專利名稱：用于氣流床氣化爐的高溫測試探頭及其裝置、測試方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種高溫測試探頭，特別是涉及一種用于氣流床氣化爐的高溫測試探頭，及包括其的裝置和測試方法。
背景技術(shù)：
氣流床的氣化技術(shù)是指將含碳化合物與氣化劑一起并流通過噴嘴，在氣化爐內(nèi)進(jìn)行火焰型非催化部分氧化反應(yīng)的工藝過程。氣流床的氣化通常在高溫高壓條件下進(jìn)行，操作壓力為3. 0 6. 5MPa，操作溫度為1300 16000C0通過氣化爐制備的合成氣具有重要價(jià)值，是液化(直接或間接)制燃料油、合成甲醇、氨和甲醚等的原料，以及整體煤氣化聯(lián)合循環(huán)發(fā)電系統(tǒng)發(fā)電、烯烴生產(chǎn)技術(shù)、燃料電池、 還原煉鐵和煉油等工藝未來發(fā)展的關(guān)鍵技術(shù)之一。氣化爐膛溫度是氣流床的氣化工藝中最重要的控制參數(shù)之一，只有氣化爐操作溫度適宜，才能提高氣化效率，延長噴嘴和耐火襯里等相關(guān)設(shè)備和材料的使用壽命以及順利液態(tài)排渣等。目前，耐火磚襯里結(jié)構(gòu)的氣流床氣化爐主要是通過帶保護(hù)套管的鉬銠熱電偶直接接觸法測量爐膛溫度。然而，熱電偶在高溫下受氣流沖刷、熔渣腐蝕以及耐火磚膨脹等因素影響，其工作壽命短且測量精度較差。即使采用不同材質(zhì)的熱電偶絲或保護(hù)套管，均未能有效解決其耐受溫度低、使用壽命短和測量精度差等問題。此外，由于熱電偶安裝或使用方法不當(dāng)也將造成測量溫度的不準(zhǔn)確，無法實(shí)現(xiàn)合理的氣化工藝過程控制。為避免上述熱電偶直接接觸法測溫元件存在的問題，相關(guān)的間接測溫方法在氣流床氣化技術(shù)鄰域也得到了一定運(yùn)用。比如利用合成氣中的甲烷含量，通過相關(guān)甲烷溫度對(duì)應(yīng)關(guān)系模型計(jì)算氣化爐膛溫度。由于測溫模型以及氣體分析的準(zhǔn)確性，利用甲烷含量難以準(zhǔn)確獲得氣化爐膛溫度。再比如通過測量探頭進(jìn)出冷卻水溫差，采用傳熱原理間接測溫、 CCD (Charge-coupled Device，電荷耦合元件)圖像處理技術(shù)測溫以及聲學(xué)測溫等間接測溫方法均由于系統(tǒng)較復(fù)雜、測量精度較低等原因未能廣泛在實(shí)際工業(yè)裝置中使用。隨著氣化用原料品質(zhì)的下降，例如氣化用煤中更高的灰分和更高的灰熔點(diǎn)等，采用水冷壁襯里的氣流床氣化爐正逐步得到運(yùn)用。由于水冷壁襯里氣流床氣化爐操作溫度一般均高于1400°C，極端溫度甚至超過1600°C，因此傳統(tǒng)的高溫?zé)犭娕紵o法在水冷壁襯里氣流床氣化爐內(nèi)使用。另外，由于水冷壁襯里結(jié)構(gòu)復(fù)雜，無法滿足間接測量需要開設(shè)多個(gè)測量孔的要求。 而且沉積在測量元件上的熔渣層將極大地影響測量裝置的測溫精度。因此現(xiàn)在已經(jīng)運(yùn)行的水冷壁襯里的氣流床氣化爐只能通過合成氣成分，依據(jù)相關(guān)溫度模型計(jì)算氣化爐膛溫度。 但由于氣化原料品質(zhì)的變化和氣體分析儀測量精度的影響，計(jì)算獲得的溫度與氣化爐膛實(shí)際溫度相差較大。