CZ20004752A3 - Termočlánek pro pouľití ve zplynovacím procesu - Google Patents

Description

(5 7) Anotace:

Je předkládáno zdokonalené zařízení zahrnující termočlánek (10) pro měření teploty při zplynovacím procesu. Zdokonalení zahrnuje safírový kryt obklopující alespoň část termočlánku (10). Safírový kryt může být ve tvaru safírového pouzdra (24) obepínajícího termočlánek (10). Zařízení může rovněž zahrnovat termokomoru, se safírovým krytem vytvořeným termokomorou. Termokomora sestává z vnitřní ochranné trubice (62) a vnější ochranné trubice (64). Termočlánek (10) je zasunut do termokomory nejprve periferním koncem (26) a je provlečen redukční přírubou (76).

• 4 44 «« · · 4 · 4··

4» ··* *· 4444 ·· ···

Termočlánek pro použití ve zplynovacím procesu

Oblast techniky

Tento vynález se obecně týká termočlánku používaného při zplynovacím procesu a konkrétněji, použití safíru za účelem prodloužení funkční životnosti termočlánků používaných ve zplynovacím procesu.

Dosavadní stav techniky

Ve vysokoteplotních zplynovacích procesech je produkován parciální oxidací horký štěpný plyn z uhlovodíkových paliv, na příklad uhlí. Při těchto procesech reagují uhlovodíková paliva s plynem obsahujícím reaktivní kyslík, jako je vzduch nebo čistý kyslík, ve zplynovacím reaktoru, čímž je získán horký štěpný plyn. Při typickém zplynovacím procesu tento horký štěpný plyn obsahuje H₂, CO, a alespoň jeden plyn ze skupiny H₂O, CO₂, H₂S, COS, NH3, N₂, Ar spolu s částicemi uhlíku, popílkem a/nebo roztavenou struskou s typickým obsahem složek jako SiO₂, AI2O3, jakož i oxidy a oxysulfidy kovů jako jsou Fe a Ca. Teplota horkého štěpného plynu ve zplynovacím reaktoru bude obvykle v rozmezí od 927°C do 1649°C, konkrétněji v rozmezí přibližně od 1093°C až 1538°C při tlaku obvykle v rozmezí přibližně od 98 kPa do 24500 kPa, konkrétněji v rozmezí přibližně od 1470 kPa do 14700 kPa.

Při takových vysokoteplotních procesech jsou všeobecně používány k měření teplot termočlánky. Termočlánky mohou být použity pro měření teplot ve zplynovacím reaktoru. Mohou být rovněž použity k měření teplot následných kroků procesu, ve kterém je výstupní produkt chlazen a odstraňovány částicové i plynné kontaminující látky.

Termočlánky jsou tvořeny dvojicemi drátů z odlišných kovů spojených na obou koncích. Materiály těchto drátů musí být dostatečně odlišné, aby mezi nimi mohl vzniknout rozdíl elektrického potenciálu. S výjimkou konců jsou tyto dva dráty navzájem od sebe « · « · «· ··« · · · · ···· ·· ··· elektricky izolovány. Elektrická izolace je obvykle provedena trubičkou z izolačního materiálu mající dva nekřížící se otvory vedoucí podélně trubičkou. Typické izolační materiály zahrnují vysokoteplotní keramiku vysoké čistoty, jako je oxid hlinitý. Mají-li tyto spojené konce různou teplotu, existuje mezi nimi rozdíl elektrického potenciálu. Rozdíl elektrického potenciálu a tudíž rozdíl teplot lze měřit voltmetrem umístěným v obvodu termočlánku nebo alternativně voltmetrem, do něhož jsou přenášeny signály převaděčem umístěným v obvodu termočlánku. Výběr odlišných kovů pro použití v termočlánku bude závislý, kromě jiných věcí, na teplotním rozsahu, který má být měřen. Například, jeden typ termočlánku všeobecně užívaného v podmínkách zplynovacího reaktoru má jeden drát obsahující platinu a přibližně 30% rhodia a druhý drát obsahující platinu a přibližně 6% rhodia. Jiné dvojice kovů jsou použity pro různá rozmezí teplot.

