CN203191102U - 裂解炉cot热电偶 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种裂解炉COT热电偶。该裂解炉COT热电偶包括依次连接的接线盒、上保护管、隔漏密封装置、连接法兰、测量端，上述部件依次连接后形成有内腔，在所述内腔中设置有铠装热电偶；所述测量端包括耐磨冲刷连接套管及感应端，所述感应端具有防护体及测量头，所述裂解炉COT热电偶用于设置在乙烯裂解炉出口的安装管中，在所述感应端与所述安装管的内壁面之间形成有测温区。本实用新型的裂解炉COT与现有技术相比具有热电偶测温结果稳定、测温准确度高并使用寿命长的特点。

Description

裂解炉COT热电偶

技术领域

本实用新型涉及一种热电偶，特别涉及一种裂解炉COT热电偶。

背景技术

现有技术中的裂解炉COT热电偶普遍采用了在保护管中设置铠装热电偶的结构。在该热电偶中设置有两根材质不同的热电极丝，所述热电极丝形成感应回路。该裂解炉COT热电偶在使用时，将保护管的工作端（热端）置于测量介质中，通过工作端（热端）介质温度与测量端（冷端）温度的差异，从而使感应回路中形成感应电流。通过该感应电流实现对介质温度的测试。通过上述结构及使用过程可知，主要起到感应作用的是保护管中的热电极丝。但上述的裂解炉COT热电偶在气体等非致密性介质的温度测量过程中，由于保护管与检测介质的接触无法紧密使致密接触时间短，从而不能实现对测量介质温度的准确感知。本类产品由于多用在大型的化工厂，因此要求测温结果稳定、测温准确度高并且使用寿命长。但是现有的产品，均存在测温不够灵敏、稳定性差并且使用寿命短的缺点。为解决以上问题，可以通过简单地增大热电极丝的直径，但是因为在本行业中，铠装热电偶保护管的直径是标准的、固定的，而保护管的壁厚也是必须按照标准来制作，也就是说，保护管的内径是不能够随着热电极丝的增加而扩大的，在这种情况下，增加了热电极丝的直径，将会使保护管中的绝缘距离缩小，导致绝缘效果不佳；若增加测量热电偶的数量，将会破坏配合使用设备的整体结构，从而造成系统成本的上升，使方案无法实现。

实用新型内容

为了解决上述现有技术中存在的缺陷和不足，本实用新型的目的是提供一种裂解炉COT热电偶。

根据本实用新型的一个方面，提供了一种裂解炉COT热电偶，包括依次连接的接线盒、上保护管、隔漏密封装置、连接法兰、测量端，上述部件依次连接后形成内腔，在所述内腔中设置有铠装热电偶；所述测量端包括耐磨冲刷连接套管及感应端，所述感应端具有防护体）及测量头，所述裂解炉COT热电偶用于设置在乙烯裂解炉出口的安装管中，在所述感应端与所述安装管的内壁面之间形成有测温区。

在本实用新型的一些实施方式中，所述感应端的防护体具有受冲刷面、受冲刷底面及未受冲刷面，所述受冲刷底面为中间高、两侧低的倾斜面，所述未受冲刷面为三角形、棱形或半圆形。

在本实用新型的一些实施方式中，所述防护体的受冲刷面的宽度为1mm～55mm、高度为1.5mm～8mm；所述防护体的未受冲刷面宽度为12mm～75mm、高度为12mm～100mm；所述受冲刷面至所述未受冲刷面的长度为26mm～75mm。

在本实用新型的一些实施方式中，所述防护体的受冲刷面宽度为10mm；高度为4mm；所述防护体的未受冲刷面的宽度为30mm，高度为40mm；当耐磨冲刷连接套管的外径为

70时，所述受冲刷面至所述未受冲刷面的长度为38mm，当耐磨冲刷连接套管的外径为

47时，所述受冲刷面至所述未受冲刷面的长度为26.5mm、当耐磨冲刷连接套管的外径为59时，所述受冲刷面至所述未受冲刷面的长度为32.5mm，当耐磨冲刷连接套管的外径为

69时，所述受冲刷面至所述未受冲刷面的长度为37.5mm、当耐磨冲刷连接套管外径

100时，所述受冲刷面至所述未受冲刷面长度为50～53mm、当耐磨冲刷连接套管的外径为107时，所述受冲刷面至所述未受冲刷面的长度为53.5mm～56.5mm。

在本实用新型的一些实施方式中，所述测量头的长为12mm～18mm，宽为12mm～16mm，高为30mm～100mm。

在本实用新型的一些实施方式中，所述测量头的长为16mm，宽为14mm，高为39mm。

在本实用新型的一些实施方式中，所述防护体的受冲刷面向冲刷方向倾斜为5°至90°。

在本实用新型的一些实施方式中，所述防护体的受冲刷面向冲刷方向倾斜为30°。

在本实用新型的一些实施方式中，所述防护体的倾斜面上贴合耐磨冲刷腐蚀层。

在本实用新型的一些实施方式中，所述耐磨冲刷连接套管的外径为φ47mm～φ150mm。所述测温区的体积为49843.34mm³～282470.16mm³

在本实用新型的一些实施方式中，所述铠装热电偶包括保护管、第一材质热电极丝、第二材质热电极丝及绝缘介质，所述第一材质热电极丝及第二材质热电极丝设置于所述保护管中，所述绝缘介质填充于所述保护管内，所述保护管外径为6mm时，第一材质热电极丝和第二材质热电极丝直径为1.03mm～1.05mm；所述保护管外径为8mm时，第一材质热电极丝和第二材质热电极丝直径为1.35mm～1.37mm。

