专利名称：适合高温高压下的温度量测装置及其恒压控制方法
技术领域：
本发明是关于一种温度量测装置，应用于高温高压的气化炉，特别是一种适合高温高压下的温度量测装置及其恒压控制方法。
背景技术：
压力式气化炉的操作是令煤炭在高温下与未足量的氧气进行不完全燃烧反应，而生成主要包括H2、CO与CH4的可燃性气体。在高压下进行气化反应，煤气的热值较高，另外反应气体的密度增大，使气化反应的速率加快，亦提高了合成气的产能。一般压力式气化炉的操作温度范围约930～1650℃(1700～3000)，通常压力为1～68个大气压力下进行。
一般在工业或实验上测试温度的量测以热电偶(Thermocouple)的选用最普遍，主要是因量测温度范围很广(0～2300℃)、传讯及控制捷便容易以及价格合理；但装置场所的环境也有所限制。因为操作的温度相当高，为了不使热电偶素线直接与被测物及周围的气体接触，通常外加一保护管使用。为求得正确的温度，除了选择适当的热电偶型式外，耐蚀及耐振的使用环境亦需谨慎考虑，因此适当的保护管对热电偶的保护非常重要。
一般的保护管的材质有金属及非金属二类，金属保护管使用温度在800℃～2100℃(钼Mo可至2100℃)，非金属保护管使用温度在1000℃～2300℃(SiC可至2300℃)，特殊稀有的金属保护管价格非常昂贵且不易购得，因此非金属保护管常被工业上或实验所采用。但是，对于热电偶的温度量测，一般使用者只考虑温度、腐蚀及振动的环境，然而，就压力式气化炉来说，其操作时除了高温外，同样也具有相当高的压力，特殊高压环境下，往往热电偶的寿命因保护管受内外应力不同而损毁。
发明内容
本发明的主要目的是提出一种适合高温高压下的温度量测装置及其恒压控制方法，于设备精简、控制流程简单的情况下，保护热电偶前端的检测点，减少在高压环境测试下，热电偶受应力影响而瞬间碎裂烧毁的问题，进而降低热电偶量测设备的硬件及操作成本。
根据本发明所揭露的适合高温高压下的温度量测装置及其恒压控制方法，其是通过由感测压力式气化炉与温度传感器的保护套内的压力差，并于操作过程中随时监控，当因操作使得压力式气化炉的外部压力提高，而使压力差大幅增加，则于保护套内充与气体，增加保护套的压力，进而减少压力差，降低因压力差过大而碎裂的问题。
故温度量测装置包含有温度量测器、保护套、压力传感器与压力调节器，温度传感器通过由保护套包覆于周围，并置入压力式气化炉内量测温度，而透过压力传感器随时监控压力式气化炉与保护套内的压力差，而将压力信号传送至压力调节器，作为其调节保护套内压力的依据，通过此，则可将保护套内的压力维持于安全范围内，而减少因局部不再受应力影响而瞬间碎裂烧毁的问题。
有关本发明的详细内容及技术，兹就配合图式说明如下
图1是为本发明适合高温高压下的温度量测装置的恒压控制方法的步骤流程示意图；图2是为本发明适合高温高压下的温度量测装置的示意图。
主要组件符号说明
11温度量测器12压力传感器13压力调节器131 控制阀132 高压气瓶20压力式气化炉21燃烧室具体实施方式
根据本发明所揭露的适合高温高压下的温度量测装置及其恒压控制方法，首先，关于恒压控制的方法，请参阅图1所示，是为恒压控制方法的步骤流程示意图，其应用于具有保护套的温度量测器，而用以量测压力式气化炉的炉内的温度。
首先，先量测压力式气化炉与温度量测器的保护套内的压力，而求得标准压力差(步骤101)，并于气化炉启动后，量取两者的压力差，而获得实时压力差(步骤102)，当然，标准压力差的部分，可以为默认值，也就是先行量测出保护套内的压力，而仅需量测气化炉压力，甚至连气化炉压力都直接采用预设方式，而仅需实时量测启动后的气化炉压力，就可以获得实时压力差，但是为求精确，且因为如温度、压力升高，保护套内压力也会有所变化，故，仍为每次量测压力为佳。接着，监控实时压力差与标准压力差的差值是否超出预定的范围(步骤103)，而此一预定范围的定义乃根据温度量测器的保护套所能承受最大压力来定义。
当然，也可以根据温度量测器的保护套直接定义，而仅需利用实时压力差来加以作为判断的依据即可。当大于预定的范围时，为了避免因为压力过大而导致碎裂，故加以调整保护套内的压力(步骤104)，也就是利用加压譬如为氮气等不易发生反应的气体进入，使保护套内的压力提高，降低实时压力差，减少破碎的可能性。