Problémem použití termočlánků v prostředí odpovídajícímu zplynovacímu procesu, zvláště v prostředí zplynovacího reaktoru, je zejména poměrně krátká životnost termočlánků. Tuto relativně krátkou životnost je nutno přičíst extrémně vysokým teplotám a korozivní atmosféře převládající během procesu ve zplynovacího reaktoru. Nechráněný termočlánek ponechaný v takovém prostředí je rychle narušen a vyřazen z funkce. Narušení může být zvláště závažné, prijde-li termočlánek do styku s roztavenou struskou přítomnou v reaktoru. Aby se zmírnil tento problém, vkládají se obvykle termočlánky do žáruvzdorné termokomory umístěné podél jejich průchodu vnější stěnou zplynovacího reaktoru nebo jiným vnějším povrchem technologického zařízení procesu. Žáruvzdorné komory mají bariéry z chromhořečnatých oxidů, tvrdého chrómu nebo podobných materiálů odolných vůči strusce, a mohou obsahovat další žáruvzdorné i nežáruvzdomé materiály jako AI2O3, MgO, a nerez ocel. Při použití ve zplynovacím reaktoru může být termokomora zavedena tak, že prochází otvorem ve vnější stěně tlakové nádoby reaktoru. Následně může procházet odpovídajícím otvorem v žáruvzdorném materiálu, nebo sledu žáruvzdorných materiálů, kterými je obvykle vyzděn vnitřní povrch tlakové nádoby reaktoru. Termokomora může zabíhat do prostoru reaktoru nebo může lehce ustupovat vůči vnitřní stěně reaktoru.

Bohužel umístění termočlánku dovnitř termokomory neřeší výše uvedený problém zcela. Za nějaký čas roztavená struska termokomoru poruší. Narušení obvykle vzniká účinky eroze a koroze, jakož i teplotním a/nebo mechanickým namáháním. Může ale být zapříčiněno zcela nebo částečně i vlastní závadou termokomory. Narušené místo, zpočátku malé, umožní * · » · * · · · · · · • « · * · · · · ♦ «· «·« ·* ···· ·· ··* roztavené strusce proniknout do termokomory, kde může dojít ke styku strusky s termočlánkem a jeho následnému vyřazení z funkce.

Bylo by tedy velmi prospěšné mít k dispozici nějaké prostředky vedoucí k prodloužení životnosti termočlánků používaných při zplynovacím procesu.

Podstata vynálezu

Uvedený problém řeší tento vynález, který předkládá prostředky prodlužující životnost termočlánků používaných ve zplynovacím procesu.

V jednom aspektu tento vynález poskytuje zdokonalené zařízení obsahující termočlánek pro měření teploty při zplynovacím procesu. Zdokonalení spočívá v zavedení safírového krytu obklopujícího alespoň část termočlánku. Tento safírový kryt může mít tvar safírového pouzdra obepínajícího termočlánek. Zařízení může rovněž obsahovat termokomoru, se safírovým krytem tvořeným touto termokomorou.

V dalším aspektu tento vynález poskytuje zdokonalené zařízení pro měření teploty při zplynovacím procesu sestávající z termokomory a z jednoho nebo z více termočlánků. Zdokonalení spočívá v zavedení safírového krytu obklopujícího alespoň část jednoho termočlánku. Safírový kryt může být ve tvaru pouzdra obepínajícího termočlánek. Termokomora může obsahovat alespoň jednu safírovou bariérovou vrstvu, se safírovým krytem ekvivalentním safírové bariérové vrstvě.

Seznam vyobrazení

Obr. 1 znázorňuje termočlánek vytvořený podle prvého aspektu tohoto vynálezu

Obr. 2 znázorňuje dílčí pohled v průřezu částí stěny zplynovacího reaktoru ve kterém je instalován termočlánek a termokomora podle prvého aspektu tohoto vynálezu.

Příklady provedení vynálezu

Plynné směsi složené v podstatě z H2, CO, a alespoň jednoho plynu ze skupiny Η₂Ο, CO2, H2S, COS, NH₃, N₂, Ar, spolu s částicovým uhlíkem, popílkem a/nebo roztavenou struskou s typickým obsahem složek jako jsou SiO₂, AI2O3, oxidy a oxysulfídy kovů jako Fe a Ca jsou obvykle produkovány dobře známými procesy parciální oxidace v reaktivní zóně žáruvzdorně vyzděné vertikální tlakové nádoby s volným prouděním plynu shora dolů. Příklad • · 4 ·« ·· * · ·· • · *·»· · · · ·· • · *·»» · ·· «· ··· *· ···♦ ««4·· takového procesu a tlakové nádoby je znázorněn a popsán v spoluvlastněném U.S. patentu č. 2,818,326 zahrnutém zde v odkazu. Produkovaný štěpný plyn je v tomto procesu typicky podroben chlazení a dodatečnému čištění, při němž je zbavován částicových kontaminantů, plynných kontaminantů a vodní páry.

