CZ300967B6 - Prístroj pro merení teploty ve zplynovacím procesu a rektor zahrnující tento prístroj - Google Patents

Abstract

Prístroj pro merení teploty ve zplynovacím procesu, zahrnující termoclánek (10), který má pár drátu (12, 14) s rozdílným složením kovu. Dráty (12, 14) jsou spojeny na jednom konci horkým spojem (16) a na druhém konci studeným spojem (18) a jsou vzájemne elektricky izolovány izolacní trubicí (22). Pres alespon cást izolacní trubice (22) a alespon horký spoj (16) je usazeno safírové pouzdro (24), které má otevrený konec (28) pro umístení horkého spoje (16) termoclánku (10) a periferní uzavrený konec (26). Safírové pouzdro (24) má takovou dostatecnou délku, že struska vytvárená behem zplynovacího procesu a pusobící na periferní uzavrený konec (26) safírového pouzdra (24) zchladne, nebo vytvorí trhlinu v safírovém pouzdru (24) pred dosažením jeho otevreného konce (28). Reaktor zahrnující výše uvedený prístroj obsahuje vertikální volne prutocnou ocelovou válcovou tlakovou nádobu se žáruvzdornou vyzdívkou (42). Termokomora je instalována v reaktoru prvním jejím zasunutím do otvoru ve vnejší stene (40) tlakové nádoby a pak zasunutím do otvoru v žáruvzdorné vyzdívce (42) na vnitrní strane tlakové nádoby a následne je termoclánek (10) v reaktoru instalován jeho zasunutím skrz redukcní prírubu (76) do termokomory spojenou s redukcní prírubou (76).

Description

Oblast techniky

Vynález se obecně týká přístroje pro měření teploty ve zplyňovacím procesu obsahující termočlánek a konkrétněji použití safíru za účelem prodloužení funkční životnosti termočlánků používaných v tomto procesu.

Dosavadní stav techniky

Ve vysokoteplotních zplyňovacích procesech je parciální oxidací produkován horký štěpný plyn z uhlovodíkových paliv, například z uhlí. Při těchto procesech reagují ve zplyňovacím reaktoru uhlovodíková paliva s plynem obsahujícím reaktivní kyslík, jako je vzduch nebo čistý kyslík, čímž je získán horký štěpný plyn. Při typickém zplyňovacím 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 jsou SiO₂, AI₂Oi, jakož i oxidy a oxysulfidy kovů, jako jsou Fe a Ca. Teplota horkého štěpného plynu ve zplyňovacím reaktoru bude obvykle v rozmezí od 927 do 1649 °C, konkrétněji v rozmezí přibližně 1093 až 1538 °C při tlaku obvykle v rozmezí přibližně od 98 do 24 500 kPa, konkrétněji v rozmezí přibližně od 1470 do 14 700 kPa.

Pří takových vysokoteplotních procesech jsou k měření teplot všeobecně používány termočlánky.

Termočlánky mohou být použity pro měření teplot ve zplyňovacím reaktoru. Mohou být rovněž použity k měření teplot následných kroků procesu, ve kterém je výstupní produkt chlazen a jsou 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, která má 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 jiného, na teplotním rozsahu, který má být měřen. Například, jeden typ termočlánku všeobecně užívaného v podmínkách zplyňovacího 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 zplyňovacímu procesu, zvláště v prostředí zplyňovacího reaktoru, je zejména jejich poměrně krátká životnost. Tuto relativně krátkou životnost je nutno přičíst extrémně vysokým teplotám a korozívní atmosféře převládající v reaktoru v průběhu procesu. Nechráněný termočlánek, ponechaný v takovém prostředí, je rychle narušen a vyřazen z funkce. Narušení může být zvláště závažné, přijde—li termočlánek do styku s roztavenou struskou přítomnou v reaktoru. Pro zmírnění tohoto problému se termočlánky obvykle vkládají do žáruvzdorné termokomory, umístěné podél jejich průchodu vnější stěnou zplyňovacího reaktoru, nebo jiným vnějším povrchem technologického zařízení. Žáruvzdorné komory mají bariéry z chromhořečnatých oxidů, tvrdého chrómu nebo podobných materiálů odolných strusce a mohou obsahovat další žáruvzdorné materiály jako A1₂O₃, MgO a nerezová ocel. Pri použití ve zplyňovacím procesu může být termokomora zavedena tak, že prochází otvorem ve vnější stěně tlakové nádoby rektoru. Následně může procházet odpovídajícím otvorem v žáruvzdorném materiálu, nebo sledu žáruvzdorných materiálů, kterými je obvykle vyzděn cz 300967 B6 vnitřní povrch tlakové nádoby reaktoru. Termokomora může zabíhat do prostoru reaktoru, nebo může lehce ustupovat vůči jeho vnitrní stěně.