在本实用新型的一些实施方式中，所述绝缘介质包括：氧化镁或氧化铝，所述氧化镁的介质纯度为：99%以上，所述氧化铝的介质纯度为：99%以上。

在本实用新型的一些实施方式中，所述保护管的材料为铁镍合金，所述第一材质热电极丝、第二材质热电极丝在保护管的端部焊接连接，具有感温点，所述保护管的外径为6mm时，所述第一材质热电极丝和第二材质热电极丝的直径为1.03mm～1.05mm；所述保护管的外径为8mm时，所述第一材质热电极丝和第二材质热电极丝的直径为1.35mm～1.37mm，所述第一材质热电极丝与第二材质热电极丝的感温点的直径为所述第一材质热电极丝直径的1.6～1.7倍。

在本实用新型的一些实施方式中，所述裂解炉COT热电偶插入在乙烯裂解炉出口的安装管中，所述裂解炉COT热电偶的测量头处于所述安装管的内部，所述防护体的前端超出裂解炉出口炉管的上边缘内侧3mm～7mm。

在本实用新型的一些实施方式中，所述防护体的前端超出裂解炉出口炉管的上边缘内侧4mm。

在本实用新型的一些实施方式中，所述测温区的体积为49843.34mm³～282470.16mm³。

本实用新型的裂解炉COT热电偶机器安装方法既不会影响炉管内待测介质的流速，又能够比较准确地测量待测介质的温度，并且还能够延长裂解炉COT热电偶的使用寿命。从而保证在能获得纯度及产量更好的乙烯及丙烯的同时，避开了COT工况条件流体的流动速度紊流对冲刷面的冲击。经过加工造型，计算产生被测稳定点，使实际被测区达到与COT炉管内被测流体温度要求。

附图说明

图1示出了本实用新型一实施方式的裂解炉COT热电偶中的铠装热电偶的横截面剖视示意图；

图2为本实用新型一实施方式的裂解炉COT热电偶中的铠装热电偶测量端的剖视示意图；

图3为本实用新型一实施方式的裂解炉COT热电偶感应端的防护体为棱形的立体图；

图4为本实用新型一实施方式的裂解炉COT热电偶感应端的防护体为棱形的主视图；

图5为本实用新型一实施方式的裂解炉COT热电偶感应端的防护体为三角形的立体图；

图6为本实用新型一实施方式的裂解炉COT热电偶感应端的防护体为三角形的主视图；

图7为图6的主视图；

图8为本实用新型一实施方式的裂解炉COT热电偶感应端的防护体为半圆形示意图；

图9为图8的主视图；

图10为本实用新型一实施方式的裂解炉COT热电偶感应端的防护体为棱形且测量头与防护体分开的立体图；

图11为本实用新型一实施方式的裂解炉COT热电偶感应端的防护体为棱形且测量头与防护体分开的主视图；

图12为本实用新型一实施方式的裂解炉COT热电偶感应端为棱形的示意图；

图13为图12中棱形感应端右视图；

图14为图12中棱形感应端正视图；

图15为图12中棱形感应端俯视图；

图16为图12中棱形感应端的一方位的局部视图；

图17为图12中棱形感应端的另一方位的局部视图；

图18为测量端温区V₆一方向视图；

图19为测量端温区V₆另一方向视图；

图20为耐磨头温区V₈一方向视图；

图21为耐磨头温区V₈另一方向视图；

图22为总温区V₉一方向视图；

图23为总温区V₉另一方向视图；

图24为裂解炉COT热电偶的感应端与炉管连接处的剖视图放大图；

图25为本实用新型一实施方式的裂解炉COT热电偶与炉管的连接后的装配剖视示意图；

图26本实用新型一实施方式的裂解炉COT热电偶感应端的防护体底面为倾斜状（两侧低于中部）的示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型的实施方式作进一步的说明：

图1是本实用新型一种实施方式的裂解炉COT热电偶中的铠装热电偶的横截面剖视示意图。

如图1所示，在铠装热电偶的保护管11中装配了正（+）负（－）热电极，其中，正热电极热电极丝12的材质为镍铬，负热电极热电极丝13的材质为镍硅。在保护管11内及正热电极热电极丝12与负热电极热电极丝13之间，填充氧化镁或氧化铝等绝缘材料作为绝缘介质14，从而使正热电极热电极丝12与负热电极热电极丝13之间形成绝缘，以及热电极丝12、13与保护管11的管壁之间形成绝缘。当保护管11的外径为