Štěpný plyn vyrobený tímto procesem bude podle svého chemického složení a předpokládaného použití obvykle uváděn jako vodní plyn, topný plyn, či redukční plyn. Zde v popisu použijeme generický termín štěpný plyn pro zastřešení všech výše uvedených eventualit.

Výchozí látkou k výrobě štěpného plynu parciální oxidací jsou uhlovodíková paliva. Termín “uhlovodíkový“ použitý zde k popisu různých vhodných surovin zahrnuje plynné, kapalné a tuhé uhlovodíky, uhlíkaté materiály a jejich směsi. Ve skutečnosti v podstatě kterýkoliv spalitelný organický materiál obsahující uhlík nebo jeho suspenze mohou být zahrnuty pod definici termínu “uhlovodíkový“. Například (1) čerpatelné suspenze pevných uhlíkatých paliv, jako je uhlík ve formě částic dispergovaný v odpařitelné nosné kapalině, jako je voda, kapalné uhlovodíkové palivo, a směsi obou těchto paliv; a (2) disperze plyn-kapalinapevná látka, jako je atomizované kapalné uhlovodíkové palivo a částicový uhlík dispergovaný v plynu regulujícím teplotu.

Termín “kapalný uhlovodík“ použitý zde k popisu vhodných kapalných surovin zahrnuje různé látky, jako zkapalněný ropný plyn, ropné destiláty a rezidua, benzin, naftu, petrolej, surovou ropu, asfalt, plynový olej, mazut, minerální olej z dehtových písků a živičných břidlic, oleje odvozené z uhlí, aromatické uhlovodíky (benzenové, toluenové, xylenové frakce), uhelný dehet, olejovité produkty z procesů fluidního katalytického krakování, šupinovitý koncentrát zbylý po destilaci dehtu a jejich směsi.

“Plynné uhlovodíky“ ve smyslu zde použitém k popisu vhodných plynných surovin zahrnují metan, etan, propan, butan, pentan, zemní plyn, koksárenský plyn, plyn z rafinérií, vedlejší plynné produkty při výrobě acetylénu, etylénu, a jejich směsi.

“Tuhá uhlovodíková paliva“ ve smyslu zde použitém k popisu vhodných tuhých surovin zahrnují uhlí ve formě antracitu, černého a hnědého uhlí; lignit; koks; zbytkové produkty získané při zkapalňování uhlí; rašelinu; živičnou břidlici; dehtové písky; petrolejový koks; smolu; částicový uhlík (saze nebo prach); tuhé odpady obsahující uhlík, jako kanalizační kaly; a jejich směsi.

• r · · · · ··♦ «* *·* «* ···· ·· ···

Tuhé, plynné a kapalné výchozí látky mohou být míšeny a použity současně; a takto upravené mohou obsahovat alkanové, alkenové, alkinové, naftenové a aromatické složky v jakémkoliv poměru. Pod definici termínu “uhlovodíkový“ spadají rovněž kyslíkaté uhlovodíkové organické látky včetně uhlohydrátů, buničitých materiálů, aldehydů, organických kyselin, alkoholů, ketonů, kyslíkatého topného oleje, odpadních kapalin a vedlejších produktů chemických procesů obsahujících kyslíkaté uhlovodíkové organické látky, a jejich směsi.

V reaktivní zóně zplynovacího reaktoru přichází uhlovodíkové palivo do styku s plynem obsahujícím volný kyslík, případně za přítomnosti plynu regulujícího teplotu. Doba reakce bude typicky v rozmezí od asi 1 do 10 sekund, přednostně 2 až 6 sekund. V reaktivní zóně dosáhne obsah reaktoru obvykle teplot v rozmezí asi 927°C až 1649°C, konkrétněji v rozmezí asi 1093°C až 1538°C. Tlak bude v typickém případě v rozmezí asi 98 kPa až asi 24.500 kPa, konkrétněji v rozmezí asi 1.470 kPa až asi 14.700 kPa. Jak štěpný plyn prochází dalšími kroky procesu, teplota proudícího plynu klesá, poněvadž plyn podstupuje různá ochlazování, propírání a další kroky.