Bohužel, umístění termočlánku dovnitř termokomory neřeší zcela výše uvedený problém.

Roztavená struska za nějaký čas naruší termokomoru. Narušení obvykle vzniká účinky eroze a koroze, jakož i teplotním a/nebo mechanickým namáháním. Může být ale 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 sjeho následným vyřazením z funkce.

io

Bylo by tedy velmi úspěšné mít k dispozici nějaké prostředky vedoucí k prodloužení životnosti termočlánků používaných ve zplyňovacím procesu.

Podstata vynálezu

Uvedené nedostatky stavu techniky jsou odstraněny přístrojem podle vynálezu pro měření teploty ve zplyňovacím procesu, zahrnující termočlánek, který má pár drátů s rozdílným složením kovů, kde dráty jsou spojeny na jednom konci horkým spojem a na druhém konci studeným spojem a jsou vzájemně elektricky izolovány izolační trubicí, jehož podstatou je to, že přes alespoň část izolační trubice a alespoň horký spoj je usazeno safírové pouzdro, které má otevřený konec pro umístění horkého spoje termočlánku a periferní uzavřený konec, přičemž safírové pouzdro má takovou dostatečnou délku, že struska vytvářená během zplyňovacího procesu a působící na periferní uzavřený konec safírového pouzdra vytvoří trhlinu v safírovém pouzdru před dosažením jeho otevřeného konce, jakož i to, že přístroj zahrnuje termokomoru obklopující termočlánek, nebo že termokomora zahrnuje alespoň jednu bariérovou vrstvu tvořenou safírem.

Podstatným je rovněž to, že termokomora zahrnuje vnitrní ochrannou trubici a vnější ochrannou trubici, jakož i to, že vnitřní ochranná trubice je vytvořena z oxidu hlinitého nebo safíru, nebo že vnitřní ochranná trubice obsahuje safírové pouzdro.

Také je podstatným to, že termočlánek je umístěn v místě, kde působí tlak prostředí zplyňovacího procesu, nebo že přístroj je navržen pro měření teploty v rozmezí přibližně od 927 do 1649 ^PC.

Dále je podstatou i to, že dvojice drátů je vytvořena z platiny, rhodia, nebo směsi těchto kovů, jakož i to, že zahrnuje izolační trubici vytvořenou z oxidu hlinitého nebo safíru pro vzájemnou elektrickou izolaci drátů, nebo že má jednu nebo více vnitřních ochranných trubic, přičemž jejich počet je alespoň jako počet termočlánků a přičemž vzdálené konce jedné, nebo více vnitřních ochranných trubic jsou rozmístěny v různých místech podél délky termokomory.

Nedostatky stavu techniky jsou rovněž odstraněny reaktorem zahrnující výše uvedený přístroj, jehož podstatou je to, že reaktor obsahuje vertikální volně průtočnou ocelovou válcovou tlakovou nádobu se žáruvzdornou vyzdívkou, kde termokomora je instalována v reaktoru prvním jejím zasunutím do otvoru ve vnější stěně tlakové nádoby a pak zasunutím do otvoru v žáruvzdorné vyzdívce na vnitřní straně tlakové nádoby a následně je termočlánek v reaktoru instalován jeho zasunutím skrz redukční přírubu do termokomory spojenou s redukční přírubou.

Přehled obrázků na výkresech

Příkladné provedení přístroje pro měření teploty ve zplyňovacím procesu a rektor zahrnující tento přístroj je zobrazeno na připojených výkresech, kde představuje obr. 1 termočlánek podle vynálezu a obr. 2 dílčí pohled v průřezu částí stěny zplyňovacího reaktoru s instalovaným termočlánkem a termokomorou.

o

Příklady provedení vynálezu

Plynné směsi složené v podstatě z H₂, CO a alespoň jednoho plynu ze skupiny H₂O, CO₂, H₂S,

COS, NH₃, N₂, Ar, spolu s částicovým uhlíkem, popílkem a/nebo roztavenou struskou s typickým obsahem složek jako jsou SiO₂, A1₂O₃, jakož i oxidy a oxysulfidy kovů, jako jsou 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 takového procesu a tlakové nádoby je uveden v patentu US 2 818 326. Produkovaný štěpný plyn je v tomto ío procesu typicky podroben chlazení a dodatečnému čištění, pri němž je zbavován kontaminantú, plynných kontaminantú a^vodní páiy.

