DE3887884T2 - Thermoelement zur Verwendung in einer feindlichen Umgebung. - Google Patents

Description

• Die Erzeugung von Synthesegas durch die Hochtemperatur- Teilverbrennung eines kohlenstoffhaltigen Brennstoffes, bei der der Brennstoff ein aschehaltiger Erdölkoks ist, führt normalerweise zur Herstellung einer Menge eines nutzbaren Gases zusammen mit einem Schlackerückstand. Die Schlacke besteht üblicherweise aus einer Vielzahl von Verbindungen, einschließlich Verbindungen bestimmter Metalle, wie etwa Eisen, Nickel und Vanadium, abhängig von der Zusammensetzung der Kokscharge.
• Unglücklicherweise bringt das Vorhandensein einiger dieser Metalle scharfe Arbeitsbedingungen in das Vergasungsverfahren hinein, insbesondere wenn die Metalle in ihrem freien Zustand vorliegen. Dies geschieht, weil, bei den hohen Temperaturen, die im Vergasungsverfahren angetroffen werden, die verschiedenen Metalle, die in der Restschlacke vorliegen, eine Form annehmen können, die unvorteilhaft mit bestimmten Bestandteilen der Verfahrensausrüstung reagieren wird. Ein Beispiel hierfür sind die keramischen refraktorischen Hochtemperatur-Keramikfeuerfestmaterialien, die für Vergaserverbrennungskammer-Auskleidungen und für Verbrennungskammer-Thermoelementschächte verwendet werden.
• In dem oben erwähnten Vergasungsverfahren wird einem Hochdruckvergaser ein unter Druck stehender Strom aus pulverisiertem Koks zugeführt. Der Koks wird in der Vergaserverbrennungskammer bei einer Temperatur im Bereich von 1000ºC bis 1800ºC und vorzugsweise zwischen 1350ºC bis 1550ºC und bei einem Druck von ungefähr 500 bis 25.000 Kilopascal verbrannt.
• Um das Vergasungsverfahren angemessen zu steuern und das sichere Arbeiten der Verfahrensausrüstung zu gewährleisten, ist es notwendig, die Temperatur im Inneren der feuerfest ausgekleideten Vergaserverbrennungskammer zu überwachen. Unter den am häufigsten verwendeten Verfahren ist, ein oder mehrere Thermoelemente durch eine mit Flansch versehene Öffnung in der Vergaserbehälterwand in den Verbrennungsbereich einzuschieben.
• Diese Prozeß-Thermoelemente werden üblicherweise aus kommerziell verfügbaren Edelmetall-Thermoelement-Drahtpaaren hergestellt, wie etwa Typ B-Platin/Rhodium-Drahtpaaren. Die Drähte sind durch Hochtemperatur-Keramikmaterial, wie etwa Aluminiumoxid oder Magnesiumoxid, elektrisch gegeneinander isoliert. Das isolierte Drahtpaar ist eingeschlossen in einer bestimmten Form von Schutzhülse, die aus Keramik oder Metall hergestellt sein kann und die verhindert, daß korrosive Prozeßgase in direkten Kontakt mit den Drähten kommen.
• Wegen der im allgemeinen aggressiven Natur der Restschlacke ist das ummantelte Thermoelement innerhalb eines Thermoelementschachtes angeordnet. Der letztere ist üblicherweise aus Material konstruiert, das eine größere Widerstandsfähigkeit gegenüber Schlackeangriff besitzt, als dies die Thermoelement-Hülse tut.
• Die gesamte Baugruppe wird in den Vergaser über ein Loch eingeschoben, das durch die Feuerfest-Auskleidung gebohrt ist. Somit fluchtet die Spitze des Thermoelementschachtes mit der Innenfläche der Reaktorverbrennungskammer. Das Loch in der Feuerfest-Auskleidung steht in Verbindung mit Flansch versehener Öffnung in der Behälterwand. Besagte Öffnung erlaubt Durchgang des Thermoelement-Drahtpaares durch ein Druckdichtungsanschlußstück zur Verbindung mit geeigneter Temperaturanzeigeinstrumentierung.