Podle předkládaného vynálezu může být teplota měřena během zplynovacího procesu na různých místech termočlánky vybavenými safírovým krytem. Použití safírového krytu podle rozličných provedení vynálezu kromě dalších výhod prodlužuje funkční dobu takového termočlánku vůči termočlánkům konvenčním. Ve svých různých provedeních bude safírový kryt obklopovat příslušný termočlánek alespoň zčásti. Použití safírového krytu je zejména výhodné, je-li kryt použit ve spojení s termočlánkem umístěným za účelem měření teploty ve zplynovacím reaktoru, kde nejvíce působí škodlivé účinky vysokých teplot, roztavené strusky a korozivních činitelů.

Jedno provedení vynálezu představuje safírový kryt ve tvaru safírového pouzdra 24 obklopujícího alespoň část termočlánku. V tomto provedení, znázorněném na obr. 1, je uveden termočlánek W. Termočlánek 10 sestává ze dvojice drátů 12 a 14. Dráty mají vzájemně odlišné složení kovů, takže mezi nimi může vzniknout rozdíl elektrického potenciálu, je-li termočlánek vystaven zdroji tepla. Dráty např. mohou oba obsahovat platinu a rhodium jako základní substituenty s tím, že je množství platiny a rhodia v každém z těchto drátů různé. Přednostně jeden z drátů má kolem 30% rhodia a druhý kolem 6% rhodia. V obou drátech je ostatek v prvé řadě platina.

• · ·· ♦ · • · ·«·· · · · *· ·· «a»· a · * a* ·«· «· taaa ·«a··

Dráty jsou vzájemně spojeny v horkém spoji 16 a studeném spoji 18. Výrazy “horký“ a “studený“ jsou užity vzhledem k tomu, že při měření teploty ve zplynovacím reaktoru se horký spoj 16 nachází blíže zdroji tepla. Měří se rozdíl mezi elektrickým potenciálem drátů, odpovídající teplotě na jejich horkém konci. Není rozhodující, jakým způsobem se rozdíl potenciálů měří. Osobám se standardní kvalifikací v oboru jsou známy rozličné měřící prostředky a způsoby. Ve spojení s předkládaným vynálezem lze použít kterýkoliv z nich. Například, do obvodu termočlánku může být vřazen voltmetr. Alternativně, a to přednostně, je u studeného spoje 18 teplotním převaděč. Signál generovaný teplotním převaděčem je pak předáván do velína nebo na jiné místo přenosovými prostředky 20.

S výjimkou horkého a studeného spoje jsou výše uvedené dva dráty 12 a 14 jinak od sebe navzájem elektricky izolovány. Ačkoliv není rozhodující, jakým způsobem jsou izolovány, v tomto provedení je elektrická izolace 22 provedena trubičkou z vysokoteplotní, vysoce čisté keramiky. Taková keramická trubička může být vyrobena např. z oxidu hlinitého.

Jestliže by byl termočlánek zde dosud popisovaný užit pro měření teploty ve zplynovacím reaktoru samostatně nebo v kombinaci s konvenční termokomorou, podlehl by, jak již bylo popsáno výše, strusce a jiným škodlivým látkám přítomným v reaktoru poměrně rychle. Z tohoto důvodu jev uváděném provedení opatřen safírovým pouzdrem 24 tak, aby pouzdro obklopovalo alespoň část termočlánku. Safírové pouzdro 24 je v podstatě odolné vůči napadení struskou i jinými produkty zplynovacího procesu. Zkompletovaný termočlánek se zdokonaleným safírový pouzdrem 24 má periferní konec 26 přilehlý k horkému spoji 16.

Je nutné, aby safírové pouzdro 24 obklopovalo alespoň horký spoj 16. Přednostně, jak je následně detailně popsáno, bude safírové pouzdro 24 dostatečně dlouhé, takže než roztavená struska dosáhne horního okraje safírového pouzdra_24, zchladne a její tok se ustálí či zastaví, anebo se poruší nějaké jiné místo na safírovém pouzdru.