6时，热电极丝12和热电极丝13直径均为：1.03mm～1.05mm；当保护管11外径为

8时，热电极丝12和热电极丝13直径均为：1.35mm～1.37mm。当热电极丝12和热电极丝13的直径增大后，由于保护管的内径不能够相应的增大，则势必导致热电极丝12和热电极丝13之间的距离变小，从而影响了热电极丝12和热电极丝13之间的绝缘性能，当热电极丝12和热电极丝13通过的电流较大时，有可能出现短路的现象，为提高正负热电极之间的绝缘性能，本实用新型的绝缘介质14，采用纯度为99%以上的氧化镁材料，或采用纯度为99％的氧化铝。

上限温度是1650度，氧化镁的纯度越高，在使用时所测量的温度越能接近于1650℃，达到耐温性能稳定。氧化铝的纯度同样。本实用新型使用高纯度的氧化镁或氧化铝材料，提高了单位面积上的绝缘系数，在感应回路中电流较大时，可有效保证正负热电极间的绝缘。其中，正热电极可选用：镍铬，负极为镍硅类型的K型分度号的热电偶，即廉金属热电偶。也可选用贵金属热电偶。S型热电偶（正极铂铑10-负极铂），R型热电偶（正极铂铑13-负极铂），B型热电偶（正极铂铑30-负极铂铑6）。

图2是铠装热电偶测量端的剖视示意图。

如图2所示，在测量端部21中正极热电极丝12与负极热电极丝13端部焊接为感温点22，从而形成感应回路。本类产品在使用时，感温点22是最主要的测量部位，为了增强对测量介质，特别是非致密性测量介质的感应面积，其感温点22的直径，可选用为正极热电极丝12（或负极热电极丝13）直径的1.6～1.7倍或2.2～2.6倍。当热电偶丝采用廉金属K型热电偶时，感温点22的直径可选用为正极热电极丝12（或负极热电极丝13）直径的1.6～1.7；当热电偶丝采用贵金属热电偶丝时，感温点直径为单根偶丝直径的2.2倍～2.6倍，即贵金属热热电极丝直径

0.5，就相当于感温点直径为1.1～

1.3。在计量检定规程JJG141-2000对贵金属热电偶测量端也有所标准规定：测量端焊接应牢固、圆滑、无气孔，直径为

1.1～

1.3。感温点22的增大，起到增大测量端部感应面积的作用，提高热电偶的测量端部的灵敏性。

图3是本实用新型的裂解炉COT热电偶的剖视示意图。裂解炉COT热电偶外部包括：依次连接的接线盒31、上保护管32、转向接头30、隔漏密封装置33、连接法兰34、测量端39，所述测量端39包括耐磨冲刷连接套管36及感应端35，上述部件依次连接后形成内腔38，在内腔38中设置有铠装热电偶37。

考虑到裂解炉COT热电偶的测量端39长期处于易腐蚀介质的侵润下，因此为使裂解炉COT热电偶的测量端39更为牢固，上述耐磨冲刷连接套管36及感应端35在加工过程中可采用一体成型结构，从而不易造成测量端的局部脱离，延长铠装热电偶的使用寿命。耐磨冲刷连接套管36的外径的取值可根据裂解炉上连接管的规格决定，耐磨冲刷连接套管36可选用φ47mm～φ150mm等值。测量端39的中心线到内腔38的中心线（即热电偶的安装中线）间的距离可在7～14mm的范围内选择，本实施例中测量端39的中心线内腔38的中心线间的距离为12mm。同时针对乙烯裂解炉常用尺寸系列有：炉管公称通径为DN80时，耐磨冲刷连接套管外径为φ68～φ70mm；炉管公称通径为DN100时，耐磨冲刷连接套管外径为φ100mm；炉管公称通径为DN65时，耐磨冲刷连接套管外径为φ58～φ59.5mm；炉管公称通径为DN150时，耐磨冲刷连接套管外径为φ144mm，以上的数据只是常用设计尺寸，耐磨冲刷连接套管关键是与炉管内孔有关，设计原则是：耐磨冲刷连接套管外径和炉管内孔相差单边间隙是1.5～2mm，而间隙之间用1.0～1.5增加陶纤线集密绕包固定，达到抗震，温区均匀）。耐磨冲刷连接套管36的材料有Inconel系列（如牌号Inconel600等同中国牌号NS312、Inconel625、Inconel601）。Incoloy系列（如牌号Incoloy800等同中国牌号NS111、Incoloy800H等同中国牌号NS112、Incoloy825）。高温合金GH系列（如牌号GH3030、GH3039、GH3044）。中国牌号20Cr25Ni20等同美国牌号310和日本牌号SUH310。常用的耐磨冲刷连接套管材料是Incoloy800或XH45M合金。从而保证铠装热电偶表面不会快速被检测介质侵蚀。为使铠装热电偶可适应于深度安装的裂解炉结构，测量端的长度为50～320mm。从而使测量端可位于各种测量深度，更准确的实现温度测量。

在本实用新型的另一实施方式中，耐磨冲刷连接套管36与感应端35之间为螺纹连接后焊接。这样，不但可以提高耐磨冲刷连接套管36与感应端35两者连接的垂直度，同时也增加了连接后的强度，而且也使得在制作耐磨冲刷连接套管36与感应端35时的加工工艺变得更加简单。螺纹的长度范围为5～30mm，优选长度为10mm。