由上可知，在氣流床氣化爐高溫和熔渣環(huán)境下，現(xiàn)有測量方法還無法實(shí)現(xiàn)長周期、 在線以及準(zhǔn)確測量氣化爐膛溫度。因此需要一種能耐高溫、防止熔渣沉積以及測量準(zhǔn)確的測溫裝置及方法來測量氣化爐膛溫度，實(shí)現(xiàn)氣流床氣化裝置的長周期穩(wěn)定運(yùn)行。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是為了克服現(xiàn)有技術(shù)許用溫度較低、測量壽命短和誤差大的缺陷，提供一種用于氣流床氣化爐的高溫測試探頭及包括其裝置、測試方法。本發(fā)明是通過下述技術(shù)方案來解決上述技術(shù)問題的一種用于氣流床氣化爐的高溫測試探頭，其特點(diǎn)在于，所述高溫測量探頭包括一探頭主體、一測量內(nèi)芯、至少一個(gè)氣體夾層及若干熱電偶；所述探頭主體呈中空的筒狀，所述測量內(nèi)芯作為測量面嵌設(shè)在所述探頭主體的一端部，所述探頭主體內(nèi)部還設(shè)置一位于所述測量內(nèi)芯后部的冷卻腔；所述至少一個(gè)氣體夾層設(shè)置于所述探頭主體的外側(cè)，且所述至少一個(gè)氣體夾層靠近所述測量內(nèi)芯的端部為一射流面；所述若干熱電偶的測試端插設(shè)于所述測量內(nèi)芯內(nèi)，且另一端經(jīng)過所述冷卻腔穿出所述探頭主體。較佳地，所述探頭主體為多層套筒結(jié)構(gòu)，且其截面為圓形、橢圓形或方形。較佳地，所述探頭主體的外徑為5mm-50mm。較佳地，所述測量內(nèi)芯的長度為5mm-100mm。較佳地，所述冷卻腔采用夾套結(jié)構(gòu)。較佳地，所述夾套結(jié)構(gòu)由一內(nèi)管和一外管相互疊套形成。較佳地，所述氣體夾層環(huán)繞設(shè)置在所述探頭主體的外側(cè)，且所述氣體夾層的寬度為 0. 5mm-10mmo較佳地，所述射流面為一向上的斜面，所述斜面與水平面的夾角為銳角。較佳地，所述若干熱電偶沿所述測量內(nèi)芯內(nèi)部的軸向間隔布置2-10根。本發(fā)明還提供了一種用于氣流床氣化爐的高溫測試裝置，其特點(diǎn)在于，其包括如上所述的用于氣流床氣化爐的高溫測試探頭，所述測試裝置還包括一冷卻系統(tǒng)，用于冷卻所述高溫測試探頭；一數(shù)據(jù)采集處理系統(tǒng)，用于采集所述若干熱電偶的測試溫度，并處理采集到的溫度數(shù)據(jù)；其中，所述冷卻系統(tǒng)與所述冷卻腔連通，所述數(shù)據(jù)采集處理系統(tǒng)與所述若干熱電偶的另一端連接。較佳地，所述冷卻系統(tǒng)包括一冷卻劑槽，用于儲(chǔ)存冷卻劑；一冷卻劑循環(huán)泵，用于將所述冷卻劑槽內(nèi)的冷卻劑泵送到所述高溫測試探頭的所述冷卻腔內(nèi)；其中，所述冷卻劑槽、所述冷卻劑循環(huán)泵和所述冷卻腔依次連接。較佳地，所述冷卻劑為水或?qū)嵊?。較佳地，所述若干熱電偶的另一端連接一溫度測試器，用于測量所述若干熱電偶的測試溫度。較佳地，所述數(shù)據(jù)采集處理系統(tǒng)包括一數(shù)據(jù)采集器，用于采集所述溫度測試器的測試溫度；一計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，用于處理所述數(shù)據(jù)采集器采集到的數(shù)據(jù)；其中，所述溫度測試器和所述計(jì)算機(jī)系統(tǒng)均與所述數(shù)據(jù)采集器連接。