• Das Versagen des Thermoelements ist ein häufiges Ereignis unter den scharfen Bedingungen, die in einem Vergasungsreaktor angetroffen werden. Versagen tritt üblicherweise auf, wenn der thermoelektrische Schaltkreis, der von dem Drahtpaar gebildet wird, beschädigt wird. Dies rührt entweder her von reaktiven Spezies, die die Drähte kontaminieren, was zu einem Fehler in der Temperaturanzeige führt, oder von geschmolzener Schlacke, die einen Abschnitt eines oder beider Drähte zerstört. Letzeres bewirkt daß der thermoelektrische Schaltkreis sich entweder öffnet oder kurzschließt.
• Damit ein solcher Schaden auftritt, muß geschmolzene Schlacke oder eine gegebene reaktive Spezies zunächst in den keramischen feuerfesten Thermoelementschacht eindringen. Sie muß dann den Spalt zwischen Thermoelementschacht und Thermoelement-Schutzhülse überbrücken und schließlich in die Schutzhülse und die Isolierung, die die Drähte umhüllen, eindringen.
• Das Eindringen von Schlacke wird normalerweise auf einem von zwei Wegen auftreten. Die aggressive, geschmolzene Schlacke kann sich ihren Weg durch den feuerfesten Thermoelementschacht durch Korrosion, Erosion und/oder Diffusion hindurcharbeiten. Alternativ kann die Schlacke durch Risse, die von einem Wärmestoß herrühren, schnell in den Thermoelementschacht gelangen. Solche Stöße können bei Störungen auftreten oder wenn der Vergaser angefahren oder abgeschaltet wird.
• Das Eindringen von Schlacke über den ersten Mechanismus ist besonders schwerwiegend während der Koksvergasung, wo die extrem korrosive Schlacke sogar in die am meisten schlackeresistenten feuerfesten Thermoelementschachtmaterialien leicht eindringt. Zum Beispiel zeigte Analyse beschädigter Thermoelementschächte, die aus Zirchrom 60 hergestellt waren, einem kommerziell erhältlichen Feuerfest- Material, daß Koksschlacke entlang winziger Risse und Korngrenzen eingedrungen war. Einmal innerhalb des Thermoelementschachtes wanderten bestimmte Bestandteile der Koksschlacke, insbesondere freies Eisen, zum Thermoelement und reagierten mit der Platinschutzhülse und den Thermoelementdrähten. Solcher Kontakt führt üblicherweise zum Versagen des Thermoelements.
• Man hat es auch schon erlebt, daß gelegentlich sogar bestimmte Bestandteile des keramischen feuerfesten Thermoelementschachtes aus dem Thermoelementschacht heraus und in das Thermoelement hineinwandern. Hier reagieren sie mit den Drähten bei den hohen Temperaturen, die im Verbrennungsabschnitt eines Koksvergasers angetroffen werden. Es ist durch Erfahrung festgestellt worden, daß sogar mit den besten verfügbaren Materialien täglicher Ersatz beschädigter Thermoelemente nicht unüblich ist.
• Um dieses Eindringungsproblem, das bei Vergaserbetrieb angetroffen wird, zu überwinden, wird, kurz gesagt, eine Thermoelement-Baugruppe zur Verfügung gestellt, die in der Lage ist, bei der hohen Temperatur, dem hohen Druck, der aggressiven Umgebung zu funktionieren, die normalerweise in einem arbeitenden Koksvergaser angetroffen werden.
• Die Thermoelement-Baugruppe ist konstruiert mit einem Edelmetall(wie etwa Platin)-Drahtpaar, wie etwa einem Typ R- oder Typ B-Drahtpaar, das eine ungeerdete Verbindung aufweist und das durch dichtes Magnesiumoxid isoliert ist. Die Edelmetalle, auf die wir Bezug nehmen, schließen Gold, Platin, Palladium, Rhodium und Ruthenium ein, sind aber nicht hierauf beschränkt. Das isolierte Drahtpaar ist mit einer gasdichten Schutzhülse aus Edelmetall oder Edelmetall-Legierung, wie etwa reinem Platin oder Platin/Rhodium-Legierung, versehen, die mit den meisten der aggressiven Bestandteile, die sich im Vergaser finden, nicht reagieren wird.