同时为使裂解炉COT热电偶在使用中，裂解炉COT热电偶的测量端能够有效避免腐蚀介质的冲蚀，并同时可在感应端处形成测量温区8（如图23所示），使测量结果更为准确、稳定，同时延长裂解炉COT的使用寿命。本实用新型的裂解炉COT的感应端35具有防护体351及测量头352。由于防护体351安装于腐蚀介质的冲蚀方向，而测量头352位于防护体351的后方，因此使腐蚀介质不能对测量头352形成直接冲蚀，同时又可在测量头352处形成温区8。从而起到了有效降低测量头腐蚀并提高测量精度的作用，延长了热电偶的使用寿命。

防护体351的形状可根据测量头的不同和不同的温区形成条件使用多种形状，防护体351具有受冲刷面351a及未受冲刷面351b。

图4、图5是本实用新型铠裂解炉COT热电偶感应端35防护体351的未受冲刷面351b为棱形的示意图。

图6、图7是本实用新型裂解炉COT热电偶感应端35防护体351的未受冲刷面351b为三角形的示意图。

图8、图9是本实用新型裂解炉COT热电偶感应端35防护体351的未受冲刷面351b为半圆形的示意图。

图10、图11是本实用新型裂解炉COT热电偶感应端35防护体351的未受冲刷面351b为棱形且测量头352与防护体351分开的示意图。分体式测量头352的加工方法是一种简便、节约材料的加工方法，具体为沿测量端35的轴线去除测量端35端部的一半（可以测量端35的端面上半圆界限为参考线），其去除深度为40mm，最终测量端35的端部为呈现为阶梯状，加工成棱形防护体351，在防护体351另一面半径上钻孔径为φ10～φ20的孔，该孔径加工大小与测量头352外径有关，需大于测量头外径0.1～0.2mm。

如测量头外径为φ14，防护体另一面半径上开通孔φ14.1。测量头352一端是盲头，另一端是通孔。测量头352内通孔的尺寸范围是φ6.5mm～φ12mm，优选为φ10mm测量头352穿入感应端35钻孔好的孔中，测量头352要低于防护体1～3mm，把测量头352焊接固定在感应端35，测量头352二面方向的位置都需要焊接。就组成了分体式的结构形式。

测量头352材质材料有Inconel系列（如牌号Inconel600等同中国牌号NS312、Inconel625、Inconel601）；Incoloy系列（如牌号Incoloy800等同中国牌号NS111、Incoloy800H等同中国牌号NS112、Incoloy825）；高温合金GH系列（如牌号GH3030、GH3039、GH3044）；XH45M合金、stellite系列（如stellite6号、stellite12号）。常用材料是XH45M。

在上述本实用新型的裂解炉COT热电偶的实施方式中，随着未受冲刷面351b的形状的不同，受冲刷面351a的形状也不相同。

本实用新型的裂解炉COT热电偶，根据所使用的环境的不同，所要求达到的效果的不同，可以使用不同形状的防护体351。

图12是本实用新型裂解炉COT热电偶感应端35防护体351的未受冲刷面351b为另一种棱形形状的示意图。

根据现有的铠装热电偶的常用尺寸及腐蚀性气体介质的温区形成条件所要求的结构，在本实用新型中，防护体351的受冲刷面351a宽度可为：1～55mm，最小的防护体的受冲刷面351a宽度为1mm，优选的为10mm；高度为1.5mm～8mm，优选的为4mm；防护体的未受冲刷面351b宽度为：12mm～75mm，优选的为30mm：高度为：12mm～100mm，优选的为40mm，但最小宽度不低于8mm；受冲刷面351a至未受冲刷面351b长度为：26mm～75mm，当耐磨冲刷连接套管36的外径为

70时，受冲刷面（351a）至未受冲刷面（351b）长度为38mm，当耐磨冲刷连接套管36的外径为

47时，受冲刷面（351a）至未受冲刷面（351b）长度为26.5mm、当耐磨冲刷连接套管36的外径为

59时，受冲刷面（351a）至未受冲刷面（351b）长度为32.5mm、当耐磨冲刷连接套管36的外径为

69时，受冲刷面（351a）至未受冲刷面（351b）长度为37.5mm、当耐磨冲刷连接套管（36）外径100时，所述受冲刷面（351a）至所述未受冲刷面（351b）长度为50～53mm、当耐磨冲刷连接套管36的外径为

107时，受冲刷面（351a）至未受冲刷面（351b）长度为53.5mm～56.5mm。

在本实用新型中，同时也可通过对测量头352的外形结构设计，减小腐蚀介质的侵蚀。如图6、图12中所示，测量头352可为不同形状的棱形。根据实际铠装热电偶的外封装尺寸，测量头的长可为12mm～18mm，宽可为12mm～16mm，高可为30mm～100mm，优选的，测量头352的长为12mm～18mm，宽为12mm～16mm，高为30mm～60mm。。同时，耐磨冲刷端材质可优选为：XH45M合金、stellite系列（如stellite6号、stellite12号）

图13-24中示出了防护体351及测量头352及温区各部分的体积表示及相关参数。以φ69测量头，安装管72的内径φ73为例，其中：h=39mm；u=4.5mm；c=3.5mm；δ=3mm；α=π/6；r₁=34.5mm；r₂=36.5mm；w=14mm；m=5mm；将上述的相关变量代入下列公式中得到：