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 popise bude použit generický termín štěpný plyn pro zastřešení všech výše uvedených eventualit.

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

Termín „kapalný uhlovodík“ zde použitý k popisu vhodných kapalných surovin zahrnuje různé látky, jako je 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, ajejich 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, ajejich 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 pří zkapalňování uhlí, rašelinu, živočišnou břidlici, dehtové písky, petrolejový koks, smolu, částico40 vý uhlík -saze nebo prach, tuhé odpady obsahující uhlík, jako kanalizační kaly, ajejich směsi.

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, ajejich směsi.

V reaktivní zóně zplyňovacího reaktoru přichází uhlovodíkové palivo do styku s plynem obsa50 hujícím 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 až 1649 °C, konkrétněji v rozmezí asi 1093 až 1538 °C. Tlak bude v typickém případě v rozmezí asi 98 až asi 24 500 kPa, konkrétněji v rozmezí asi 1470-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.

- 3 .

Podle předkládaného vynálezu může být teplota měřena během zplyňovacího 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 zplyňovacím reaktoru, kde nejvíce působí škodlivé účinky vysokých teplot, roztavené strusky a korozivních činitelů.

to 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 ]0. Termočlánek jO sestává ze dvojice drátů J2 a ]4. 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, zeje 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.

Dráty jsou vzájemně spojeny v horkém spoji J_6 a studeném spoji J_8. Výrazy „horký“ a „studený“ jsou užity vzhledem k tomu, že při měření teploty ve zplyňovacím reaktoru se horký spoj j6 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 měřicí 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 j_8 teplotní převaděč. Signál generovaný teplotním převaděčem je pak předáván do velína nebo najiné místo přenosovými prostředky 20.

S výjimkou horkého a studeného spoje jsou výše uvedené dva dráty Γ2 a J4 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 zplyňovacím 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 je v uváděném provedení opatřen safírovým pouzdrem 24 tak, aby pouzdro obklopovalo alespoň část termočlánku. Safírové pouzdro 24 je v podstatě odolné vůči napadení struskou í jinými produkty zplyňovacího procesu. Zkompletovaný termočlánek se zdokonaleným safírový pouzdrem 24 má periferní konec 26 přilehlý k horkému spoji j6.

Je nutné, aby safírové pouzdro 24 obklopovalo alespoň horký spoj j6. 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 j2 a J_4 a elektrické izolace 22 obklopující a izolující dráty, zasune tak, že jej safírové pouzdro 24 obepne. V obměně tohoto provedení je na uzavře50 ném konci safírového pouzdra 24 vytvořena zesílená safírová zátka 30. Zesílená zátka 30 prodlužuje dobu, za kterou struska pronikne safírovým pouzdrem. Ve své 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 utěsněni 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 drátu. 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 io pouzdrem 24 výhodně kombinován s termokomorou. Kombinované zařízení je s výhodou používáno k měření teplot pri zplyňovacím procesu, zejména ve zplyňovacím 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 nežáru15 vzdorné materiály jako AI2O3, 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 nízkoporézní kera20 miky vysoké hustoty, jako je oxid hlinitý či hořečnatý. Slévatelný žáruvzdorný materiál, typicky nízkoporézní 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 nízkoporézní žáruvzdorný materiál vysoké hustoty složen z oxidu chrómu nebo chrom-hořečnatých oxidů,

V tomto provedení je termočlánek JO zasunut do termokomory nejprve periferním koncem 26. Termočlánek JO je provlečen redukční přírubou 76 do termokomory v těsném dotyku s redukční přírubou 76. Periferní konec 26 termočlánku JO je umístěn poblíž čela 66 termokomory. Mezi vnitřním povrchem čela 66 termokomory a periferním koncem 26 termočlánku je přednostně zachována mezera asi 3,18xl0^-3 m až6,35'³ 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 ]_0 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 hubic 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 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 JO a termokomory umístěná ve zplyňovacím reaktoru vykazuje zvýšenou odolnost vůči strusce. Ve zplyňovacím reaktoru se roztavená struska 50 nanáší na vnitrní stěny žáruvzdorné vyzdívky 42 pokrývající vnitřní ocelovou stěnu tlakové nádoby zplyňovacího reaktoru. Roztavená struska 50 bude postupovat směrem k termokomoře. Jak bylo uvedeno výše,

- 5 CZ 300967 B6 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 vnitrní ochranné trubice 62 a tím přichází do kontaktu se safírem krytým termočlánkem. Safírovým pouzdrem 24 jsou dráty Γ2 a 14 a horký spoj ]6 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 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 četo 66. Když se to přihodí, je safírové pouzdro 24 plně vystaveno účinkům eroze a koroze ve zplyňovacím reaktoru. Nakonec safírové pouzdro 24 praskne. S nechráněnými dráty 12 a Í4 a nechráněným horkým spojem J_6 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 tři, 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 termo25 článek 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.