本發(fā)明還提供了一種用上述用于氣流床氣化爐的高溫測試裝置的測試方法，其特點(diǎn)在于，其包括以下步驟S1、將所述高溫測試裝置的所述高溫測試探頭設(shè)置于一氣化爐膛內(nèi)壁內(nèi)，使得所述高溫測試探頭的所述內(nèi)芯端面與所述氣化爐膛內(nèi)表面平齊；S2、向所述高溫測試探頭的所述至少一個(gè)氣體夾層中吹入氣體，并開啟所述高溫測試裝置中的所述冷卻系統(tǒng)；S3、開啟所述數(shù)據(jù)采集處理系統(tǒng)，建立溫度計(jì)算模型，并對(duì)所述模型的校正系數(shù)標(biāo)定； S4、所述數(shù)據(jù)采集處理系統(tǒng)采集所述若干熱電偶的測試溫度，并將所述測試溫度用于獲得校正系數(shù)后的所述溫度計(jì)算模型，以確定所述氣化爐膛內(nèi)的溫度。較佳地，所述至少一個(gè)氣體夾層中吹入的氣體為惰性氣體。較佳地，所述溫度計(jì)算模型的公式為式1，式1 :Τ = [(βΧ ^Χ 2+273. 15)d+cX (t「t2) ] e_273. 15其中，a，b，c，d，e均為溫度校正系數(shù)。較佳地，所述步驟&還包括任取一環(huán)境溫度，在所述環(huán)境溫度下，根據(jù)所述高溫測試探頭內(nèi)的所述若干熱電偶測得的溫度，通過式1，擬合出所述溫度計(jì)算模型中校正系數(shù) a, b, c, d, e 的值。較佳地，所述步驟、還包括S41、任取兩根熱電偶的溫度為、、t2，通過式1得到一計(jì)算溫度T ；S42、通過不同熱電偶的組合，得到一組計(jì)算溫度T ；S43、根據(jù)所述一組計(jì)算溫度T，利用數(shù)值優(yōu)化方法確定所述氣化爐膛內(nèi)的溫度。其中，所述數(shù)值優(yōu)化方法可以為取均值或中值的方法。本發(fā)明的積極進(jìn)步效果在于一、本發(fā)明用于氣流床氣化爐的高溫測試探頭采用耐高溫的內(nèi)芯作為測試端面， 使得其許用溫度較高。結(jié)合采用氣體的吹掃，有效防止了熔渣沉積在測量元件上，大大提高了測試精度。二、本發(fā)明用于氣流床氣化爐的高溫測試裝置采用了本發(fā)明中的高溫測試探頭， 結(jié)合冷卻系統(tǒng)和數(shù)據(jù)采集處理系統(tǒng)，有效冷卻高溫測試探頭，使得整個(gè)裝置能夠在高溫環(huán)境下長周期、在線和準(zhǔn)確地測量氣化爐膛內(nèi)溫度，并實(shí)現(xiàn)了對(duì)氣流床氣化爐的實(shí)時(shí)運(yùn)行監(jiān)控。三、本發(fā)明用于氣流床氣化爐的高溫測試方法采用了本發(fā)明中的高溫測試裝置， 該方法為間接測量方法。其操作簡單、精度高，有利于提高企業(yè)的經(jīng)濟(jì)利益和社會(huì)效益。


圖1為本發(fā)明用于氣流床氣化爐的高溫測試探頭的較佳實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖。圖2為本發(fā)明用于氣流床氣化爐的高溫測試裝置的較佳實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖。圖3為本發(fā)明用于氣流床氣化爐的高溫測試方法的較佳實(shí)施例的流程圖。
