于保護(hù)套內(nèi)充與氣體，增加保護(hù)套的壓力，進(jìn)而減少壓力差，降低因壓力差過大而碎裂的問題。
故溫度量測(cè)裝置包含有溫度量測(cè)器、保護(hù)套、壓力傳感器與壓力調(diào)節(jié)器，溫度傳感器通過由保護(hù)套包覆于周圍，并置入壓力式氣化爐內(nèi)量測(cè)溫度，而透過壓力傳感器隨時(shí)監(jiān)控壓力式氣化爐與保護(hù)套內(nèi)的壓力差，而將壓力信號(hào)傳送至壓力調(diào)節(jié)器，作為其調(diào)節(jié)保護(hù)套內(nèi)壓力的依據(jù)，通過此，則可將保護(hù)套內(nèi)的壓力維持于安全范圍內(nèi)，而減少因局部不再受應(yīng)力影響而瞬間碎裂燒毀的問題。
有關(guān)本發(fā)明的詳細(xì)內(nèi)容及技術(shù)，茲就配合圖式說明如下


圖1是為本發(fā)明適合高溫高壓下的溫度量測(cè)裝置的恒壓控制方法的步驟流程示意圖；圖2是為本發(fā)明適合高溫高壓下的溫度量測(cè)裝置的示意圖。
主要組件符號(hào)說明

11溫度量測(cè)器12壓力傳感器13壓力調(diào)節(jié)器131 控制閥132 高壓氣瓶20壓力式氣化爐21燃燒室具體實(shí)施方式
根據(jù)本發(fā)明所揭露的適合高溫高壓下的溫度量測(cè)裝置及其恒壓控制方法，首先，關(guān)于恒壓控制的方法，請(qǐng)參閱圖1所示，是為恒壓控制方法的步驟流程示意圖，其應(yīng)用于具有保護(hù)套的溫度量測(cè)器，而用以量測(cè)壓力式氣化爐的爐內(nèi)的溫度。
首先，先量測(cè)壓力式氣化爐與溫度量測(cè)器的保護(hù)套內(nèi)的壓力，而求得標(biāo)準(zhǔn)壓力差(步驟101)，并于氣化爐啟動(dòng)后，量取兩者的壓力差，而獲得實(shí)時(shí)壓力差(步驟102)，當(dāng)然，標(biāo)準(zhǔn)壓力差的部分，可以為默認(rèn)值，也就是先行量測(cè)出保護(hù)套內(nèi)的壓力，而僅需量測(cè)氣化爐壓力，甚至連氣化爐壓力都直接采用預(yù)設(shè)方式，而僅需實(shí)時(shí)量測(cè)啟動(dòng)后的氣化爐壓力，就可以獲得實(shí)時(shí)壓力差，但是為求精確，且因?yàn)槿鐪囟?、壓力升高，保護(hù)套內(nèi)壓力也會(huì)有所變化，故，仍為每次量測(cè)壓力為佳。接著，監(jiān)控實(shí)時(shí)壓力差與標(biāo)準(zhǔn)壓力差的差值是否超出預(yù)定的范圍(步驟103)，而此一預(yù)定范圍的定義乃根據(jù)溫度量測(cè)器的保護(hù)套所能承受最大壓力來定義。
當(dāng)然，也可以根據(jù)溫度量測(cè)器的保護(hù)套直接定義，而僅需利用實(shí)時(shí)壓力差來加以作為判斷的依據(jù)即可。當(dāng)大于預(yù)定的范圍時(shí)，為了避免因?yàn)閴毫^大而導(dǎo)致碎裂，故加以調(diào)整保護(hù)套內(nèi)的壓力(步驟104)，也就是利用加壓譬如為氮?dú)獾炔灰装l(fā)生反應(yīng)的氣體進(jìn)入，使保護(hù)套內(nèi)的壓力提高，降低實(shí)時(shí)壓力差，減少破碎的可能性。
而本發(fā)明所揭露的適合高溫高壓下的溫度量測(cè)裝置，請(qǐng)參閱圖2，溫度量測(cè)裝置包含有溫度量測(cè)器11、壓力傳感器12與壓力調(diào)節(jié)器13，溫度傳感器11是為熱電偶的形式，外緣包覆有保護(hù)套，前端為檢測(cè)點(diǎn)(sensor)，壓力傳感器12可以感測(cè)壓力式氣化爐20的燃燒室21與溫度傳感器11的保護(hù)管內(nèi)的壓力，而壓力調(diào)節(jié)器13則用以調(diào)節(jié)溫度傳感器的保護(hù)套內(nèi)的壓力。
保護(hù)套基本上是用來保護(hù)溫度傳感器11避免受到高溫的沖擊，故以耐高溫材質(zhì)所構(gòu)成，譬如為金屬保護(hù)管使用溫度在800℃～2100℃(鉬Mo可至2100℃)，非金屬保護(hù)管使用溫度在1000℃～2300℃(SiC可至2300℃)。而壓力調(diào)節(jié)器13包含有控制閥131與高壓氣瓶132。
