用于气化炉的温度测量装置及气化炉的制作方法

1.本实用新型涉及电子仪器领域，具体涉及一种用于气化炉的温度测量装置及气化炉。


背景技术：

2.以关于气化炉的应用场景进行示例说明，e-gas水煤浆气化技术由于其本身的特点，开停工分为3个工艺阶段：(1)燃气烧嘴点火及升温阶段；(2)煤浆烧嘴切换及运行阶段；(3)燃气烧嘴切换及熔渣阶段。每个阶段的测温需求各不相同，第1阶段点火升温需要k型热电偶；当温度升到1000℃至1350℃区间需要b型高温热电偶；升到1350℃后投用煤浆烧嘴，即第2阶段使用耐磨蓝宝石热电偶。停炉过程中煤浆烧嘴停用，切换到燃气烧嘴熔渣，此时会存在高熔点灰渣堵塞烧嘴的情况，造成燃气烧嘴火焰折射，由于天然气在纯氧中燃烧温度可到达3000℃以上，远超气化炉衬里的设计温度，火焰折射会造成气化炉衬里损坏，导致炉壁穿孔，可燃介质大量喷出，发生高危事故。目前热电偶由于结构限制，插入深度较局限，只能测得炉膛环境温度(可参见图1)，无法检测火焰温度，实用性较差。