$c_1=\sqrt{{r_1}^2-5^2}+\mathrm{\δ}=\sqrt{{34.5}^2-5^2}+3=37.135758$

$c_2=c_1\tan \left(\frac{\mathrm{\π}}{12}\right)+5=37.135758\tan \left(\frac{\mathrm{\π}}{12}\right)+5=14.950496$

$c_4=\mathrm{\δ}\tan \left(\mathrm{\α}\right)=3\tan \left(\frac{\mathrm{\π}}{6}\right)=1.732051$

V₁是测量端实体

计算方法：需要高h、宽w、长l、倒角c、角α、防护体尖角插入炉管u、偏心宽δ的数据，以四则运算、三角函数的方法得出体积。

$V_1=\mathrm{hwl}-{\mathrm{hc}}^2-{\mathrm{lc}}^2-\frac{1}{2}{\mathrm{wc}}^2+\frac{3}{2}{c}^3-\frac{1}{2}\tan \left(\mathrm{\α}\right){[\frac{u}{\sin \left(\mathrm{\α}\right)}-\mathrm{\δ}]}^2(w-2c)-\frac{1}{3}{\left[\tan \left(\mathrm{\α}\right)\right]}^2{[\frac{u}{\sin \left(\mathrm{\α}\right)}-\mathrm{\δ}]}^3$

$=39\×14\×16-39\×{3.5}^2-16\×{3.5}^2-\frac{1}{2}\×14\×{3.5}^2+\frac{3}{2}\×{3.5}^3$

$-\frac{1}{2}\tan \left(\frac{\mathrm{\π}}{6}\right){[\frac{4.5}{\sin \left(\frac{\mathrm{\π}}{6}\right)}-3]}^2(14-2\×3.5)-{{\frac{1}{3}\left[\tan \left(\frac{\mathrm{\π}}{6}\right)\right]}^2[\frac{4.5}{\sin \left(\frac{\mathrm{\π}}{6}\right)}-3]}^3$

$=7944.07$

V₂:测量端实体外部分圆柱空间

计算方法：需要炉管内孔半径r₂、偏心宽δ、角α的数据，以四则运算、积分、开方、三角与反三角函数关系计算得出空间体积。

$V_2={\∫}_{-\sqrt{{r_2}^2-{\mathrm{\δ}}^2}}^{\sqrt{{r_2}^2-{\mathrm{\δ}}^2}}\frac{1}{2}{(\sqrt{{r_2}^2-x^2}-\mathrm{\δ})}^2\tan \left(\mathrm{\α}\right)\mathrm{dx}=\frac{1}{2}\tan \left(\mathrm{\α}\right){[({r_2}^2+{\mathrm{\δ}}^2)x-\mathrm{\δx}\sqrt{{r_2}^2-x^2}-\mathrm{\δ}{r_2}^2\arcsin \left(\frac{x}{r_2}\right)-\frac{1}{3}{x}^3]}_{-\sqrt{{r_2}^2-{\mathrm{\δ}}^2}}^{\sqrt{{r_2}^2-{\mathrm{\δ}}^2}}$

$=\tan \left(\mathrm{\α}\right)[(\frac{2}{3}{r_2}^2+\frac{1}{3}{\mathrm{\δ}}^2)\sqrt{{r_2}^2-{\mathrm{\δ}}^2}-{{\mathrm{\δr}}_2}^2\arccos \left(\frac{\mathrm{\δ}}{r_2}\right)]$

$=\tan \left(\frac{\mathrm{\π}}{6}\right)\×[(\frac{2}{3}\×{36.5}^2+\frac{1}{3}\×3^2)\×\sqrt{{36.5}^2-3^2}-3\×{36.5}^2\×\arccos \left(\frac{3}{36.5}\right)]$

$=15281.49$

V₃是测量端实体外部分斜圆柱空间计算方法：需要炉管内孔半径r₂、偏心宽δ、角α、高h、偏心尖角长c₄、防护体尖角插入炉管u的数据，以四则运算、开方、三角与反三角函数关系计算得出空间体积。

$V_3=\left[({r_2}^2\arccos \left(\frac{\mathrm{\δ}}{r_2}\right)-\mathrm{\δ}\sqrt{{r_2}^2-{\mathrm{\δ}}^2})\right][h+c_4-\frac{u}{\cos \left(\mathrm{\α}\right)}]$

$=[{36.5}^2\arccos \left(\frac{3}{36.5}\right)-3\×\sqrt{{36.5}^2{-3}^2}]\×[39+1.732051-\frac{4.5}{\cos \left(\frac{\mathrm{\π}}{6}\right)}]$

$=66592.15$

V₄是抗冲刷体中部分斜圆柱体

计算方法：需要COT套管外径半径r₁、偏心宽δ、角α、高h、偏心尖角长c₄、防护体长C1、防护体尖角插入炉管u的数据，以四则运算、积分、开方、三角与反三角函数关系计算得出空间体积。