V tomto provedení je safírové pouzdro 24 v podstatě tubus s uzavřeným koncem ekvivalentním perifernímu konci 26 termočlánku, a otevřeným koncem 28, jehož otvorem na otevřeném konci 28 se termočlánek, sestávající ze dvou drátů 12 a 14 a elektrické izolace 22 obklopující a izolující dráty, zasune tak, že jej safírové pouzdro 24 obepne. V obměně tohoto provedení je na uzavřeném konci safírového pouzdra 24 vytvořena zesílená safírová zátka 30. Zesílená zátka 30 prodlužuje dobu, za kterou struska pronikne safírovým pouzdrem. Ve své * * *·« v · · · ·· ·· · ♦ 4 · ♦ · · ·· • · · * · · · · ♦ at Μ· ·« **·· ····· nejjednodušší formě může být zesílená zátka 30 provedena tak, že uzavřený konec pouzdra má vlastní tloušťku větší než mají postranní části.

V uvedeném provedení safírové pouzdro 24 obepíná a kryje jen část daného termočlánku. Je výhodné, když otevřený konec 28 těsně přiléhá k elektrické izolaci 22. K dobrému utěsnění safírového pouzdra 24 lze s výhodou požít platinové fólie ovinuté kolem elektrické izolace 22 nebo podél vnitřního povrchu safírového pouzdra 24. V jiných provedeních může safírové pouzdro 24 přesahovat a krýt větší část, i když v podstatě nekryje celý termočlánek. V ještě jiných provedeních může být safír užit jak k elektrické izolaci obou drátů, tak i ke krytu těchto drátů. V takovém provedení by byly safírové pouzdro 24 i elektrická izolace 22 ze safíru.

V dalších provedeních vynálezu je jakýkoliv z popisovaných termočlánků se safírovým pouzdrem 24 výhodně kombinován s termokomorou. Kombinované zařízení je s výhodou používáno k měření teplot při zplynovacím procesu, zejména ve zplynovacím reaktoru. Lze použít jakoukoliv komoru obecně používanou nebo následně vyvinutou osobou standardní kvalifikace v oboru. Takové termokomory mohou mít bariéry z chrom-hořečnatých oxidů, tvrdého chrómu či podobných vůči strusce odolných materiálů a mohou obsahovat další žáruvzdorné i nežáruvzdomé materiály jako A1₂O₃, MgO a nerez ocel.

V přednostním řešení termokomory znázorněné v kombinaci s termočlánkem podle předkládaného vynálezu na obr. 2, termokomora sestává z vnitřní ochranné trubice 62 a vnější ochranné trubice 64. Vnitřní ochranná trubice 62 může být vytvořena z žáruvzdorné nizkoporézní keramiky vysoké hustoty, jako je oxid hlinitý či hořečnatý. Slévatelný žáruvzdorný materiál, typicky nizkoporézní s vysokou hustotou, je pak nalit kolem vnitřní ochranné trubice 62 a nechán ztuhnout tak, aby utvořil vnější ochrannou trubici 64 okolo celé vnitřní ochranné trubice 62 s výjimkou jejího otvoru. Přednostně je tento nizkoporézní žáruvzdorný materiál vysoké hustoty složen z oxidu chrómu nebo chrom-hořečnatých oxidů.

V tomto provedení je termočlánek 10 zasunut do termokomory nejprve periferním koncem 26. Termočlánek 10 je provlečen redukční přírubou 76 do termokomory v těsném dotyku s redukční přírubou 76. Periferní konec 26 termočlánku 10 je umístěn poblíž čela 66 termokomory. Mezi vnitřním povrchem čela 66 termokomory a periferním koncem 26 termočlánku je přednostně zachována mezera asi 3,18x10’ m až 6,35' m.

* ···

Opačné konce drátů 12 a 14 termočlánku přesahují zadní konec elektrické izolace 22 a/nebo safírové pouzdro 24, kryjí-li se navzájem pouzdro a elektrická izolace 22. Dráty procházejí hermetickým uzávěrem 70. Hermetický uzávěr 70 je ve spojení s objímkou 72, která zapadá do odnímatelné příruby 74. Příruba 74 těsně přiléhá k redukční přírubě 76, která těsně přiléhá k vnější ocelové stěně 40 tlakové nádoby zplyňovacího reaktoru.