• Ein Thermoelementschacht umschließt das ummantelte Thermoelement, der aus wenigstens zwei zusammengefügten rohrförmigen Segmenten aus Feuerfest-Material hergestellt ist, das in der Lage ist, die Bewegung von Schlackebestandteilen zum Thermoelement hin zu verlangsamen. Die Dichte, die Porosität, der Wärmeausdehnungskoeffizient und die Wärmeleitfähigkeit jedes dieser Segmente ist angepaßt an diejenigen der umgebenden Schichten des Vergaser-Feuerfest- Materials. So wird der Thermoelementschacht weniger anfällig gegen Reißen bei Wärmestoß und schnelles Eindringen von Schlacke sein.
• Der Abstand zwischen dem ummantelten Thermoelement und dem feuerfesten Thermoelementschacht definiert einen Ringdurchlaß zum Durchleiten eines Stromes aus einem spülenden und oxidierenden und/oder sulfidierenden Gases, das eine dynamische Hülle um das Thermoelement bildet. Die Spülgasströmungsgeschwindigkeit wird so gesteuert, daß sie ausreichend hoch ist, um einen kritischen Partialdruck von Sauerstoff und/oder Schwefel aufrechtzuerhalten. Die Strömungsgeschwindigkeit ist jedoch niedrig genug, so daß der Gasstrom keinen meßbaren Fehler in die gemessene Temperaturanzeige als ein Ergebnis von Konvektionskühlung der Thermoelementverbindung einbringt.
• Funktionell gesehen werden, wenn die schädlichen Bestandteile der geschmolzenen Schlacke, wie etwa Metalle im freien Zustand, und insbesondere metallisches Eisen, schließlich in den Thermoelementschacht eindringen, diese mit dem oxidierenden und/oder sulfidierenden Gas in Kontakt kommen und reagieren, bevor sie die inneren Teile der Thermoelement- Baugruppe erreichen. Wenn sie erst einmal in der oxidierten oder sulfidierten Form vorliegen, werden die aggressiven Bestandteile, und insbesondere Eisen, neutralisiert worden sein und werden die Thermoelement-Schutzhülse oder die Thermoelementdrähte nicht länger angreifen und zerstören können. Die oxidierten und/oder sulfidierten Bestandteile werden dann aus dem Ringdurchlaß durch die dynamische Bewegung des Spülgases herausgeschwemmt.
• US-A-4747883 beschreibt eine Temperaturüberwachungsvorrichtung, zur Aufnahme in einem Zugangsdurchlaß ausgelegt ist, der durch eine feuerfest ausgekleidete Wand einer Hochtemperaturkammer hindurchgeht, wobei besagte Vorrichtung umfaßt:
• ein Thermoelement, das ein Drahtpaar einschließt, das sich in einer länglichen Hülse erstreckt, die an einem Ende geschlossen ist, wobei die Drähte eine Thermoelementverbindung benachbart zum geschlossenen Ende aufweisen;
• eine rohrförmige Hülse, die sich in besagtem Zugangsdurchlaß erstreckt, wobei besagte längliche Hülse sich in Längsrichtung in besagter rohrförmigen Hülse erstreckt, um mit dieser einen Ringdurchlaß zu definieren;
• Mittel, die einen im wesentlichen gasdichten Verschluß an besagter Außenfläche besagter Kammerwand um das äußere Ende besagten Zugangsdurchlasses herum bilden, wobei besagte Drähte durch besagte Mittel hindurchgehen; und
• Gasleitungsmittel, die mit einer unter Druck stehenden Spülgasquelle in Verbindung stehen und sich in besagten Ringdurchlaß hinein öffnen.
• Die beschriebene Thermoelementverbindung ist ausschließlich in der dünnwandigen inneren Hülse aufgenommen, die um eine beträchliche Distanz aus dem Zugangsloch heraus in die Verbrennungskammer hinein vorsteht. Der innere Hülse ist gebildet aus Molybdän und rostfreiem Stahl. Das Thermoelement befindet sich nicht in irgendeinem Thermoelementschacht.