技术实现要素：

3.为了克服现有技术存在的不足，本实用新型实施例提供了一种用于气化炉的温度测量装置及气化炉。
4.为了实现上述目的，本实用新型第一方面提供了一种用于气化炉的温度测量装置，包括：
5.测温元件，用于测量气化炉不同深度位置的温度；
6.位置传感器，与测温元件连接，用于检测测温元件的插深位置；
7.驱动元件，与测温元件连接，用于驱动测温元件运动以改变测温元件的插入深度；
8.控制器，分别与驱动元件以及位置传感器连接，用于根据需求的目标深度以及位置传感器读取的插深位置来控制驱动元件驱动测温元件运动，以将测温元件的插入深度调整至目标深度。
9.在本实用新型实施例中，测温元件包括k型热电偶以及b型热电偶。
10.在本实用新型实施例中，驱动元件包括气缸，控制器用于接收指示需求的目标深度的电信号，并将电信号转换为气动信号，并将气动信号发送至气缸，以调整气缸的气路来推动气缸的活塞运动，进而调整测温元件的插入深度。
11.在本实用新型实施例中，测温元件的插入深度的连续调节范围为0至800mm。
12.在本实用新型实施例中，温度测量装置还包括：
13.法兰，分别与切断阀以及短管连接；
14.切断阀，用于切断工艺过程，以避免工艺介质泄漏；
15.短管与测温元件的接触部分安装有填料，填料在测温元件调整插入深度的过程中起到密封作用。
16.在本实用新型实施例中，填料包括聚四氟乙烯或柔性石墨。
17.在本实用新型实施例中，温度测量装置还包括：
18.支撑框架，用于将温度测量装置安装于气化炉上，且用于支撑驱动元件。
19.在本实用新型实施例中，温度测量装置还包括：
20.热电偶补偿导线，从支撑框架内靠近驱动元件端引出。
21.在本实用新型实施例中，温度测量装置还包括：
22.温度信号线，与测温元件连接，用于获取测温元件的温度信号，并将温度信号传输至温度变送器；
23.温度变送器，与温度信号线连接，用于将温度信号转换为电信号，并将电信号传输至控制室以进行显示。
24.本实用新型第二方面提供了一种气化炉，包括上述的温度测量装置。
25.本实用新型实施例中，温度测量装置包括：测温元件，用于测量气化炉不同深度位置的温度；位置传感器，与测温元件连接，用于检测测温元件的插深位置；驱动元件，与测温元件连接，用于驱动测温元件运动以改变测温元件的插入深度；控制器，分别与驱动元件以及位置传感器连接，用于根据需求的目标深度以及位置传感器读取的插深位置来控制驱动元件驱动测温元件运动，以将测温元件的插入深度调整至目标深度。这样，由于测温元件的插入深度连续可调，温度测量装置可以在一个空间内连续测量多个位置点的温度，这多个位置点可以位于气化炉内的不同深度处，实用性较好。
附图说明
26.附图是用来提供对本实用新型实施例的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与下面的具体实施方式一起用于解释本实用新型实施例，但并不构成对本实用新型实施例的限制。在附图中：
27.图1示意性示出了现有技术中热电偶的测温场景图；
28.图2示意性示出了根据本实用新型实施例的温度测量装置的示意图之一；
29.图3示意性示出了根据本实用新型实施例的温度测量装置的测温场景图；
30.图4示意性示出了根据本实用新型实施例的温度测量装置的示意图之二。
31.附图标记说明
32.10-测温元件；
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11-位置传感器；
33.12-驱动元件；
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13-气化炉；
34.14-热电偶；
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15-温度测量装置；
35.16-切断阀；
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17-填料；
36.18-支撑框架；
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19-接线盒。
具体实施方式
37.以下结合附图对本实用新型实施例的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本实用新型实施例，并不用于限制本实用新型实施例。
38.需要说明，若本技术实施方式中有涉及方向性指示(诸如上、下、左、右、前、
后
……
)，则该方向性指示仅用于解释在某一特定姿态(如附图所示)下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。
39.另外，若本技术实施方式中有涉及“第一”、“第二”等的描述，则该“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示其相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。另外，各个实施方式之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本技术要求的保护范围之内。
40.对现有技术中关于气化炉的应用场景进行示例说明，e-gas水煤浆气化技术由于其本身的特点，开停工分为3个工艺阶段：(1)燃气烧嘴点火及升温阶段；(2)煤浆烧嘴切换及运行阶段；(3)燃气烧嘴切换及熔渣阶段。每个阶段的测温需求各不相同，第1阶段点火升温需要k型热电偶；当温度升到1000℃至1350℃区间需要b型高温热电偶；升到1350℃后投用煤浆烧嘴，即第2阶段使用耐磨蓝宝石热电偶。停炉过程中煤浆烧嘴停用，切换到燃气烧嘴熔渣，此时会存在高熔点灰渣堵塞烧嘴的情况，造成燃气烧嘴火焰折射，由于天然气在纯氧中燃烧温度可到达3000℃以上，远超气化炉衬里的设计温度，火焰折射会造成气化炉衬里损坏，导致炉壁穿孔，可燃介质大量喷出，发生高危事故。
41.图2示意性示出了根据本实用新型实施例的温度测量装置的示意图之一，可参见图2，本实用新型提供了一种用于气化炉的温度测量装置，包括：
42.测温元件10，用于测量气化炉13不同深度位置的温度；
43.位置传感器11，与测温元件10连接，用于检测测温元件10的插深位置；
44.驱动元件12，与测温元件10连接，用于驱动测温元件10运动以改变测温元件10的插入深度；
45.控制器，分别与驱动元件12以及位置传感器11连接，用于根据需求的目标深度以及位置传感器11读取的插深位置来控制驱动元件12驱动测温元件10运动，以将测温元件10的插入深度调整至目标深度。
46.本实用新型实施例提供的是一种插深连续可调的温度测量装置。在一实施例中，可以先标定好测温元件10到火焰附近的长度，例如为800mm，测温元件10的插入深度可以设计在0至800mm内连续可调。当气化炉升温阶段，可以将测温元件10的插入深度调节为150mm。由于升温阶段烧嘴无堵塞情况，可以将测温元件10的插入深度调整到火焰附近(即800mm长度)，标定此时火焰附近的温度并记录。标定时测温元件10不能长时间保持在火焰附近，以免测温元件10被烧坏。当停工阶段切换到燃气烧嘴时，可调整测温元件10的长度至火焰附近保持3至5分钟，如果测得温度和升温时标定时的差不多，可以判断烧无堵塞情况；如果测得温度和气化炉环境温度相当(例如1400℃)，则可以判断烧嘴已经堵塞，需马上停炉，避免气化炉衬里损坏，避免发生事故。图3示意性示出了根据本实用新型实施例的温度测量装置的测温场景图，可参见图3。