$V_4=[\frac{1}{2}{r_1}^2\arcsin \left(\frac{5}{r_1}\right)+\frac{5}{2}(\mathrm{\δ}+c_1)][h+c_4-\frac{u}{\cos \left(\mathrm{\α}\right)}]-\underset{D4}{\∫\∫}\mathrm{zd\σ}$

其中 $\underset{D4}{\∫\∫}\mathrm{zd\σ}={\∫}_0^5\mathrm{dx}{\∫}_0^{\sqrt{{r_1}^2-x^2}+\mathrm{\δ}}\tan \left(\mathrm{\α}\right)\mathrm{ydy}=\frac{1}{2}\tan \left(\mathrm{\α}\right){\∫}_0^5({r_1}^2+{\mathrm{\δ}}^2+2\mathrm{\δ}\sqrt{{r_1}^2-x^2}-x^2)\mathrm{dx}$

$=\frac{1}{2}\tan \left(\mathrm{\α}\right){[({r_1}^2+{\mathrm{\δ}}^2)x+\mathrm{\δx}\sqrt{{r_1}^2-x^2}+\mathrm{\δ}{r_1}^2\arcsin \left(\frac{x}{r_1}\right)-\frac{1}{3}{x}^3]}_0^5$

$=\frac{1}{2}\tan \left(\mathrm{\α}\right)[5({r_1}^2+{\mathrm{\δ}}^2)+5\mathrm{\δ}\sqrt{{r_1}^2-25}+\mathrm{\δ}{r_1}^2\arcsin \left(\frac{5}{r_1}\right)-\frac{125}{3}]$

$V_4=[\frac{1}{2}\×{34.5}^2\arcsin \left(\frac{5}{34.5}\right)+\frac{5}{2}\×(3+37.135758)][39+1.732051-\frac{4.5}{\cos \left(\frac{\mathrm{\π}}{6}\right)}]$

$-\frac{1}{2}\tan \left(\frac{\mathrm{\π}}{6}\right)[5({34.5}^2+3^2)+5\×3\×\sqrt{{34.5}^2-25}+3\×{34.5}^2\arcsin \left(\frac{5}{34.5}\right)-\frac{125}{3}]$

$=4624.78$

V₅是抗冲刷体的棱柱+棱锥体

计算方法：需要防护体长C1、防护体1/2宽c₂、高h、偏心尖角长c₄、防护体尖角插入炉管u，以四则运算、积分、三角函数关系的方法得出体积。

$V_5=\frac{1}{2}{c}_1(c_2-5)(h+c_4-\frac{u}{\cos \left(\mathrm{\α}\right)})-\underset{D5}{\∫\∫}\mathrm{zd\σ}$

其中 $\underset{D5}{\∫\∫}\mathrm{zd\σ}={\∫}_5^{c_2}\mathrm{dx}{\∫}_0^{(c_2-x)/\tan \left(\frac{\mathrm{\π}}{12}\right)}\tan \left(\mathrm{\α}\right)\mathrm{ydy}={\∫}_5^{c_2}\frac{\tan \left(\mathrm{\α}\right)}{2{\left[\tan \left(\frac{\mathrm{\π}}{12}\right)\right]}^2}({c_2}^2-2c_{2}x+x^2)\mathrm{dx}$

$=\frac{\tan \left(\mathrm{\α}\right)}{2{\left[\tan \left(\frac{\mathrm{\π}}{12}\right)\right]}^2}{({c_2}^{2}x-c_2{x}^2+\frac{1}{3}{x}^3)}_5^{c_2}=\frac{\tan \left(\mathrm{\α}\right)}{6{\left[\tan \left(\frac{\mathrm{\π}}{12}\right)\right]}^2}[{c_2}^3-5(3{c_2}^2-15c_2+25)]$

$V_5=\frac{1}{2}\×37.135758(14.950496-5)[39+1.732051-\frac{4.5}{\cos \left(\frac{\mathrm{\π}}{6}\right)}]$

$-\frac{\tan \left(\frac{\mathrm{\π}}{6}\right)}{6{\left[\tan \left(\frac{\mathrm{\π}}{12}\right)\right]}^2}[{14.950496}^3-5(3\×{14.950496}^2-15\×14.950496+25]$

$=5245.16$

测量端温区体积V₆：

V₆=V₂+V₃-V₁=15281.49+66592.15-7944.07=73929.57

V₇:是抗冲刷体部分斜圆柱空间

计算方法：需要炉管内孔半径r₂、高h、防护体尖角插入炉管u、V₂和V₃体积数据，以四则运算、三角函数关系的方法得出体积。

$V_7=\mathrm{\π}{r_2}^2(h-\frac{u}{\cos \left(\mathrm{\α}\right)})-(V_2+V_3)=\mathrm{\π}\×{36.5}^2[39-\frac{4.5}{\cos \left(\frac{\mathrm{\π}}{6}\right)}]-(15281.49+66592.15)$

$=59608.54$

耐磨头温区体积V₈：

V₈=V₇-(2V₄+2V₅)=59608.54-(2×4624.78+2×5245.16)