• Aufgaben der vorliegenden Erfindung sind, eine Thermoelement- Baugruppe bereitzustellen, die physikalischer Verschlechterung widerstehen kann, wenn sie einer feindlichen Hochtemperatur- Umgebung ausgesetzt ist; die in der Hochtemperatur-Umgebung eines Koksvergasers durch Neutralisieren der Wirkung der reaktiven Elemente in der Schlacke, die ansonsten das Thermoelement zerstören würden, funktionieren kann; und die dem Eindringen von Schlacke durch Konstruieren eines feuerfesten Thermoelementschachtes in einer Weise, die weniger empfindlich gegenüber Reißen durch Wärmestoß und schnellem Eindringen von Schlacke ist, widerstehen kann.
• Die vorliegende Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, daß:
• besagter Temperaturüberwachungsvorrichtung ist zur Aufnahme in dem Zugangsdurchlaß ausgelegt ist, der durch die feuerfest ausgekleidete Wand einer Verbrennungskammer hindurchgeht, in der ein kohlenstoffhaltiger Brennstoff bei einer hohen Temperatur vergast werden soll, um ein nuüzbares Gas und eine Restschlacke mit einem Gehalt an freiem Metall darin herzustellen;
• besagte rohrförmige Hülse als ein Thermoelementschacht konstruiert ist, der in besagtem Zugangsdurchlaß auswechselbar einpaßbar ist, um mit diesem einen Ringraum zu definieren, und eine geschlossene Endwand aufweist, die benachbart zur Verbrennungskammerwand angeordnet ist;
• besagter Thermoelementschacht diskrete erste und zweite Rohrlängen umfaßt, die End-zu-End-befestigt und jeweils aus einem unterschiedlichen Feuerfest-Material hergestellt sind; und
• besagte Gasleitungsmittel so ausgelegt sind, daß sie besagtes Spülgas zu besagtem Ringdurchlaß benachbart zu besagter Thermoelementverbindung zuführen, um besagte Thermoelementhülse mit einem Strom aus Spülgas einzuhüllen, der aus dem anderen Ende besagten Durchlasses in besagten Ringraum austritt, um dort hindurchzuströmen, um in besagte Verbrennungskammer auszutreten.
• Eine Ausführungsform der Erfindung wird nunmehr beispielhaft unter Bezugnahme auf die beiliegenden Zeichnungen beschrieben werden, in denen:
• Figur 1 eine Segmentansicht im Querschnitt eines Teils einer Reaktorwand ist, in der ein Thermoelement und ein Thermoelementschacht installiert sind.
• Figur 2 ist eine Segmentansicht des Thermoelements in Figur 1 in einem größeren Maßstab.
• Die Erfindung umfaßt, kurz gesagt ein Temperaturmeß- oder -überwachungssystem für einen Reaktor, der eine Wand einschließt, die eine feuerfest ausgekleidete Verbrennungskammer definiert. Ein Strom aus pulverisiertem kohlenstoffhaltigen Brennstoff, der in die Verbrennungskammer eingeführt wird, wird bei einer hohen Temperatur und Druck verbrannt oder vergast, um ein nutzbares Gas und eine übrigbleibende, freies Metall enthaltende Schlacke zu liefern.
• Der mehrfach feuerfeste Thermoelementschacht ist in einem Zugangsdurchlaß eingepaßt, der durch die Verbrennungskammerwand hindurchgeht, um einen feuerfesten Mantel zu definieren, der an einem Ende benachbart zur Verbrennungskammerwand geschlossen ist. Eine abnehmbare Kappe steht von der Reaktoraußenwand ab, um eine gasdichte Verschlußkammer um das offene Ende des Thermoelementschachtes herum zu bilden.
• Eine Gasleitung, die mit einer Quelle für ein Spülgas in Verbindung steht, erstreckt sich entlang der Länge des Thermometerschachtes, um einen kontrollierten Strom aus Spülgas zu letzterem zuzuführen. Ein Thermoelement, das in dem Thermoelementschacht angeordnet ist, wird dadurch in einem kontrollierten Strom des Spülgases eingehüllt. Letzteres wird somit mit dem freien Metall, das in der Schlacke enthalten ist, reagieren, wodurch das Thermoelement vor Schaden geschützt wird, der aus Kontakt zwischen dem Thermoelement und den freien Metallbestandteilen der Schlacke resultieren könnte.
