JP2503206Y2 - 熱電対保護管 - Google Patents

熱電対保護管

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JP2503206Y2 JP6264892U JP6264892U JP2503206Y2 JP 2503206 Y2 JP2503206 Y2 JP 2503206Y2 JP 6264892 U JP6264892 U JP 6264892U JP 6264892 U JP6264892 U JP 6264892U JP 2503206 Y2 JP2503206 Y2 JP 2503206Y2
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Description

【考案の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本考案は熱電対保護管に係り、特
に噴流層型石炭ガス化炉の中の温度を計測して炉の制御
を行う熱電対の保護管に関するものである。
【0002】
【従来の技術】石炭スラグやガスによる侵食を殆んど受
けない雰囲気の燃焼炉等で使用される熱電対保護管の外
壁材料としては、アルミナ(Al23 97〜99
%)、ジルコニア(ZrO2)、シリカ(SiO2)、タ
ングステン(W)或いはこれらの混合物等が使用されて
来た。しかし噴流層型石炭ガス化炉の如く、炉内温度が
1,700〜1,800℃と高温でしかも耐石炭スラグ
性、耐ガス性、耐熱衝撃性を要求する過酷な条件の下で
の熱電対保護管の公知例は、現在のところ見当らない。
【0003】
【考案が解決しようとする課題】前記の如く1,700
〜1,800℃と云う高温の噴流層型ガス化炉の内部に
おいては、旋回流によって飛散する石炭スラグや炉壁を
伝って流下する石炭スラグが熱電対保護管の上に降り注
いで熱電対保護管の表面に付着堆積する。耐熱性、耐熱
衝撃性、耐ガス性及び耐石炭スラグ性が不充分なために
侵食されて痩せ細った熱電対保護管は、付着堆積した石
炭スラグの重みに耐え兼ねて破損するという問題が存在
していた。
【0004】本考案の第1の目的は、石炭スラグの侵食
等を防止して耐用性を大幅に向上させた熱電対保護管を
提供することである。本考案の第2の目的は、熱衝撃に
よる割れや破損を防止でき、且つ高精度で雰囲気温度を
計測できる熱電対保護管を提供することである。
【0005】
【課題を解決するための手段】この目的を達成する第1
の手段は、石炭ガス化炉の熱電対保護管において、該熱
電対保護管の少なくとも上部半周を覆い先端に向かうに
つれて拡径し、該先端が開口している着脱可能に取り付
けられたプロテクタと、前記熱電対保護管の内部に内蔵
したヒータとを備えたものである。
【0006】更に、この目的を達成する第2の手段は、
前記第1の手段に加え、前記石炭ガス化炉の石炭スラグ
に対するぬれ性が前記熱電対保護管の材料よりも低い材
料で前記熱電対保護管の表面を被覆したものである。
【0007】
【作用】円筒状熱電対保護管本体の少なくとも上部半周
を覆う、望むらくは熱電対保護管全周を覆うプロテクタ
を着脱可能に熱電対保護管に取り付けて一体構造とする
ことは、炉壁を流下する石炭スラグが炉壁に取り付けら
れた熱電対保護管に達することなく、プロテクタ表面を
伝って下部にあるスラグ冷却槽へ落下する。特に、先端
に向かうにつれて拡径し、先端が開口しているプロテク
タを設けることは、石炭スラグがその先へ行くのを完全
に阻止して熱電対保護管を石炭スラグから完全に保護す
る。又、プロテクタを着脱可能に取付てあることは、プ
ロテクタのみの交換が可能になる。
【0008】更に、熱電対保護管中に内蔵されたヒータ
は、炉内温度を検知して熱電対保護管を自己加熱し、飛
散スラグの形或いは炉壁流下スラグの形で熱電対保護管
に付着した石炭スラグを溶融状態に保つ役割を果たす。
その結果、付着石炭スラグは熱電対保護管上に堆積する
ことなく下部へ落下し、石炭スラグの侵食を防止する。
【0009】そして、石炭スラグに対するぬれ性が熱電
対保護管の材料よりも低い材料で熱電対保護管の表面を
被覆したものは、円筒状熱電対保護管表面への石炭スラ
グの付着堆積を阻止し、特に、上記プロテクタ先端を越