Sestava termočlánku 10 a termokomory je zafixována sešroubováním nebo sevřením příruby 74 k redukční přírubě 76 a obdobně přišroubováním nebo sevřením redukční příruby 76 k vnější ocelové stěně 40 tlakové nádoby zplyňovacího reaktoru. Použití těchto dvou separátních spojení přináší zvýšenou hospodárnost v tom, že termočlánek lze vyměnit bez demontáže termokomory. Namísto těsně přiléhajících přírub lze použít víček a hubíc se závity nebo jiných spojovacích prostředků.

Termokomora s připojeným termočlánkem 10 nebo bez něj je následně zasunuta do otvoru v ocelové stěně tlakové nádoby zplyňovacího reaktoru a pak do navazujícího otvoru v žáruvzdorné vyzdívce 42 na vnitřní stěně tlakové nádoby. Čelo 66 termokomory je přednostně situováno tak, že ustupuje pod povrch žáruvzdorné vyzdívky 42 vnitřní stěny tlakové nádoby o asi 0,006 m až 0,02 m, přednostně 0,012 m. Tímto opatřením je míra eroze snížena oproti případům, kdy čelo 66 termokomory lícuje s povrchem vyzdívky 42 nebo z ní vyčnívá.

Sestava termočlánku 10 a termokomory umístěná ve zplynovacím reaktoru vykazuje zvýšenou odolnost vůči strusce. Ve zplynovacím reaktoru se roztavená struska 50 nanáší na vnitřní stěny žáruvzdorné vyzdívky 42 pokrývající vnitřní ocelovou stěnu tlakové nádoby zplyňovacího reaktoru. Roztavená struska 50 bude postupovat směrem k termokomoře. Jak bylo uvedeno výše, po čase účinky eroze a koroze jakož i teplotní a/nebo mechanické namáhání mohou způsobit malá narušení čela 66 termokomory. Stane-li se to, roztavená struska 50, pohybující se směrem k chladným místům, pronikne prasklinou do vnitřní ochranné trubice 62 a tím přichází do kontaktu se safírem krytým termočlánkem. Safírovým pouzdrem 24 jsou dráty 12 a 14 a horký spoj 16 výhodně chráněny před roztavenou struskou 50 a jejími destruktivními účinky. Roztavená struska 50 bude dále postupovat prostorem vnitřní ochranné trubice 62 až zchladne tak, že se její tok zastaví nebo ustálí. Proto by mělo mít safírové pouzdro 24 dostatečnou délku, takovou, že dříve než struska může dosáhnout otevřeného konce 28 safírového pouzdra 24, nastane jedna ze dvou možností: roztavená struska 50 dosáhne teplotní rovnováhy, zchladne a její tok se ustálí nebo zastaví; anebo se • · ··· · · · · ·· • · ♦ · · · ♦ · ♦ ·· • · · · ♦ · ♦ ·· *«* É· ···· ♦»·»* naruší nějaké jiné místo na safírovém pouzdru. Tato druhá možnost by mohla nejspíše nastat, když by bylo účinky eroze a koroze, jakož i teplotním a/nebo mechanickým namáháním, vyřazeno celé čelo 66. Když se to přihodí, je safírové pouzdro 24 plně vystaveno účinkům eroze a koroze ve zplynovacím reaktoru. Nakonec safírové pouzdro 24 praskne. S nechráněnými dráty 12 a 14 a nechráněným horkým spojem 16 termočlánek přestane fungovat. Volba vhodné délky safírového pouzdra 24 je v kompetenci osoby se standardní odbornou kvalifikací, se znalostmi charakteristik příslušného procesu, při němž bude použito, včetně teploty a složení plynu, a s přispěním popisu tohoto vynálezu.

V dalších provedeních je vložen jeden nebo více termočlánků, přednostně tri, do termokomory mající alespoň odpovídající počet vnitřních ochranných trubic 62. V tomto přednostním provedení jsou periferní konce jednoho nebo více termočlánků s výhodou rozmístěny na různých místech podél termokomory. Toto uspořádání prodlužuje období mezi výměnou termočlánku a termokomory. Například, v provedení využívajícím všech tří termočlánků struska, která nakonec pronikne do termokomory, nejdříve zasáhne termočlánek umístěný nejblíže čela 66. Tento termočlánek bude následně vyřazen z funkce. Pak potrvá nějakou další dobu, než struska zasáhne a tím vyřadí druhý a třetí termočlánek. Tudíž proces v reaktoru může probíhat déle, aniž by musel být zastaven. I když přesnost měření u druhého a třetího termočlánku není tak dobrá, jako u prvního, pro řízení procesu tento rozdíl nepředstavuje problém, poněvadž údaje druhého a třetího termočlánku mohou být korigovány podle hodnot zjištěných před vyřazením prvního termočlánku.