• Die verschiedenen Teile, ihre Funktion und ihre Beziehungen zueinander in dem neuartigen offenbarten Thermoelement versteht man am einfachsten durch Bezugnahme auf Figur 1. Besagte Figur zeigt die Erfindung installiert in der Verbrennungskammer eines typischen Reaktors, der zur Herstellung eines nutzbaren Gases durch die Verbrennung von Koks mit einem oxidierenden Gas verwendet wird. Ein solcher Reaktor ist in U.S.-Patent 4,466,808 dargestellt und beschrieben.
• In einem im allgemeinen vertikalen Reaktor dieses Typs wird ein aschehaltiger Koks dem oberen Ende der Reaktorverbrennungskammer in einem Strom aus einem die Verbrennung unterstützenden oder oxidierenden Gas eingeführt. Der Brennstoff wird bei einer hohen Temperatur vergast, wobei das resultierende Gas und der feste Ablauf anschließend nach unten fließen, um in eine Kühlzone oder einen Kühlabschnitt einzutreten. In der letzteren kühlt eine Flüssigkeit den eintretenden Strom und bewirkt zugleich eine Trennung des größten Teils der festen Asche von der gasförmigen Phase.
• Der Vergaser oder Reaktor 10 besteht in einer Ausführungsform aus einem Stahlmantel 11, der eine Verbrennungskammer 12 aufweist, die darin ausgebildet ist. Der Kammer werden unter Druck stehende Ströme aus pulverisiertem Koks und oxidierendem Gas über eine nicht dargestellten Brenner zugeführt, der normalerweise am oberen Ende der Verbrennungskammer angeordnet ist.
• Um die erwarteten Betriebstemperaturen von bis zu 1800ºC auszuhalten, ist die Innenwand des Reaktormantels 11 mit einem Feuerfest-Material bis zu einer Dicke ausgekleidet, die von der Größe des Reaktors und den Temperaturen abhängt, bei denen dieser normalerweise arbeitet. Die Feuerfest-Auskleidung kann, um am effektivsten zu arbeiten, aus mehreren Schichten bestehen, die wenigstens zwei unterschiedliche Zonen 8 und 9 umfassen. Zone 9 besteht vorzugsweise aus einem schlackeresistenten Material mit einer hohen Dichte und einer hohen Wärmeleitfähigkeit. Zone 8 besteht vorzugsweise aus einem Wärmeisolationsmaterial mit einer viel niedrigeren Dichte und niedrigeren Wärmeleitfähigkeit.
• Im allgemeinen tritt die Schlacke, die als ein Nebenprodukt des Vergasungsverfahrens produziert wird, durch das untere Ende der Reaktorverbrennungskammer 12 hindurch und in eine Gas/Feststoff-Trennkammer ein, die nicht dargestellt ist. In besagter Kammer wird Schlacke von dem nutzbaren Produktgas abgetrennt und zur weiteren Verarbeitung oder Entsorung weitergeleitet. Ein Teil der Schlacke tritt direkt in die Trennkammer ein, ohne an die feuerfest ausgekleideten Wände der Verbrennungskammer 12 zu kommen. Der Hauptteil der Schlacke jedoch fließt als eine viskose Masse 15 entlang der Verbrennungskammeroberfläche 14 nach unten und zu den Öffnungen der Thermoelementlöcher 16, die radial durch die Feuerfest-Auskleidung hindurch ausgerichtet sind.
• Die Thermoelementlöcher 16 öffnen sich in die Verbrennungskammer 12 hinein. Üblicherweise zwei und vorzugsweise wenigstens vier solche Thermoelementlöcher sind in der Reaktorwand ausgebildet, wobei jedes zur Aufnahme eines Thermoelements ausgelegt ist. Die Thermoelementanordnung ist für den Zweck der genauesten Überwachung der Temperaturbedingungen in der Verbrennungskammer 12 geplant.
• Jedes Thermoelementloch 16 steht mit einem Flansch versehenen Thermoelementstutzen 17 auf der Außenwand des Reaktormantels 11 in Verbindung. Jeder Stutzen 17 schließt einen Flansch 18 ein, der mit einem entsprechenden Flansch 19 eines zylindrischen Gehäuses 21 zusammenpaßt. Das Gehäuse 21 besitzt eine abnehmbare Endkappe 22, die ein Druckdichtungsanschlußstück 25 aufweist, das darin eingepaßt ist. Wenn das Thermoelementdrahtpaar 23 durch das Anschlußstück 25 hindurchgeführt und das Anschlußstück an Ort und Stelle festgezogen wird, leckt keinerlei Gas durch das Anschlußstück hindurch und der Druck der Verbrennungskammer wird unverändert aufrechterhalten.