具體實(shí)施方式
下面結(jié)合附圖給出本發(fā)明較佳實(shí)施例，以詳細(xì)說明本發(fā)明的技術(shù)方案。如圖1所示，本發(fā)明用于氣流床氣化爐的高溫測試探頭1包括一探頭主體12、一測量內(nèi)芯11、至少一個(gè)氣體夾層13及若干熱電偶14。探頭主體12呈中空的筒狀，測量內(nèi)芯11作為測量面嵌設(shè)在探頭主體12的一端部，且測量內(nèi)芯11的端面和探頭主體12的端面齊平。優(yōu)選地，探頭主體12為多層套筒結(jié)構(gòu)，且其截面為圓形、橢圓形或方形。其中，測量內(nèi)芯11采用耐高溫合金材料，如鎳合金、鈷合金和鈦合金等等，此外高溫測試探頭1的其他部分材質(zhì)為不銹鋼。這樣高溫測試探頭可以有效提高整體的耐高溫性。進(jìn)一步，探頭主體12的外徑為5mm-50mm。測量內(nèi)芯11的長度為5mm-100mm。當(dāng)然，探頭主體12和測量內(nèi)芯11的尺寸根據(jù)實(shí)際情況需求來確定，此處提供的為較佳的取值。探頭主體12內(nèi)部還設(shè)置一位于測量內(nèi)芯11后部的冷卻腔121。優(yōu)選地，冷卻腔 121包括一內(nèi)管125和一外管124，通過相互疊套形成夾套結(jié)構(gòu)。冷卻腔121分別在內(nèi)管 125的下方設(shè)置一進(jìn)口 122，在外管IM的上方設(shè)置一出口 123，使得冷卻劑由進(jìn)口 122流入冷卻腔121，吸收熱量后再由出口 123流出冷卻腔121。冷卻腔121的主要作用在于容納冷卻劑，通過冷卻劑在冷卻腔121中循環(huán)流動(dòng)來冷卻內(nèi)芯11和整個(gè)高溫測試探頭1。這樣可以有效保證高溫測試探頭1及測量內(nèi)芯11的溫度不會(huì)過高，實(shí)現(xiàn)在高溫下持續(xù)使用，提高了整體的耐高溫性。氣體夾層13設(shè)置于探頭主體12的外側(cè)，且氣體夾層13靠近測量內(nèi)芯11的端部為一射流面132 ；優(yōu)選地，氣體夾層13為環(huán)狀，環(huán)繞套設(shè)在探頭主體12的外側(cè)，且氣體夾層 13的寬度為0. 5mm-10mm,即測量面外緣環(huán)隙寬度為0. 5mm-10mm。當(dāng)然氣體夾層13也可設(shè)計(jì)為條狀，在探頭主體12外側(cè)周圍設(shè)置若干個(gè)氣體夾層13。即氣體夾層13的形狀可以根據(jù)實(shí)際情況設(shè)置，只要能達(dá)到同樣的效果即可。進(jìn)一步，在氣體夾層13上設(shè)置一氣體吹入口 131，吹入的氣體由測量面外緣環(huán)隙以一定的速度噴入，該速度可以根據(jù)實(shí)際需求設(shè)定。射流面132為一向上的斜面，所述斜面與水平面的夾角為銳角，即射流角度θ范圍為0 90°。這樣，吹入的氣體經(jīng)過射流面 132時(shí)會(huì)沿射流角度向下吹掃測量面，從而有效防止了熔渣或飛灰沉積在探頭測量面，大大減小了測量誤差。當(dāng)然，此處使用的吹入氣體選用惰性氣體較佳，防止熔渣或飛灰等物質(zhì)在探頭測量面的沉積。若干熱電偶14的測試端插設(shè)于測量內(nèi)芯11內(nèi)，且另一端經(jīng)過冷卻腔121穿出探頭主體12。