專利名稱：適合高溫高壓下的溫度量測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個大氣壓力下進行。
一般在工業(yè)或?qū)嶒炆蠝y試溫度的量測以熱電偶(Thermocouple)的選用最普遍，主要是因量測溫度范圍很廣(0～2300℃)、傳訊及控制捷便容易以及價格合理；但裝置場所的環(huán)境也有所限制。因為操作的溫度相當(dāng)高，為了不使熱電偶素線直接與被測物及周圍的氣體接觸，通常外加一保護管使用。為求得正確的溫度，除了選擇適當(dāng)?shù)臒犭娕夹褪酵?，耐蝕及耐振的使用環(huán)境亦需謹慎考慮，因此適當(dāng)?shù)谋Ｗo管對熱電偶的保護非常重要。
一般的保護管的材質(zhì)有金屬及非金屬二類，金屬保護管使用溫度在800℃～2100℃(鉬Mo可至2100℃)，非金屬保護管使用溫度在1000℃～2300℃(SiC可至2300℃)，特殊稀有的金屬保護管價格非常昂貴且不易購得，因此非金屬保護管常被工業(yè)上或?qū)嶒炈捎?。但是，對于熱電偶的溫度量測，一般使用者只考慮溫度、腐蝕及振動的環(huán)境，然而，就壓力式氣化爐來說，其操作時除了高溫外，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，保護熱電偶前端的檢測點，減少在高壓環(huán)境測試下，熱電偶受應(yīng)力影響而瞬間碎裂燒毀的問題，進而降低熱電偶量測設(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裝置及其恒壓控制方法，其是通過由感測壓力式氣化爐與溫度傳感器的保護套內(nèi)的壓力差，并于操作過程中隨時監(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，則于保護套內(nèi)充與氣體，增加保護套的壓力，進而減少壓力差，降低因壓力差過大而碎裂的問題。
故溫度量測裝置包含有溫度量測器、保護套、壓力傳感器與壓力調(diào)節(jié)器，溫度傳感器通過由保護套包覆于周圍，并置入壓力式氣化爐內(nèi)量測溫度，而透過壓力傳感器隨時監(jiān)控壓力式氣化爐與保護套內(nèi)的壓力差，而將壓力信號傳送至壓力調(diào)節(jié)器，作為其調(diào)節(jié)保護套內(nèi)壓力的依據(jù)，通過此，則可將保護套內(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裝置的示意圖。
主要組件符號說明

11溫度量測器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裝置及其恒壓控制方法，首先，關(guān)于恒壓控制的方法，請參閱圖1所示，是為恒壓控制方法的步驟流程示意圖，其應(yīng)用于具有保護套的溫度量測器，而用以量測壓力式氣化爐的爐內(nèi)的溫度。
首先，先量測壓力式氣化爐與溫度量測器的保護套內(nèi)的壓力，而求得標(biāo)準(zhǔn)壓力差(步驟101)，并于氣化爐啟動后，量取兩者的壓力差，而獲得實時壓力差(步驟102)，當(dāng)然，標(biāo)準(zhǔn)壓力差的部分，可以為默認值，也就是先行量測出保護套內(nèi)的壓力，而僅需量測氣化爐壓力，甚至連氣化爐壓力都直接采用預(yù)設(shè)方式，而僅需實時量測啟動后的氣化爐壓力，就可以獲得實時壓力差，但是為求精確，且因為如溫度、壓力升高，保護套內(nèi)壓力也會有所變化，故，仍為每次量測壓力為佳。接著，監(jiān)控實時壓力差與標(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)溫度量測器的保護套所能承受最大壓力來定義。
當(dāng)然，也可以根據(jù)溫度量測器的保護套直接定義，而僅需利用實時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，為了避免因為壓力過大而導(dǎo)致碎裂，故加以調(diào)整保護套內(nèi)的壓力(步驟104)，也就是利用加壓譬如為氮氣等不易發(fā)生反應(yīng)的氣體進入，使保護套內(nèi)的壓力提高，降低實時壓力差，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裝置，請參閱圖2，溫度量測裝置包含有溫度量測器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，外緣包覆有保護套，前端為檢測點(sensor)，壓力傳感器12可以感測壓力式氣化爐20的燃燒室21與溫度傳感器11的保護管內(nèi)的壓力，而壓力調(diào)節(jié)器13則用以調(diào)節(jié)溫度傳感器的保護套內(nèi)的壓力。
保護套基本上是用來保護溫度傳感器11避免受到高溫的沖擊，故以耐高溫材質(zhì)所構(gòu)成，譬如為金屬保護管使用溫度在800℃～2100℃(鉬Mo可至2100℃)，非金屬保護管使用溫度在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量測壓力(P1)，再量測保護套內(nèi)的壓力(P2)，此時的壓力差(P1-P2＝ΔP)為標(biāo)準(zhǔn)的壓力差。當(dāng)煤炭、氧氣進入氣化爐20內(nèi)進行氣化時，氣化爐20將因部份燃燒而使?fàn)t內(nèi)溫度及壓力提高，這時氣化爐20的燃燒室21與溫度傳感器11的保護套產(chǎn)生實時壓力差(P1’-P2’＝ΔP’)。接下來由實時壓力差(ΔP’)或是兩者差值轉(zhuǎn)化為壓力信號傳送至壓力調(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(可譬如為氮氣)進入保護套內(nèi)提高壓力，當(dāng)然通過由壓力信號同樣可調(diào)節(jié)控制閥131控制氮氣(N2)進料的多寡，確保溫度量測器11前端檢測點(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)可作些許的更動與潤飾，因此本發(fā)明的保護范圍當(dāng)視后附的申請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，包含有一溫度量測器，具一包覆于外緣的保護套，前端具有一檢測點，可置入該壓力式氣化爐內(nèi)量測溫度；一壓力傳感器，用以感測該壓力式氣化爐與該保護套內(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的壓力差，加以調(diào)節(jié)該保護套內(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裝置，其特征在于，所述該保護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裝置，其特征在于，所述該壓力差是轉(zhuǎn)化為一壓力信號傳送至該壓力調(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裝置，其特征在于，所述該氣體是為氮氣。
8.一種適合高溫高壓下的溫度量測裝置的恒壓控制方法，是應(yīng)用于一壓力式氣化爐，該溫度量測裝置是為一具有保護套的熱電偶，其特征在于，包含有下列步驟量測該壓力式氣化爐與該保護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后，量測該壓力式氣化爐與該保護套的壓力差而獲得一實時壓力差；及當(dāng)該實時壓力差大于該標(biāo)準(zhǔn)壓力差達一預(yù)定范圍，輸入一氣體至該保護套內(nèi)，維持該實時壓力差與該標(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裝置的恒壓控制方法，其特征在于，所述該氣體是為一氮氣。
10.如權(quán)利要求8所述的適合高溫高壓下的溫度量測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裝置及其恒壓控制方法，是針對現(xiàn)有用于壓力式氣化爐的溫度量測器僅設(shè)計針對高溫防制的保護套，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)，而可確保溫度量測器不會因為高壓而瞬間碎裂。
文檔編號G01K7/02GK1979102SQ20051012745
公開日2007年6月13日 申請日期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 申請人:財團法人工業(yè)技術(shù)研究院