V dalších provedeních může být safírový kryt vytvořen využitím termokomory vyrobené cele nebo zčásti ze safíru. Taková termokomora může být safírem, přednostně ve formě safírových vláken, celá proložena. Taková termokomora může též mít alespoň jednu v podstatě průběžnou safírovou bariérovou vrstvu. Tyto termokomory mohou být používány s termočlánkem , který nemá separátní safírové pouzdro. Alternativně mohou být tyto komory použity s termočlánky se safírovými pouzdry. V jednom názorném provedení termokomory mající alespoň jednu v podstatě průběžnou safírovou bariérovou vrstvu by mohla být vnitřní ochranná trubice 62 provedena ze safíru.

V dalších provedeních by mohl být použit k měření teploty při zplynovacím procesu termočlánek se safírovým pouzdrem bez termokomory. Avšak tuto alternativu tam, kde by termočlánek mohl být vystaven roztavené strusce, nepreferujeme. I když termočlánek krytý

safírem vydrží plné účinky eroze a koroze ve zplynovacím reaktoru delší dobu než termočlánek bez safírového pouzdra, použití termočlánku se safírovým pouzdrem ve spojeni s termokomorou dramaticky prodlouží životnost termočlánku takto instalovaného.

Claims (27)

1. PATENTOVÉ NÁROKY

   1. V zařízení zahrnujícím termočlánek pro měření teplot při zplynovacím procesu, zdokonalení spočívající v zavedení safírového krytu obklopujícího alespoň část řečeného termočlánku.

   vzájemně spojených na jednom konci horkým spojem a na druhém konci studeným spojem, avšak jinak navzájem elektricky izolovaných izolační trubičkou, ve kterém je safírový kryt ve tvaru pouzdra majícího uzavřený periferní konec a otevřený konec, řečený otevřený konec obepínající horký spoj a alespoň část izolační trubičky.
2. 3. Zařízení podle nároku 1, dále obsahující termokomoru, řečená termokomora obklopující řečený termočlánek a řečená termokomora zahrnující alespoň jednu bariérovou vrstvu vytvořenou ze safíru.
3. 4. Zařízení podle nároku 1, dále obsahující termokomoru, řečená termokomora obklopující řečený termočlánek a sestávající z vnitřní ochranné trubice a vnější ochranné trubice, řečená vnitřní ochranná trubice je vytvořena ze safíru, kde řečená vnitřní ochranná trubice vytváří řečený safírový kryt.
4. 5. Zařízení podle nároku 2, dále obsahující termokomoru, kde zplynovací proces probíhá v reaktoru, jímž je vertikální žáruvzdorně vyzděná válcová tlaková nádoba s volným prouděním, a kde termočlánek upevněný v safírovém pouzdru je instalován ve zplynovacím reaktoru provléknutím postupně redukční přírubou a do termokomory spojené s redukční přírubou, termokomora je instalována ve zplynovacím reaktoru tak, že prochází nejprve otvorem v ocelové stěně tlakové nádoby a pak navazujícím otvorem v žáruvzdorné vyzdívce na vnitřní stěně tlakové nádoby.
5. 6. Zařízení podle nároku 2, dále obsahující termokomoru, řečená termokomora obklopující řečený termočlánek a řečená termokomora zahrnující vnitřní ochrannou trubici a vnější ochrannou trubici.
6. 7. Zařízení podle nároku 6, ve kterém je vnitřní ochranná trubice vytvořena z oxidu hlinitého.