優(yōu)選地，若干熱電偶14沿測量內(nèi)芯11內(nèi)部的軸向間隔布置2-10根。若干熱電偶14分布要均勻，有利于準(zhǔn)確測溫。從理論上講，熱電偶選擇的根數(shù)越多，其在測量內(nèi)芯11 軸向排布的越密，最終測得的溫度數(shù)據(jù)越多，有利于提高測溫精確性。但實(shí)際操作中結(jié)合操作可行性和工作量，此處選擇布置2-10根熱電偶。當(dāng)然，使用者也可以任意添加或減少熱電偶個(gè)數(shù)，不影響其達(dá)到的作用。如圖2所示，本發(fā)明用于氣流床氣化爐的高溫測試裝置包括如上所述的用于氣流床氣化爐的高溫測試探頭1。此外，所述測試裝置還包括一冷卻系統(tǒng)2和一數(shù)據(jù)采集處理系統(tǒng)3。冷卻系統(tǒng)2用于冷卻所述高溫測試探頭，而數(shù)據(jù)采集處理系統(tǒng)3用于采集所述若干熱電偶14的測試溫度，并處理采集到的溫度數(shù)據(jù)。
其中，冷卻系統(tǒng)2與冷卻腔121連通，數(shù)據(jù)采集處理系統(tǒng)3與若干熱電偶14的另
一端連接。優(yōu)選地，冷卻系統(tǒng)2包括一冷卻劑槽21，用于儲(chǔ)存冷卻劑；一冷卻劑循環(huán)泵22， 用于將冷卻劑槽內(nèi)21的冷卻劑泵送到高溫測試探頭1的冷卻腔121內(nèi)。其中，冷卻劑槽21、冷卻劑循環(huán)泵22、冷卻腔121的進(jìn)口 122，再由冷卻腔121的出口 123接回冷卻劑槽21。這樣即可形成一個(gè)完整的冷卻系統(tǒng)2的回路。優(yōu)選地，冷卻系統(tǒng) 2中用到的冷卻劑為水或?qū)嵊汀Ｆ渲?，高溫測試探頭1中的若干熱電偶14的另一端連接一溫度測試器4，用于測量所述若干熱電偶的測試溫度。進(jìn)一步，數(shù)據(jù)采集處理系統(tǒng)3包括一數(shù)據(jù)采集器31，用于采集溫度測試器4的測試溫度。一計(jì)算機(jī)系統(tǒng)32，用于處理數(shù)據(jù)采集器31采集到的數(shù)據(jù)。其中，溫度測試器4連接于數(shù)據(jù)采集器31，從而將若干熱電偶14測得的測量溫度傳輸給數(shù)據(jù)采集器31。然后，計(jì)算機(jī)系統(tǒng)32也與數(shù)據(jù)采集器31連接，數(shù)據(jù)采集器31將若干熱電偶14測得的測量溫度傳輸給計(jì)算機(jī)系統(tǒng)32，以此用來處理數(shù)據(jù)，最終得到氣化爐膛的溫度。如圖3所示，本發(fā)明用于氣流床氣化爐的高溫測試裝置的測試方法，其包括以下步驟步驟100、將所述高溫測試裝置的所述高溫測試探頭設(shè)置于一氣化爐膛內(nèi)壁內(nèi)。使得所述高溫測試探頭的所述內(nèi)芯端面與所述氣化爐膛內(nèi)表面平齊。這樣可以保證測得的溫度為氣化爐膛內(nèi)的溫度。步驟101、向所述高溫測試探頭的所述至少一個(gè)氣體夾層中吹入氣體。其中，所述至少一個(gè)氣體夾層中吹入的氣體為惰性氣體。步驟102、開啟所述高溫測試裝置中的所述冷卻系統(tǒng)；步驟103、開啟所述數(shù)據(jù)采集處理系統(tǒng)。步驟104、建立溫度計(jì)算模型。所述溫度計(jì)算模型的公式為式1，式1 :Τ = [(βΧ ^Χ 2+273. 15)d+cX (t「t2) ] e_273. 