えて石炭スラグが熱電対保護管先端付近に流れてきて
も、その付着堆積を阻止し、精度の高い計測をもたら
す。
【0010】
【実施例】図3は、噴流層型石炭ガス化炉全体構成図を
示す。炉内数個所に設置された熱電対保護管1の中にあ
る熱電対2(図1、2参照)によって計測される炉内雰
囲気温度をベースに供給量を調節された微粉炭と酸素と
水蒸気とが上段及び下段の石炭バーナ3、4から炉内ガ
ス化部5に搬入されて1,500℃以上の高温度に曝さ
れる。ここでガス化反応により生成された水素(H2
及び一酸化炭素(CO)に富む生成ガス6は炉内熱回収
部7を通って炉外へ排出される。同時に発生する溶融状
態の石炭スラグ8は炉壁9の表面を伝わって流下し、ス
ラグタップ10を通って冷却槽11に落下する。
【0011】熱電対保護管1は炉内温度が最も高くなる
と予想される上段石炭バーナ3と下段石炭バーナ4との
近傍部に設置される。そして炉壁流下石炭スラグばかり
でなく、炉内の旋回流によって飛散する石炭スラグが、
炉内へ向けて20〜30mm先端部を突き出している熱
電対保護管1の表面に直接付着して堆積し易い。
【0012】図1は、本考案による第1の実施例を示
す。円筒状外形を有する熱電対保護管1の中心部にある
挿入孔の中に熱電対2が収納されている。この挿入孔と
熱電対保護管外周面との間に自己加熱型ヒータ12を内
蔵させる。熱電対により計測される炉内雰囲気温度を監
視するモニタにより、予め設定されたヒータ作動温度以
下の炉内雰囲気温度が検出されると、複数個の熱電対保
護管を順次切替えながら自動的にヒータを活性化させ、
付着石炭スラグを溶融状態に維持させて熱電対保護管か
ら流下させ、堆積するのを防止する。予め設定するヒー
タ作動温度は、使用する石炭のスラグ溶融点温度プラス
20〜30度とするのが普通であり、石炭スラグの溶融
点温度は炭種によって異なっている。又、炉内同レベル
での雰囲気温度は殆んど同一であり、切替え操作を行な
えばヒータ加熱を行っても運転上の支障は全くない。
【0013】堆積した石炭スラグの重みで付け根から折
損した熱電対保護管1の断面を顕微鏡で観察した結果
は、石炭スラグが断面全体に浸潤したミクロ組織を示し
ており、しかも石炭スラグの侵食によって熱電対保護管
本体の肉厚がほぼ半分程度に迄減肉していることを示し
ていた。従って堆積して溶融固化を繰返しながら熱電対
保護管本体を浸潤して行く石炭スラグを常に溶融状態に
置いて流下させれば、熱電対保護管本体の減肉を予防し
折損を回避することが可能になる。
【0014】更に、本実施例の熱電対保護管1は、セラ
ミックス製のプロテクタ14を着脱可能に熱電対保護管
1に取り付けて一体構造にする。プロテクタ14の形状
は、先端に向かうにつれて拡径し、その先端は開口して
いる。先端は、高さが5〜20mmの突起部15を設
け、更にその先端は切断した形の開口16を備え、ここ
から熱電対保護管先端突出部17を10〜20mm外へ
突き出させている。
【0015】熱電対保護管1及びプロテクタ14は同一
材質の採用が好ましい。使用材料としてはスラグ侵食性
・耐熱性に優れたピクロクロマイト(MgCr24)、
高純度アルミナ(Al23含有率99.5%以上、密度
3.97g/cm3、気孔率1%以下の高純度セラミック
ス)、ムライト(2Al23・3SiO2)、20%ジ
ルコニア添加ピクロクロマイト(20%ZrO2−80
%MgCr24)、20%ピクロクロマイト添加ジルコ
ニア(20%MgCr24−80%ZrO2)、クロミ
ア(Cr23)等のセラミックスが好適である。
【0016】突起部15の存在は、プロテクタ14に付
着した溶融石炭スラグが、その手前でプロテクタ14の
表面を伝って流下し炉内下部へ落下することを意味す
る。この結果、熱電対保護管1と溶融石炭スラグとの接
触が全くなくなり、スラグ侵食による熱電対保護管1の
損傷問題は解決される。更に、熱電対保護管先端突出部
17の存在は、一層精度の高い炉内雰囲気温度の計測を
もたらす。又、熱電対保護管1とプロテクタ14の材質
を同じにすることは炉内雰囲気温度の急変等に伴なう熱
膨脹・熱収縮に対する耐性を大きくすることを意味する
が、加工性等を考慮してプロテクタ14の材料を熱電対
保護管1の材質よりも耐スラグ性、耐ガス性の劣る材質