   • ··· » · • · · · ·· · · · · · · · ·» »»· ·« ··· ·· «··
7. 8. Zařízení podle nároku 6, ve kterém je vnitřní ochranná trubice vytvořena ze safíru.
8. 9. Zařízení podle nároku 1, kde je termočlánek vystaven tlaku odpovídajícímu prostředí zplynovacího procesu.
9. 10. Zařízeni podle nároku 1, kde teploty, které mají být měřeny, jsou v rozmezí přibližně od927°C do 1649°C.
10. 11. Zařízení podle nároku 2, ve kterém řečená dvojice drátů je vytvořena z platiny, rhodia, nebo směsi těchto kovů.
11. 12. Zařízení podle nároku 2, ve kterém izolační trubička je vytvořena z oxidu hlinitého.
12. 13. Zařízení podle nároku 2, ve kterém izolační trubička je vytvořena ze safíru.
13. 14. V zařízení pro měření teploty při zplynovacím procesu, řečený zplynovací proces probíhající v reaktoru sestávajícím z vertikální žáruvzdorně vyzděné tlakové nádoby s volným prouděním, řečené zařízení zahrnující termokomoru a jeden nebo více termočlánků, řečený jeden nebo více termočlánků samostatně obsahujících dvojici drátů z odlišných kovů vzájemně spojených na jednom konci horkým spojem a na druhém konci studeným spojem, avšak jinak navzájem elektricky izolovaných izolační trubičkou; zdokonalení zahrnující safírový kryt obklopující alespoň část jednoho termočlánku.
14. 15. Zařízení podle nároku 14, ve kterém safírový kryt je ve tvaru safírového pouzdra s uzavřeným periferním koncem a otevřeným koncem, řečený otevřený konec obepínající horký spoj a alespoň část izolační trubičky termočlánku.
15. 16. Zařízení podle nároku 15, ve kterém řečená termokomora zahrnuje alespoň jednu bariérovou vrstvu ze safíru.
16. 17. Zařízení podle nároku 14, ve kterém řečená termokomora zahrnuje vnitřní ochrannou trubici a vnější ochrannou trubici, řečená vnitřní ochranná trubice je vyrobena ze safíru, a ve kterém řečený safírový kryt je tvořen řečenou vnitřní ochrannou trubicí.
17. 18. Zařízení podle nároku 14, řečená termokomora je instalována ve zplynovacím reaktoru procházejíc nejprve otvorem v ocelové stěně tlakové nádoby a pak navazujícím otvorem v žáruvzdorné vyzdívce na vnitřní stěně tlakové nádoby, jeden nebo více termočlánků je • · «·· · · · · ·· • · ♦ · · · · · ♦ ·· • « · · · · · ··

    4· ·*» ·« ···· ····· instalováno v reaktoru postupným provléknutím redukční přírubou a do termokomory spojené s redukční přírubou.
18. 19. Zařízení podle nároku 15, řečená termokomora obklopující řečený termočlánek a řečená termokomora zahrnující vnitrní ochrannou trubici a vnější ochrannou trubici.
19. 20. Zařízení podle nároku 19, ve kterém je vnitřní ochranná trubice vytvořena z oxidu hlinitého.
20. 21. Zařízení podle nároku 19, ve kterém je vnitřní ochranná trubice vytvořena ze safíru.
21. 22. Zařízení podle nároku 14, řečená termokomora mající jednu nebo více ochranných trubic, ve kterém počet vnitřních ochranných trubic je alespoň roven počtu termočlánků, a ve kterém periferní konce jedné nebo více ochranných trubic jsou umístěny na různých místech podél termokomory.
22. 23. Zařízení podle nároku 14, ve kterém jeden nebo více termočlánků je vystaveno tlaku odpovídajícímu prostředí zplynovacího procesu
23. 24. Zařízení podle nároku 14, kde teploty, které mají být měřeny, jsou v rozmezí přibližně od927°C do 1649°C.
24. 25. Zařízení podle nároku 14, ve kterém řečená dvojice drátů je vytvořena z platiny, rhodia, nebo směsi těchto kovů.
25. 26. Zařízení podle nároku 14, ve kterém izolační trubička je vytvořena z oxidu hlinitého.
26. 27. Zařízení podle nároku 14, ve kterém izolační trubička je vytvořena ze safíru.
27. 28. Termočlánek obsahující dvojici drátů z odlišných kovů vzájemně spojených na jednom konci horkým spojem a na druhém konci studeným spojem, avšak jinak navzájem elektricky izolovaných izolační trubičkou, tento termočlánek dále zahrnující safírové pouzdro mající uzavřený periferní konec a otevřený konec, řečený otevřený konec obepínající horký spoj a alespoň část izolační trubičky.