15其中，a，b，c，d，e均為溫度校正系數(shù)。步驟105、任取一環(huán)境溫度，在所述環(huán)境溫度下，根據(jù)所述高溫測試探頭內(nèi)的所述若干熱電偶測得的溫度，通過所述溫度計(jì)算模型確定校正系數(shù)a，b，c, d，e。步驟106、所述數(shù)據(jù)采集處理系統(tǒng)采集所述若干熱電偶的測試溫度。步驟107、任取兩根熱電偶的溫度為、、t2，通過所述溫度計(jì)算模型得到一計(jì)算溫度T。步驟108、通過不同熱電偶的組合，得到一組計(jì)算溫度T。步驟109、根據(jù)所述一組計(jì)算溫度T，利用數(shù)值優(yōu)化方法確定所述氣化爐膛內(nèi)的溫度。即將所述測試溫度用于校正系數(shù)后的所述溫度計(jì)算模型，以確定所述氣化爐膛內(nèi)的溫度。其中，所述數(shù)值優(yōu)化方法為取均值或中值的方法。本發(fā)明用于氣流床氣化爐的高溫測試裝置的測試方法具體實(shí)施方案如下
實(shí)施方案一采用本發(fā)明用于氣流床氣化爐的高溫測試裝置直接測量氣流床氣化爐爐膛內(nèi)溫度。在高溫測量探頭內(nèi)部設(shè)置2根熱電偶，此處選用K型熱電偶，高溫探頭內(nèi)芯材質(zhì)采用 Inconel625 材質(zhì)。首先，采用高溫管式爐進(jìn)行相關(guān)溫度校正系數(shù)的標(biāo)定，并檢驗(yàn)在無灰渣情況下本發(fā)明的溫度測量的準(zhǔn)確性。將高溫測試探頭放入管式爐恒溫區(qū)中加熱，管式爐恒溫區(qū)溫度通過B型熱電偶測量，溫度測量范圍1000 1500°C，溫度間隔50°C。記錄相關(guān)管式爐溫度 Tg、以及高溫測量探頭內(nèi)芯溫度、和、。其中，冷卻系統(tǒng)中采用冷卻水作為冷卻劑，通過進(jìn)出冷卻水溫升調(diào)整冷卻水流量，從而保護(hù)高溫測量探頭。通過標(biāo)定獲得計(jì)算模型中溫度校正系數(shù)分別為a = -3.97、b = 14.72、c = 3. 06X1010, d = 4和e = 0. 25，在無灰渣情況下本發(fā)明高溫測試裝置溫度測量誤差小于 4%。在氣流床氣化爐內(nèi)進(jìn)一步驗(yàn)證本發(fā)明用于氣流床氣化爐的高溫測試裝置及測試方法的測溫準(zhǔn)確性。采用柴油、北宿粉煤和氧氣作為氣化介質(zhì)，用K型鎧裝熱電偶測量氣化爐膛溫度，采用氬氣作為吹掃氣來保護(hù)探頭測量面不受污染。當(dāng)氣化爐膛溫度穩(wěn)定時(shí)，記錄 K型鎧裝熱電偶測量得到的爐膛實(shí)際溫度Tg，以及探頭內(nèi)芯溫度、和t2，利用計(jì)算模型得到的爐膛溫度計(jì)算值和實(shí)際值誤差小于5%。本發(fā)明能耐高溫、防止熔渣沉積以及準(zhǔn)確測量氣流床氣化爐膛內(nèi)溫度。實(shí)施方案二 采用本發(fā)明用于氣流床氣化爐的高溫測試裝置直接測量氣流床氣化爐爐膛內(nèi)溫度。為進(jìn)一步提高高溫測量裝置的測溫準(zhǔn)確性，高溫測試探頭的內(nèi)芯沿軸向設(shè)置η根 K型熱電偶，2 < η彡10根，以減少由于熱電偶放置位置不當(dāng)所造成的測量誤差，高溫測試探頭的內(nèi)芯材質(zhì)采用hc0nel625材質(zhì)。通過高溫管式爐標(biāo)定后獲得溫度計(jì)算模型的相關(guān)溫度校正系數(shù)。