• Bezugnehmend auf Figur 2 wird ein Thermoelement 28 aus einem Paar aus Edelmetall-Thermoelementdrähten 26 und 27 hergestellt, die an der Thermoelementverbindung 28 miteinander verbunden sind. Die Drähte sind von einer Schutzhülse 24 umgeben, die benachbart zum Verbindungsende verschlossen ist und die ein im wesentlichen gasdichtes Gehäuse bildet.
• Es ist festgestellt worden, daß zur Verwendung in der Koksvergasung die Schutzhülse 24 am besten aus einem Edelmetall oder einer Edelmetall-Legierung, wie etwa Platin/Rhodium, hergestellt wird. Alternativ kann eine Schutzhülse aus Magnesiumoxid hoher Dichte und niedriger Porosität verwendet werden. Die Drähte 26 und 27 sind gegeneinander und gegen die Schutzhülse durch eine refraktorische Hochtemperatur-Feuerfestisolierung 30, wie etwa Magnesiumoxid, elektrisch isoliert.
• Die entfernten oder freien Enden der Thermoelementdrähte 26 und 27 erstrecken sich über das rückwärtige Ende der Schutzhülse 24 hinaus und gehen durch das Druckdichtungsanschlußstück 25 hindurch. Ein Stopfen 31, gebildet aus Hochtemperatur-Epoxyharz und/oder einem anderen Hochtemperatur-Zement, definiert eine gasdichte Abdichtung am rückwärtigen Ende der Schutzhülse. Die Länge der gasdichten Schutzhülse 24 ist im allgemeinen so gewählt, daß das abgedichtete Ende der Hülse so nahe wie möglich an dem Druckdichtungsanschlußstück 25 angeordnet ist. Von der Temperatur am Stopfenende ist bekannt, daß sie relativ zur Temperatur am aktiven Verbindungsende 28 kühl ist.
• Um die Bewegung aggressiver Schlackebestandteile in Richtung des Thermoelements 28 während des Betriebes in einem Reaktor zu erschweren, ist das Thermoelement auch durch einen Thermoelementschacht 32 geschützt. Letzerer besteht aus wenigstens zwei zusammenwirkenden Segmenten 33 und 34. Das Material, das zur Herstellung der entsprechenden Segmente gewählt ist, ist so ausgewählt, daß die thermischen, chemischen und physikalischen Eigenschaften des Segments eng zusammenpassen mit den Eigenschaften des benachbarten feuerfesten Materials an der Wand der Verbrennungskammerauskleidung 8, 9.
• Das erste Segment 33 des Thermoelementschachtes 32 besteht im allgemeinen aus einem Hohlrohr mit einem geschlossenen Ende oder einer geschlossenen Fläche 38, die benachbart zur Verbrennungskammer 12 angeordnet ist. Es schließt weiter ein offenes Ende ein, das mit dem zweiten Segment 34 in Verbindung steht und damit verbunden ist. Das erste Segment 33 ist den höchsten Temperaturen ausgesetzt und ist aus einem Material mit der größten Widerstandsfähigkeit gegenüber dem Angriff durch den Strom der geschmolzenen Schlacke 15, hergestellt, mit dem es in direktem Kontakt steht. Um seine gewünschte Funktion am besten zu erreichen, ist das Thermoelementschachtsegment 33 aus einem feuerfesten Material hoher Dichte und niedriger Porosität hergestellt, wie etwa heißgepreßtem Chromoxid/ Magnesiumoxid-Feuerfest-Material.