首先由壓力式氣化爐(Gasifier)20內(nèi)的燃燒室21量測(cè)壓力(P1)，再量測(cè)保護(hù)套內(nèi)的壓力(P2)，此時(shí)的壓力差(P1-P2＝ΔP)為標(biāo)準(zhǔn)的壓力差。當(dāng)煤炭、氧氣進(jìn)入氣化爐20內(nèi)進(jìn)行氣化時(shí)，氣化爐20將因部份燃燒而使?fàn)t內(nèi)溫度及壓力提高，這時(shí)氣化爐20的燃燒室21與溫度傳感器11的保護(hù)套產(chǎn)生實(shí)時(shí)壓力差(P1’-P2’＝ΔP’)。接下來由實(shí)時(shí)壓力差(ΔP’)或是兩者差值轉(zhuǎn)化為壓力信號(hào)傳送至壓力調(diào)節(jié)器13，指示控制閥131的起閉，使高壓氣瓶132內(nèi)的氣體(可譬如為氮?dú)?進(jìn)入保護(hù)套內(nèi)提高壓力，當(dāng)然通過由壓力信號(hào)同樣可調(diào)節(jié)控制閥131控制氮?dú)?N2)進(jìn)料的多寡，確保溫度量測(cè)器11前端檢測(cè)點(diǎn)(Sensor)保持均等壓力，不再受局部應(yīng)力影響而瞬間碎裂燒毀。
雖然本發(fā)明以前述的較佳實(shí)施例揭露如上，然其并非用以限定本發(fā)明，任何熟習(xí)此技藝者，在不脫離本發(fā)明的精神和范圍內(nèi)，當(dāng)可作些許的更動(dòng)與潤飾，因此本發(fā)明的保護(hù)范圍當(dāng)視后附的申請(qǐng)專利范圍所界定者為準(zhǔn)。
權(quán)利要求
1.一種適合高溫高壓下的溫度量測(cè)裝置，是應(yīng)用于一壓力式氣化爐，其特征在于，包含有一溫度量測(cè)器，具一包覆于外緣的保護(hù)套，前端具有一檢測(cè)點(diǎn)，可置入該壓力式氣化爐內(nèi)量測(cè)溫度；一壓力傳感器，用以感測(cè)該壓力式氣化爐與該保護(hù)套內(nèi)的壓力差；及一壓力調(diào)節(jié)器，根據(jù)該壓力傳感器所量測(cè)的壓力差，加以調(diào)節(jié)該保護(hù)套內(nèi)的壓力，使該壓力差維持于一安全范圍。
2.如權(quán)利要求1所述的適合高溫高壓下的溫度量測(cè)裝置，其特征在于，所述該壓力傳感器是為一熱電偶。
3.如權(quán)利要求1所述的適合高溫高壓下的溫度量測(cè)裝置，其特征在于，所述該保護(hù)套是利用耐高溫材質(zhì)所構(gòu)成。
4.如權(quán)利要求1所述的適合高溫高壓下的溫度量測(cè)裝置，其特征在于，所述該壓力傳感器用以分別兩側(cè)該壓力式氣化爐內(nèi)的壓力以及該保護(hù)套內(nèi)的壓力，而獲得該壓力差。
5.如權(quán)利要求4所述的適合高溫高壓下的溫度量測(cè)裝置，其特征在于，所述該壓力差是轉(zhuǎn)化為一壓力信號(hào)傳送至該壓力調(diào)節(jié)器。
6.如權(quán)利要求5所述的適合高溫高壓下的溫度量測(cè)裝置，其特征在于，所述該壓力調(diào)節(jié)器是包含有一控制閥與一高壓氣瓶，通過由該壓力信號(hào)控制該控制閥的啟閉，而控制該高壓氣瓶輸送一空氣與否而調(diào)節(jié)該壓力差。
7.如權(quán)利要求6所述的適合高溫高壓下的溫度量測(cè)裝置，其特征在于，所述該氣體是為氮?dú)狻?br> 8.一種適合高溫高壓下的溫度量測(cè)裝置的恒壓控制方法，是應(yīng)用于一壓力式氣化爐，該溫度量測(cè)裝置是為一具有保護(hù)套的熱電偶，其特征在于，包含有下列步驟量測(cè)該壓力式氣化爐與該保護(hù)套的壓力差而獲得一標(biāo)準(zhǔn)壓力差；于該壓力式氣化爐啟動(dòng)后，量測(cè)該壓力式氣化爐與該保護(hù)套的壓力差而獲得一實(shí)時(shí)壓力差；及當(dāng)該實(shí)時(shí)壓力差大于該標(biāo)準(zhǔn)壓力差達(dá)一預(yù)定范圍，輸入一氣體至該保護(hù)套內(nèi)，維持該實(shí)時(shí)壓力差與該標(biāo)準(zhǔn)壓力差的差值于該預(yù)定范圍內(nèi)。
9.如權(quán)利要求8所述的適合高溫高壓下的溫度量測(cè)裝置的恒壓控制方法，其特征在于，所述該氣體是為一氮?dú)狻?br> 10.如權(quán)利要求8所述的適合高溫高壓下的溫度量測(cè)裝置的恒壓控制方法，其特征在于，所述該預(yù)定范圍是根據(jù)該保護(hù)套所能承受的壓力范圍而定義。
全文摘要
一種適合高溫高壓下的溫度量測(cè)裝置及其恒壓控制方法，是針對(duì)現(xiàn)有用于壓力式氣化爐的溫度量測(cè)器僅設(shè)計(jì)針對(duì)高溫防制的保護(hù)套，而忽略因高壓而產(chǎn)生瞬間碎裂的弊病，提出利用監(jiān)控保護(hù)套與氣化爐的壓力差的裝置與方法，而維持此一壓力差于預(yù)定范圍內(nèi)，而可確保溫度量測(cè)器不會(huì)因?yàn)楦邏憾查g碎裂。
文檔編號(hào)G01K7/02GK1979102SQ20051012745
公開日2007年6月13日 申請(qǐng)日期2005年12月2日 優(yōu)先權(quán)日2005年12月2日
發(fā)明者陳瑞燕, 沈政憲 申請(qǐng)人:財(cái)團(tuán)法人工業(yè)技術(shù)研究院