采用柴油、北宿粉煤和氧氣作為氣化介質(zhì)，用K型鎧裝熱電偶測量氣化爐膛內(nèi)溫度。采用氬氣吹掃氣保護(hù)探頭測量面不受污染，待氣化爐膛溫度穩(wěn)定后，記錄K型鎧裝熱電偶測量得到的爐膛實(shí)際溫度Tg。任意選取高溫測量探頭內(nèi)的2根K型熱電偶溫度tn和t2j(其中i，j <n，i乒j) 作為1組根據(jù)溫度模型計(jì)算得到一個(gè)氣化爐膛溫度Ti,并與利用其它幾組熱電偶組合得到的氣化爐膛溫度計(jì)算值相比較。采用均值或中值等優(yōu)化方法獲得真實(shí)反映氣化爐膛實(shí)際溫度的計(jì)算值，進(jìn)一步提高氣化爐膛溫度測量的準(zhǔn)確性，使其測量誤差小于2%。綜上，通過上述具體使用過程可以完成采用本發(fā)明完成氣流床氣化爐爐膛內(nèi)的高溫測試，其操作簡單、精度高，能實(shí)現(xiàn)氣流床氣化爐高溫環(huán)境下長周期、在線和準(zhǔn)確的溫度測試。此外，本發(fā)明用于氣流床氣化爐的高溫測試方法中涉及到的溫度校正系數(shù)的標(biāo)定為現(xiàn)有技術(shù)，此處不做贅述。雖然以上描述了本發(fā)明的具體實(shí)施方式
，但是本領(lǐng)域的技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，這些僅是舉例說明，本發(fā)明的保護(hù)范圍是由所附權(quán)利要求書限定的。本領(lǐng)域的技術(shù)人員在不背離本發(fā)明的原理和實(shí)質(zhì)的前提下，可以對(duì)這些實(shí)施方式做出多種變更或修改，但這些變更和修改均落入本發(fā)明的保護(hù)范圍。
權(quán)利要求
1.一種用于氣流床氣化爐的高溫測試探頭，其特征在于，所述高溫測量探頭包括一探頭主體、一測量內(nèi)芯、至少一個(gè)氣體夾層及若干熱電偶；所述探頭主體呈中空的筒狀，所述測量內(nèi)芯作為測量面嵌設(shè)在所述探頭主體的一端部，所述探頭主體內(nèi)部還設(shè)置一位于所述測量內(nèi)芯后部的冷卻腔；所述至少一個(gè)氣體夾層設(shè)置于所述探頭主體的外側(cè)，且所述至少一個(gè)氣體夾層靠近所述測量內(nèi)芯的端部為一射流面；所述若干熱電偶的測試端插設(shè)于所述測量內(nèi)芯內(nèi)，且另一端經(jīng)過所述冷卻腔穿出所述探頭主體。
2.如權(quán)利要求1所述的用于氣流床氣化爐的高溫測試探頭，其特征在于，所述探頭主體為多層套筒結(jié)構(gòu)，且其截面為圓形、橢圓形或方形。
3.如權(quán)利要求2所述的用于氣流床氣化爐的高溫測試探頭，其特征在于，所述探頭主體的外徑為5mm_50mm。
4.如權(quán)利要求1所述的用于氣流床氣化爐的高溫測試探頭，其特征在于，所述測量內(nèi)芯的長度為5mm-100mm。
5.如權(quán)利要求1所述的用于氣流床氣化爐的高溫測試探頭，其特征在于，所述冷卻腔采用夾套結(jié)構(gòu)。
6.如權(quán)利要求5所述的用于氣流床氣化爐的高溫測試探頭，其特征在于，所述夾套結(jié)構(gòu)由一內(nèi)管和一外管相互疊套形成。
7.如權(quán)利要求1所述的用于氣流床氣化爐的高溫測試探頭，其特征在于，所述氣體夾層環(huán)繞設(shè)置在所述探頭主體的外側(cè)，且所述氣體夾層的寬度為0. 5mm-10mm。