• Das zweite Segment 34 des Thermoelementschachtes 32 besteht im allgemeinen aus einem Hohlrohr mit gegenüberliegenden offenen Enden. Es ist koaxial mit dem ersten Segment 33 durch eine feste Zementbindung an Verbindungsstelle 37 verbunden. Weil das zweite Segment 34 benachbart zu einer Region 8 in der Verbrennungskammer-Wandauskleidung, durch die hindurch ein großer Temperaturgradienten auftritt, oder darin liegt, muß das Material, das für dieses Segment verwendet wird, besonders widerstandsfähig gegenüber Reißen unter thermischer und mechanischer Belastung sein. Folglich ist das zweite Segment 34 aus einem weniger dichtem, poröserem feuerfesten Material hergestellt, wie etwa kaltgeformtem und gebranntem Chromoxid/Aluminiumoxid/Zirconiumoxid-Feuerfest-Material.
• Der Thermoelementschacht 32 wird, wie in Figur 1 dargestellt, im Thermoelementloch 16 installiert, das sich durch beide Verbrennungskammer-Auskleidungsabschnitte 8 und 9 hindurch erstreckt, mit einem geringfügig größerem Durchmesser als der maximale Außendurchmesser des Mehrfachsegment-Thermoelementschachtes 32. Das innere Ende des Thermoelementschachtes kann fluchtend mit der heißen Fläche der Verbrennungskammerwand 14 enden oder es kann alternativ mit seiner Fläche 36 in einer gewünschten Entfernung, die von der Oberfläche 14 zurückgesetzt ist, enden. Ein länglicher Ringraum 38 ist zwischen den benachbarten Wänden des Thermoelementschachtes 32 und der Thermoelementhülse 24 definiert.
• Um die gewünschte Gaszirkulation oder den gewünschten Gasfluß durch den Ringraum 38 zu erreichen, ist ein langes, dünnes Spülrohr 39 so im Ringraum 38 angeordnet, daß sein offenes Ende benachbart zur Spitze der Thermoelementhülse 24 endet. Das Rohr 39 ist vorzugsweise aus einem Edelmetall oder einer Edelmetall-Legierung, wie etwa Platin/Rhodium, hergestellt. So kann es der hohen Temperatur und der feindlichen Umgebung widerstehen, die normalerweise in dem Bereich nahe der Thermoelementspitze vorhanden ist.
• Ein mechanisch und physikalisch stärkeres oder haltbareres Verlängerungsrohr 40 aus rostfreiem Stahl geht durch ein Druckdichtungsanschlußstück 43 in einer Wand von Gehäuse 21 hindurch und ist mit dem Spülrohr 39 verbunden. Aus Quelle 41 wird ein Spülgas mit den gewünschten oxidierenden und/oder sulfidierenden Eigenschaften in den Thermoelement-Ringraum 38 über Steuerventil 42 zudosiert.
• Im Betrieb füllt das Spülgas, das aus dem offenen Ende des Spülrohres 39 nahe der Spitze der Thermoelementhülse 24 austritt, den Ringraum 38 und streicht über die Außenfläche der Thermoelementschutzhülse 24. Im Ringraum 38 werden alle Spezies, die für die Thermoelementhülse und -drähte schädlich sind, insbesondere Metalle in freiem Zustand, durch Kontakt mit dem Spülgas neutralisiert und durch oxidierende und/oder sulfidierende Reaktionen harmlos gemacht.
• Der Spülgasstrom, der nunmehr neutralisierte Verbindungen enthält, tritt dann durch das offene rückwärtige Ende des Ringraums 38 aus und strömt in den Ringraum 44 zwischen dem feuerfesten Thermoelementschacht 32 und dem Thermoelementloch 16 aus.
• Diese sehr kleine oder geringfügige Menge an austretendem Gas vermischt sich mit Gas in der Verbrennungskammer 12 und wird aus dem Vergaser abtransportiert. Durch Verwendung einer geeigneten Spülgasmischung kann die Gasströmungsgeschwindigkeit derart kontrolliert werden, daß das erforderliche oxidierende und/oder sulfidierende Potential im Ringraum 38 aufrechterhalten wird, ohne einen meßbaren Fehler in die Temperaturanzeige als ein Ergebnis der Konvektionskühlung der Thermoelementverbindung 28 einzubringen.
• Um das gewünschte Neutralisieren des das Platin angreifenden Elements zu erreichen, wurde Spülgas, das mit Eisen in Wechselwirkung tritt, in einem niedrigen Durchfluß eines mild oxidierenden CO&sub2; erprobt. Alternativ wird H&sub2;S als das Spülgas die Reduktion von Eisen(II)-Spezies in der geschmolzenen Schlacke zu Eisen verhindern.