=39868.66

总温区体积V₉：温区空间=总体空间-实体空间=（体积V₂+体积V₇+体积V₃）-[体积V₁+（2×V₄+2×V₅）]；或，

V₉=V₆+V₈=73929.57+39868.66

=113798.23

表1是不同参数下各温区体积的计算结果。通过表中的数据可知，当炉管内径从Ф51～Ф111时，温区空间从49843.34mm³～282470.16mm³。

表格中各体积的单位为mm³。

图25为是本实用新型的裂解炉COT热电偶安装在安装管72后的装配示意图。裂解炉COT热电偶71装配于倾斜安装管72（倾斜角度为α）的内孔中。在裂解炉COT热电偶71的防护体351及测量头252与安装管72的内壁之间形成空间，该空间称为测温区。待检测介质在此测温区内由于受到安装管72的内壁的阻挡，流速会减慢并形成涡流，因此在此测温区内侧测量的温度值是比较准确且稳定的。该测温区的形状以及容积的大小直接会影响到测量温度的准确性、灵敏度及稳定性。经过前述的计算可知，当防护体为菱形时，既不会较大地影响管道内待测介质的流速，又能够在待测介质流过防护体351后，在测温区形成稳定的气流，便于测量头352的测量，其效果要远好于其他形状，还能够对测量头352起到很好的保护作用。

本类产品在使用时，由于裂解炉COT热电偶工况条件流速条件是135m/s～200m/s，因此受冲击力很强，从而要对套管防护面及插深控制要求很关键，测量头352越靠近炉管73，则测量的温度越准确，现有的做法是裂解炉COT热电偶插入炉管73的中部，以获得准确的温度，但这样的做法会带来以下的不足：

1、由于裂解炉COT热电偶插入炉管73的中部，会严重影响炉管73中待测介质的流速，从而影响了整套设备的产量。

2、由于待测介质会冲击整个防护体351、测量头352以及感应端35的一部分或者是全部，从而会极大的缩小裂解炉COT热电偶的使用寿命。

3、由于裂解炉COT热电偶插入加深，因此不存在测温区。

4、COT热电偶处于工况条件的紊流状态时，紊流是流速无限增加，流线不再清晰可辨，而且流场中有许多漩涡，这样会对测量端整个造成影响，降低了使用寿命。而且测温不准。

为使在裂解炉COT热电偶71在使用时，测量头352能够更加准确的测量温度，本实用新型提供一种裂解炉COT热电偶的安装方法，裂解炉COT热电偶37插入乙烯裂解炉出口的安装管72中，使所述裂解炉COT热电偶37的测量头352处于所述安装管72的内部，防护体351底面351c伸入炉管73内，且防护体351的前端与炉管73的上边缘731内侧相距3～7mm，优选的为4mm。

在本实用新型中，由于测量头352处于安装管72的内部，而测量头352及防护体351的形状并不是与安装管72相配合的圆形，因此，在所述感应端35与所述安装管72的内壁面之间形成有测温区8。

本实用新型由于测温区的存在，并且由于防护体351仅仅高出炉管73的上边缘731内侧4mm，因此既不会影响炉管73内待测介质的流速，又能够比较准确地测量待测介质的温度，并且还能够延长裂解炉COT热电偶71的使用寿命。从而保证在能获得纯度及产量更好的乙烯及丙烯的同时，避开了COT工况条件流体的流动速度紊流对冲刷面的冲击。

作为本实用新型的最佳实施方式，图26所示的防护体351的底面351c（即倾斜面）设计为中部隆起，两侧下倾的屋脊状导流结构。从而使防护体351底面351c起到将检测介质快速导入温区的作用，因此，使检测更为准确。并且，这种形状的防护体351所形成的测温区中的待测介质的流速最稳定，因此能够更好的保证测温的准确性及稳定性。

从上述结构可知，检测介质会通过底面351c快速进入温区，因此对底面351c将会产生较大的冲蚀，为避免由于长期冲蚀对防护体351底面351c造成损坏，可在防护体351底面351c上通过堆焊耐磨冲刷腐蚀合金材料的方式，使防护体351底面351c上贴合耐磨冲刷腐蚀合金材料层。耐磨冲刷腐蚀合金材料层厚度范围是2～6mm，优选为2～3mm。耐磨防护层材质优选为：CrCoW(铬钴钨）耐磨合金系列（如stellite6号、stellite12号、S112、S113、S114）。Al2O3+钨钴合金。耐磨硬度范围达到HRC45-79。从而起到对防护体351底面351c有效保持的作用，延长裂解炉COT热电偶的使用寿命。

以上所述的仅是本实用新型的一些实施方式。对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型创造构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于实用新型的保护范围。

Claims (16)

1.一种裂解炉COT热电偶，其特征在于：包括依次连接的接线盒（31）、上保护管（32）、隔漏密封装置（33）、连接法兰（34）、测量端（39），上述部件依次连接后形成内腔（38），在所述内腔（38）中设置有铠装热电偶（37）；所述测量端（39）包括耐磨冲刷连接套管（36）及感应端（35），所述感应端（35）具有防护体（351）及测量头（352），所述裂解炉COT热电偶用于设置在乙烯裂解炉出口的安装管（72）中，在所述感应端（35）与所述安装管（72）的内壁面之间形成有测温区（8）。