4ϋ V dalších provedeních by mohl být použit k měření teploty při zplyňovacím 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 zplyňovacím reaktoru delší dobu než termočlánek bez safírového pouzdra, použití termočlánku se safírovým pouzdrem ve spojení s termokomorou dramaticky prodlouží životnost termočlánku takto instalovaného.

Claims (7)

PATENTOVÉ NÁROKY

1. Přístroj pro měření teploty ve zplyňovacím procesu, zahrnující termočlánek (10), který má pár drátů (12, 14) s rozdílným složením kovů, kde dráty (12, 14) jsou spojeny na jednom konci horkým spojem (16) a na druhém konci studeným spojem (18) a jsou vzájemně elektricky izolo55 vány izolační trubicí (22), vyznačující se tím, že přes alespoň část izolační trubice

£.

CZ 3UU907 Bň (22) a alespoň horký spoj (16) je usazeno safírové pouzdro (24), které má otevřený konec (28) pro umístění horkého spoje (16) termočlánku (10) a periferní uzavřený konec (26), pričemz safírové pouzdro (24) má takovou dostatečnou délku, že struska vytvářená během zplyňovacího procesu a působící na periferní uzavřený konec (26) safírového pouzdra (24) vytvoří trhlinu

2 výkresy

2. Přístroj podle nároku 1, vyznačující se tím, že dále zahrnuje termokomoru obklopující termočlánek (10).

io

3, Přístroj podle nároku 2, vyznačující se tím, že termokomora zahrnuje alespoň jednu bariérovou vrstvu tvořenou safírem.

4. Přístroj podle nároku 2, vyznačující se tím, že termokomora zahrnuje vnitřní ochrannou trubici (62) a vnější ochrannou trubici (64).

5. Přístroj podle nároku 4, vyznačující se tím, že vnitřní ochranná trubice (62) je vytvořena z oxidu hlinitého nebo safíru.

5 v safírovém pouzdru (24) před dosažením jeho otevřeného konce (28).

6. Přístroj podle nároku 4, vyznačující se tím, že vnitřní ochranná trubice (62)

20 obsahuje safírové pouzdro (24).

7. Přístroj podle kteréhokoliv předchozího nároku laž6, vyznačující se tím, že termočlánek (10) je umístěn v místě, kde působí tlak prostředí zplyňovacího procesu.

25

8. Přístroj podle kteréhokoliv předchozího nároku laž7, vyznačující se tím, že je navržen pro měření teploty v rozmezí přibližně od 927 do 1649 °C.

9. Přístroj podle kteréhokoliv předchozího nároku 1 až 8, vyznačující se tím, že dvojice drátů (12,14) je vytvořena z platiny, rhodia, nebo směsi těchto kovů.

10. Přístroj podle kteréhokoliv předchozího nároku 1 až 9, vyznačující se tím, že zahrnuje izolační trubici (22) vytvořenou z oxidu hlinitého nebo safíru pro vzájemnou elektrickou izolaci drátů (12, 14).

35 11. Přístroj podle kteréhokoliv z nároků 2 až 10, vyznačující se tím, že má jednu nebo více vnitřních ochranných trubic (62), přičemž jejich počet je alespoň jako počet termočlánků (10) a přičemž vzdálené konce jedné, nebo více vnitřních ochranných trubic (62) jsou rozmístěny v různých místech podél délky termokomory.

40 12. Reaktor zahrnující přístroj podle kteréhokoliv předchozího nároku 2 až 11, vyznačující se tím, že reaktor obsahuje vertikální volně průtočnou ocelovou válcovou tlakovou nádobu se žáruvzdornou vyzdívkou (42), kde termokomora je instalována v reaktoru prvním jejím zasunutím do otvoru ve vnější stěně (40) tlakové nádoby a pak zasunutím do otvoru v žáruvzdorné vyzdívce (42) na vnitřní straně tlakové nádoby a následně je termočlánek (10) v reaktoru

45 instalován jeho zasunutím skrz redukční přírubu (76) do termokomory spojenou s redukční přírubou (76).

-7 CZ 300967 B6 o

CM