Claims (7)

1. Temperaturüberwachungsvorrichtung, die zur Aufnahme in einem Zugangsdurchlaß (16) ausgelegt ist, der durch eine feuerfest ausgekleidete Wand (8,9) einer Hochtemperaturkammer (12) hindurchgeht, wobei besagte Vorrichtung umfaßt:

ein Thermoelement (28), das ein Drahtpaar (26, 27) einschließt das sich in einer länglichen Hülse (24) erstreckt die an einem Ende geschlossen ist, wobei die Drähte eine Thermoelement-Verbindung benachbart zu dem geschlossenen Ende aufweisen;

eine rohrförmige Hülse (32), die sich in besagtem Zugangsdurchlaß (16) erstreckt, wobei besagte längliche Hülse (24) sich in Längsrichtung in besagter rohrförmigen Hülse erstreckt um mit dieser einen Ringdurchlaß (38) zu definieren;

Mittel (17, 21, 22, 25), die einen im wesentlichen gasdichten Verschluß an besagter Außenfläche besagter Kammerwand um das äußere Ende besagten Zugangsdurchlasses (16) herum bilden, wobei besagte Drähte (26, 27) durch besagte Mittel hindurchgehen; und

Gasleitungsmittel (39, 40), die mit einer unter Druck stehenden Spülgasquelle (41) in Verbindung stehen und sich in besagten Ringdurchlaß (38) hinein öffnen;

dadurch gekennzeichnet, daß:

besagte Temperaturüberwachungsvorrichtung zur Aufnahme in dem Zugangsdurchlaß (16) ausgelegt ist, der durch die feuerfest ausgekleidete Wand (8,9) einer Verbrennungskammer (12) hindurchgeht, in der kohlenstoffhaltiger Brennstoff bei einer hohen Temperatur vergast werden soll, um ein nutzbares Gas und eine Restschlacke mit einem Gehalt an freiem Metall darin herzustellen;

besagte rohrförmige Hülse (32) als ein Thermoelementschacht konstruiert ist, der in besagtem Zugangsdurchlaß (16) auswechselbar einpaßbar ist, um mit diesem einen Ringraum (44) zu definieren, und eine geschlossene Endwand (36) aufweist, die benachbart zur Verbrennungskammerwand (14) angeordnet ist;

besagter Thermoelementschacht (32) diskrete erste und zweite Rohrlängen (33, 34) umfaßt, die End-zu-End-befestigt und jeweils aus einem unterschiedlichen Feuerfestmaterial hergestellt sind; und

besagte Gasleitungsmittel (39, 40) so ausgelegt sind, daß sie besagtes Spülgas zu besagtem Ringdurchlaß (38) benachbart zu besagter Thermoelementverbindung zuführen, um besagte Thermoelementhülse (24) mit einem Strom aus Spülgas einzuhüllen, der aus dem anderen Ende besagten Durchlasses (38) in besagten Ringraum (44) austritt, um dort hindurchzuströmen, um in besagte Verbrennungskammer (12) auszutreten.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß besagtes Spülgas mit dem freien Metall in besagter Restschlacke reaktiv ist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder Anspruch 2, gekennzeichnet durch Mittel (42) zur Dosierung des Stromes aus Spülgas, der in besagten Ringdurchlaß (38) zwischen besagter länglichen Hülse (24) und besagter rohrförmigen Hülse (32) eintritt.

4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß besagte Gasleitungsmittel (39, 40) ein längliches rohrförmiges Teil (39) einschließen, das sich in Längsrichtung zum Thermoelement (24) erstreckt und eine Austrittsöffnung benachbart zum Inneren der Endwand (36) des Thermoelementschachtes (32) aufweist.

5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß besagte erste Rohrlänge (33) von besagtem Thermoelementschacht (32) am nächsten zur Verbrennungskammerwand (14) angeordnet ist und aus einem ersten Feuerfestmaterial gebildet ist und besagte zweite Rohrlänge (34) aus einem zweiten Feuerfestmaterial gebildet ist, das eine Dichte aufweist, die die Dichte besagten ersten Feuerfestmaterials übersteigt.

6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß besagte erste Rohrlänge (33) aus einem Chromoxid/ Magnesiumoxid-Feuerfestmaterial hergestellt ist.

7. Vorrichtung nach Anspruch 5 oder Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß besagte zweite Rohrlänge (34) aus einem Chromoxid/Aluminiumoxid/Zirconiumoxid-Feuerfestmaterial hergestellt ist.