而本发明所揭露的适合高温高压下的温度量测装置，请参阅图2，温度量测装置包含有温度量测器11、压力传感器12与压力调节器13，温度传感器11是为热电偶的形式，外缘包覆有保护套，前端为检测点(sensor)，压力传感器12可以感测压力式气化炉20的燃烧室21与温度传感器11的保护管内的压力，而压力调节器13则用以调节温度传感器的保护套内的压力。
保护套基本上是用来保护温度传感器11避免受到高温的冲击，故以耐高温材质所构成，譬如为金属保护管使用温度在800℃～2100℃(钼Mo可至2100℃)，非金属保护管使用温度在1000℃～2300℃(SiC可至2300℃)。而压力调节器13包含有控制阀131与高压气瓶132。
首先由压力式气化炉(Gasifier)20内的燃烧室21量测压力(P1)，再量测保护套内的压力(P2)，此时的压力差(P1-P2＝ΔP)为标准的压力差。当煤炭、氧气进入气化炉20内进行气化时，气化炉20将因部份燃烧而使炉内温度及压力提高，这时气化炉20的燃烧室21与温度传感器11的保护套产生实时压力差(P1’-P2’＝ΔP’)。接下来由实时压力差(ΔP’)或是两者差值转化为压力信号传送至压力调节器13，指示控制阀131的起闭，使高压气瓶132内的气体(可譬如为氮气)进入保护套内提高压力，当然通过由压力信号同样可调节控制阀131控制氮气(N2)进料的多寡，确保温度量测器11前端检测点(Sensor)保持均等压力，不再受局部应力影响而瞬间碎裂烧毁。
虽然本发明以前述的较佳实施例揭露如上，然其并非用以限定本发明，任何熟习此技艺者，在不脱离本发明的精神和范围内，当可作些许的更动与润饰，因此本发明的保护范围当视后附的申请专利范围所界定者为准。
权利要求
1.一种适合高温高压下的温度量测装置，是应用于一压力式气化炉，其特征在于，包含有一温度量测器，具一包覆于外缘的保护套，前端具有一检测点，可置入该压力式气化炉内量测温度；一压力传感器，用以感测该压力式气化炉与该保护套内的压力差；及一压力调节器，根据该压力传感器所量测的压力差，加以调节该保护套内的压力，使该压力差维持于一安全范围。
2.如权利要求1所述的适合高温高压下的温度量测装置，其特征在于，所述该压力传感器是为一热电偶。
3.如权利要求1所述的适合高温高压下的温度量测装置，其特征在于，所述该保护套是利用耐高温材质所构成。
4.如权利要求1所述的适合高温高压下的温度量测装置，其特征在于，所述该压力传感器用以分别两侧该压力式气化炉内的压力以及该保护套内的压力，而获得该压力差。
5.如权利要求4所述的适合高温高压下的温度量测装置，其特征在于，所述该压力差是转化为一压力信号传送至该压力调节器。
6.如权利要求5所述的适合高温高压下的温度量测装置，其特征在于，所述该压力调节器是包含有一控制阀与一高压气瓶，通过由该压力信号控制该控制阀的启闭，而控制该高压气瓶输送一空气与否而调节该压力差。
7.如权利要求6所述的适合高温高压下的温度量测装置，其特征在于，所述该气体是为氮气。
8.一种适合高温高压下的温度量测装置的恒压控制方法，是应用于一压力式气化炉，该温度量测装置是为一具有保护套的热电偶，其特征在于，包含有下列步骤量测该压力式气化炉与该保护套的压力差而获得一标准压力差；于该压力式气化炉启动后，量测该压力式气化炉与该保护套的压力差而获得一实时压力差；及当该实时压力差大于该标准压力差达一预定范围，输入一气体至该保护套内，维持该实时压力差与该标准压力差的差值于该预定范围内。
9.如权利要求8所述的适合高温高压下的温度量测装置的恒压控制方法，其特征在于，所述该气体是为一氮气。
10.如权利要求8所述的适合高温高压下的温度量测装置的恒压控制方法，其特征在于，所述该预定范围是根据该保护套所能承受的压力范围而定义。
全文摘要
一种适合高温高压下的温度量测装置及其恒压控制方法，是针对现有用于压力式气化炉的温度量测器仅设计针对高温防制的保护套，而忽略因高压而产生瞬间碎裂的弊病，提出利用监控保护套与气化炉的压力差的装置与方法，而维持此一压力差于预定范围内，而可确保温度量测器不会因为高压而瞬间碎裂。
文档编号G01K7/02GK1979102SQ20051012745
公开日2007年6月13日 申请日期2005年12月2日 优先权日2005年12月2日
发明者陈瑞燕, 沈政宪 申请人:财团法人工业技术研究院