47.示例性地，当测温元件10的插入深度的连续调节范围为0至800mm时，由于插入深度是连续可调的，那么测温元件10的插入深度可以是0至800mm内的任意数值，例如：100mm、150mm、212mm、800mm等等。温度测量装置可以在一个空间内连续测量多个位置点的温度，这多个位置点可以位于气化炉13内的不同深度处，实用性较好。在气化炉停工时，测温元件10
可伸入到烧嘴火焰附近以检测烧嘴堵塞情况，避免气化炉衬里损坏和发生高危事故，对气化装置的安全运行意义重大。
48.在本实用新型实施例中，测温元件10的插入深度连续可调，也可以理解为测温元件10的伸出长度连续可调，上述气化炉的测温场景可以理解为温度测量装置的其中一个应用场景，本实用新型实施例中的温度测量装置也可以用于其他需要多位置点测温的场所，对此不作限定。
49.现有技术中热电偶在测量不同温度区间时，需要将热电偶拔出，然后更换热电偶的类型，再进行测量。例如，当温度相对较低时，使用k型热电偶来测量；当更换了测温位置点，此时温度相对较高时，需要将k型热电偶拔出，将k型热电偶更换成b型热电偶，这样，在测量不同位置点的不同温度区间时是较为麻烦的。
50.为了解决上述问题，在本实用新型实施例中，测温元件包括k型热电偶以及b型热电偶。k型热电偶可以直接测量各种生产中从0℃到1300℃范围的液体蒸汽和气体介质以及固体的表面温度。b型热电偶长期最高使用温度为1600℃，短期最高使用温度为1800℃。由于测温元件10包括k型热电偶以及b型热电偶，测温元件10可以同时满足较低温和较高温的测温需求，本实用新型实施例中的热偶芯制作成k+b型，既可以满足低温工况，又可以满足高温工况，在测量不同位置点的不同温度区间时，不需要更换热偶芯，使用方便，节省时间。这样，在本实用新型实施例中，不仅可以实现在一个空间内连续测量多个位置点的温度，还可以在同一个测温空间内连续测量多个温度区间。
51.在一实施例中，当气化炉升温阶段，热电偶的插入深度可以调节为150mm，此时主要使用k型热电偶，由于升温阶段烧嘴无堵塞情况，可以将热电偶的插入深度调整到火焰附近(即800mm长度)，标定此时火焰附近的温度并记录，此时主要使用b型热电偶。
52.在一实施例中，驱动元件包括气缸12，控制器用于接收指示需求的目标深度的电信号，并将电信号转换为气动信号，并将气动信号发送至气缸12，以调整气缸12的气路来推动气缸12的活塞运动，进而调整测温元件10的插入深度。
53.在一实施例中，温度测量装置还包括：
54.法兰，分别与切断阀16以及短管连接；
55.切断阀16，用于切断工艺过程，以避免工艺介质泄漏；
56.短管与测温元件10的接触部分安装有填料17，填料17在测温元件10调整插入深度的过程中起到密封作用。
57.在一实施例中，填料17包括聚四氟乙烯或柔性石墨。
58.在一实施例中，温度测量装置还包括：
59.支撑框架18，用于将温度测量装置安装于气化炉13上，且用于支撑驱动元件12。
60.在一实施例中，温度测量装置还包括：
61.热电偶补偿导线，从支撑框架18内靠近驱动元件12端引出。
62.在一实施例中，温度测量装置还包括：
63.温度信号线，与测温元件连接，用于获取测温元件的温度信号，并将温度信号传输至温度变送器；
64.温度变送器，与温度信号线连接，用于将温度信号转换为电信号，并将电信号传输至控制室以进行显示。
65.在一实施例中，温度测量装置包括热电偶芯10、法兰、切断阀16、短管、支撑框架18、填料17、气缸12、接线盒19、位置传感器11和控制器等。法兰连接切断阀16，在发生泄漏或者紧急情况下，利用切断阀16可以与工艺过程切断，避免工艺介质泄漏。法兰另一侧连接短管及支撑框架18，短管处安装有填料17，在热电偶10的调整过程中起到密封作用。支撑框架18主要用于现场安装及支撑后部分气缸12的重量。在支撑框架18内有位置传感器11用于检测热电偶10的插深位置，并将位置信号传送到气缸上的控制器，控制器根据控制室输入的目标位置与现场实际位置进行对比，若二者有差别便立即进行调整热电偶10的插入深度，直到目标值与实际值一致。
66.位置传感器11的检测信号和控制室输入的目标信号为4至20ma标准电信号。支撑框架18后安装有气缸12，气缸12上安装有控制器。控制器的主要作用是接收控制室的目标信号，并将目标信号与实际位置进行对比，将电信号转换为气动信号，通过调整气路来推动气缸12活塞运动，以达到调整热电偶10插深的目的。支撑框架18内引出热电偶10的温度信号线，通过接线盒19与控制室线路连接，接线盒19内装有温度变送器，将温度信号转换为4至20ma标准电信号，温度变送器接收热电偶10输出的两路信号并传输到控制室以进行显示和控制。
67.在本实用新型实施例中，气缸12可根据实际要求选用弹簧薄膜型或双气缸型。单作用弹簧薄膜型可在气路故障或断开的情况下，将热电偶芯退出至最短或调整至最长。热电偶10可根据实际需要选用k型或b+k型。支撑框架17的长度需大于气缸12的长度，支撑框架17既可以起到有效支撑作用，又方便热电偶接线位置来回活动。在支撑框架17内靠近气缸12端引出热电偶芯补偿导线并连接至接线盒19，此部位连接线会随着热电偶芯来回运动，现场需做好保护。填料17安装在短管与热电偶10的接触部位，接触部位采用填料17压盖压紧。填料17可根据现场实际温度来选用，0至200℃可选用聚四氟乙烯，200℃以上可选用柔性石墨。
68.现场安装完成后，连接气路及信号回路，可设置0位和100％位，控制室输出插深为0时，现场观察热电偶插深及读取位置传感器11的显示值，现场实际调整到0位。控制室输出100％，观察现场实际热电偶插深，调整与控制室一致。从0至100％可以选取5点，0，25％，50％，75％，100％，并进行5点校验，直至5点位置完全与控制室对应，整个过程中位置传感器读取的数值、控制室输出的目标数值、现场观察的热电偶插深三个数值需要一一对应。同时便于明确实际插深，控制室输出值和位置传感器显示值也可以设置为具体深度，如0至800mm，原理及调试方法同上。
69.特别地，如果热电偶的可调插深要求较短(例如500mm以下)，控制器和位置传感器11可以合二为一，可以用带阀位变送器功能的定位器实现，调节功能和调节阀功能类似。
70.本实用新型实施例提供一种气化炉，包括上述的温度测量装置。
71.还需要说明的是，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、商品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、商品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个
……”
限定的要素，并不排除在包括要素的过程、方法、商品或者设备中还存在另外的相同要素。
72.以上仅为本技术的实施例而已，并不用于限制本技术。对于本领域技术人员来说，
本技术可以有各种更改和变化。凡在本技术的精神和原理之内所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本技术的权利要求范围之内。