に変更しても充分適用可能である。
【0017】このようにプロテクタ14を使用すると溶
融石炭スラグによる侵食が防止できるので、熱電対保護
管1の肉厚を薄くすることが可能になる。これによって
熱電対保護管の内外温度差に起因する熱衝撃に伴って生
ずる割れや破損を防止できることになり、信頼性が著し
く向上する。尚、図1は熱電対保護管全周を覆う実施例
を示しているが、熱電対保護管1の上部半周をプロテク
タ14で覆うだけでも或る程度の効果は期待できる。
【0018】図2は、本考案による第2の実施例を示す
模式図である。図1と同様に、円筒状外形を有する熱電
対保護管1の中心部にある挿入孔の中に熱電対2が収納
されている。この挿入孔と熱電対保護管本体外周面との
間に自己加熱型ヒータ12を内蔵させる。ヒータ12の
構造、作用については、図1のヒータと同様であるの
で、その説明を省略する。
【0019】第2の実施例の熱電対保護管1は、石炭ス
ラグとのぬれ性が熱電対保護管の材料よりも低い材料で
ある窒化ほう素(BN)などのほう化物、炭化物又は酸
化物の粉末を熱電対保護管本体の表面に溶射して被覆層
13を形成させる。石炭スラグは熱電対保護管表面に一
旦付着したとしても熱電対保護管となじみ(ぬれ性)が
非常に悪いため熱電対保護管全周に広がらないで粒状の
まま落下して冷却槽11へ送られる。この結果、飛散石
炭スラグ炉壁流下石炭スラグも堆積を防止することがで
きる。
【0020】図4は、熱電対保護管に付着、堆積したバ
ードネスト(Bird nest)状の飛散石炭スラグの1例を
示す。
【0021】
【考案の効果】熱電対保護管の全体を覆い先端に向かう
につれて拡径し、該先端が開口している着脱可能に取り
付けられたプロテクタを備えたものは、石炭スラグが熱
電対保護管に接触するのを断ち、その効果を期待して熱
電対保護管本体の肉厚を薄くして耐熱衝撃性を向上さ
せ、割れや破損を抑えることができる。又、熱電対保護
管先端がプロテクタの先端から外へ突出していることに
より精度の高い炉内雰囲気温度の計測をもたらす。
【0022】更に、熱電対保護管にヒータを内蔵するこ
とにより熱電対保護管表面に付着した石炭スラグを溶融
状態に保って常時流下させ、スラグの堆積によるスラグ
侵食を防止することができる。これによって耐用性は大
幅に向上する。
【0023】そして、石炭ガス化炉の石炭スラグに対す
るぬれ性が熱電対保護管の材料よりも低い材料で熱電対
保護管の表面を被覆したものは、飛散スラグも炉壁流下
スラグも堆積が防止され、石炭スラグの侵食が防止され
て耐用性が大幅に向上する。ヒータとぬれ性の低い材料
の被覆又はプロテクタとの組合せにより石炭スラグ侵食
防止効果は累積されて耐用性は向上する。更にこれら3
者の組合せによって信頼性は益益向上して熱電対保護管
本体の肉厚を薄くすることが可能になり、熱電対保護管
先端突出部の作用により耐用性と共に測温性能の大幅向
上も達成可能になる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本考案による第1の実施例を示す模式図であ
る。
【図2】本考案による第2の実施例を示す模式図であ
る。
【図3】噴流層型石炭ガス化炉の全体構成を示す概略図
である。
【図4】熱電対保護管に付着・堆積したバードネスト状
の飛散石炭スラグの1例を示す図である。
【符号の説明】
1 熱電対保護管 8 石炭スラグ 12 ヒータ 14 プロテクタ

Claims (2)

    (57)【実用新案登録請求の範囲】
  1. 【請求項1】 石炭ガス化炉の熱電対保護管において、
    該熱電対保護管の全体を覆い先端に向かうにつれて拡径
    し、該先端が開口している着脱可能に取り付けられたプ
    ロテクタと、前記熱電対保護管の内部に内蔵したヒータ
    とを備えたものであることを特徴とする熱電対保護管。
  2. 【請求項2】 請求項1において、前記石炭ガス化炉の
    石炭スラグに対するぬれ性が前記熱電対保護管の材料よ
    りも低い材料で前記熱電対保護管の表面を被覆したもの
    であることを特徴とする熱電対保護管。
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