2.如权利要求1所述的裂解炉COT热电偶，其特征在于，所述感应端（35）的防护体（351）具有受冲刷面（351a）、受冲刷底面（351c）及未受冲刷面（351b），所述受冲刷底面（351c）为中间高、两侧低的倾斜面，所述未受冲刷面（351b）为三角形、棱形或半圆形。

3.如权利要求2所述的裂解炉COT热电偶，其特征在于，所述防护体（351）的受冲刷面（351a）的宽度为1mm～55mm、高度为1.5mm～8mm；所述防护体（351）的未受冲刷面（351b）宽度为12mm～75mm、高度为12mm～100mm；所述受冲刷面（351a）至所述未受冲刷面（351b）的长度为26mm～75mm。

4.如权利要求2所述的裂解炉COT热电偶，其特征在于，所述防护体（351）的受冲刷面（351a）宽度为10mm；高度为4mm；所述防护体（351）的未受冲刷面（351b）宽度为30mm，高度为40mm，当耐磨冲刷连接套管（36）外径70时，所述受冲刷面（351a）至所述未受冲刷面（351b）长度为38mm，当耐磨冲刷连接套管（36）外径

47时，所述受冲刷面（351a）至所述未受冲刷面（351b）长度为26.5mm、当耐磨冲刷连接套管（36）外径

59时，所述受冲刷面（351a）至所述未受冲刷面（351b）长度为32.5mm、当耐磨冲刷连接套管（36）外径

69时，所述受冲刷面（351a）至所述未受冲刷面（351b）长度为37.5mm、当耐磨冲刷连接套管（36）外径

100时，所述受冲刷面（351a）至所述未受冲刷面（351b）长度为50～53mm、当耐磨冲刷连接套管（36）外径107时，所述受冲刷面（351a）至所述未受冲刷面（351b）长度为53.5mm～56.5mm。

5.如权利要求1-4中任一项所述的裂解炉COT热电偶，其特征在于，所述测量头（352）的长为12mm～18mm，宽为12mm～16mm，高为30mm～100mm。

6.如权利要求1-4中任一项所述的裂解炉COT热电偶，其特征在于，所述测量头（352）的长为16mm，宽为14mm，高为39mm。

7.如权利要求6所述的裂解炉COT热电偶，其特征在于，所述防护体（351）的受冲刷面（351a）向冲刷方向倾斜为5°至90°。

8.如权利要求7所述的裂解炉COT热电偶，其特征在于，所述防护体（351）的受冲刷面（351a）向冲刷方向倾斜为30°。

9.如权利要求8所述的裂解炉COT热电偶，其特征在于，所述防护体（351）的倾斜面上贴合耐磨冲刷腐蚀层。

10.如权利要求8所述的裂解炉COT热电偶，其特征在于，所述耐磨冲刷连接套管（36）的外径为φ47mm～φ150mm，所述测温区（8）的体积为49843.34mm³～282470.16mm³。

11.如权利要求1-4中任一项所述的裂解炉COT热电偶，其特征在于，所述铠装热电偶（37）包括保护管（11）、第一材质热电极丝（12）、第二材质热电极丝（13）及绝缘介质（14），所述第一材质热电极丝（12）及第二材质热电极丝（13）设置于所述保护管（11）中，所述绝缘介质（14）填充于所述保护管内，其特征在于，所述保护管外径为6mm时，第一材质热电极丝（12）和第二材质热电极丝（13）直径为1.02mm～1.1mm；所述保护管外径为8mm时，第一材质热电极丝（12）和第二材质热电极丝（13）直径为1.3mm～1.4mm。

12.如权利要求11所述的裂解炉COT热电偶，其特征在于，所述绝缘介质包括：氧化镁或氧化铝，所述氧化镁的介质纯度为：99%以上，所述氧化铝的介质纯度为：99%以上。

13.如权利要求12所述的裂解炉COT热电偶，其特征在于，所述保护管（11）的材料为铁镍合金，所述第一材质热电极丝（12）、第二材质热电极丝（13）在保护管（11）的端部焊接连接，具有感温点（22），所述保护管（11）的外径为6mm时，所述第一材质热电极丝（12）和第二材质热电极丝（13）的直径为1.03mm～1.05mm；所述保护管（11）的外径为8mm时，所述第一材质热电极丝（12）和第二材质热电极丝（13）的直径为1.35mm～1.37mm，所述第一材质热电极丝（12）与第二材质热电极丝（13）的感温点（22）的直径为所述第一材质热电极丝（12）直径的1.6～1.7倍。

14.如权利要求10所述的裂解炉COT热电偶，其特征在于，所述裂解炉COT热电偶插入在乙烯裂解炉出口的安装管（72）中，所述裂解炉COT热电偶的测量头（352）处于所述安装管（72）的内部，所述防护体（351）的前端超出裂解炉出口炉管（73）的上边缘（731）内侧3mm～7mm；在所述感应端（35）与所述安装管（72）的内壁面之间形成有测温区（8）。

15.如权利要求14所述的裂解炉COT热电偶，其特征在于，所述防护体（352）的前端超出裂解炉出口炉管（73）的上边缘（731）内侧4mm。

16.如权利要求15所述的裂解炉COT热电偶，其特征在于，所述测温区（8）的体积为49843.34mm³～282470.16mm³。

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