8.如權(quán)利要求6所述的用于氣流床氣化爐的高溫測試探頭，其特征在于，所述射流面為一向上的斜面，所述斜面與水平面的夾角為銳角。
9.如權(quán)利要求1所述的用于氣流床氣化爐的高溫測試探頭，其特征在于，所述若干熱電偶沿所述測量內(nèi)芯內(nèi)部的軸向間隔布置2-10根。
10.一種用于氣流床氣化爐的高溫測試裝置，其特征在于，其包括如權(quán)利要求1-9任意一項(xiàng)所述的用于氣流床氣化爐的高溫測試探頭，所述測試裝置還包括一冷卻系統(tǒng)，用于冷卻所述高溫測試探頭；一數(shù)據(jù)采集處理系統(tǒng)，用于采集所述若干熱電偶的測試溫度，并處理采集到的溫度數(shù)據(jù)；其中，所述冷卻系統(tǒng)與所述冷卻腔連通，所述數(shù)據(jù)采集處理系統(tǒng)與所述若干熱電偶的另一端連接。
11.如權(quán)利要求10所述的用于氣流床氣化爐的高溫測試裝置，其特征在于，所述冷卻系統(tǒng)包括一冷卻劑槽，用于儲(chǔ)存冷卻劑；一冷卻劑循環(huán)泵，用于將所述冷卻劑槽內(nèi)的冷卻劑泵送到所述高溫測試探頭的所述冷卻腔內(nèi)；其中，所述冷卻劑槽、所述冷卻劑循環(huán)泵和所述冷卻腔依次連接。
12.如權(quán)利要求11所述的用于氣流床氣化爐的高溫測試裝置，其特征在于，所述冷卻劑為水或?qū)嵊汀?br> 13.如權(quán)利要求12所述的用于氣流床氣化爐的高溫測試裝置，其特征在于，所述若干熱電偶的另一端連接一溫度測試器，用于測量所述若干熱電偶的測試溫度。
14.如權(quán)利要求13所述的用于氣流床氣化爐的高溫測試裝置，其特征在于，所述數(shù)據(jù)采集處理系統(tǒng)包括一數(shù)據(jù)采集器，用于采集所述溫度測試器的測試溫度；一計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，用于處理所述數(shù)據(jù)采集器采集到的數(shù)據(jù)；其中，所述溫度測試器和所述計(jì)算機(jī)系統(tǒng)均與所述數(shù)據(jù)采集器連接。
15.一種用權(quán)利要求10所述的用于氣流床氣化爐的高溫測試裝置的測試方法，其特征在于，其包括以下步驟S1、將所述高溫測試裝置的所述高溫測試探頭設(shè)置于一氣化爐膛內(nèi)壁內(nèi)，使得所述高溫測試探頭的所述內(nèi)芯端面與所述氣化爐膛內(nèi)表面平齊；S2、向所述高溫測試探頭的所述至少一個(gè)氣體夾層中吹入氣體，并開啟所述高溫測試裝置中的所述冷卻系統(tǒng)；S3、開啟所述數(shù)據(jù)采集處理系統(tǒng)，建立溫度計(jì)算模型，并對(duì)所述模型的校正系數(shù)標(biāo)定；S4、所述數(shù)據(jù)采集處理系統(tǒng)采集所述若干熱電偶的測試溫度，并將所述測試溫度用于獲得校正系數(shù)后的所述溫度計(jì)算模型，以確定所述氣化爐膛內(nèi)的溫度。
16.如權(quán)利要求15所述的測試方法，其特征在于，所述至少一個(gè)氣體夾層中吹入的氣體為惰性氣體。
17.如權(quán)利要求16所述的測試方法，其特征在于，所述溫度計(jì)算模型的公式為式1，式 1 :T = [(aXVbXt2+273· 15)d+cX (t「t2) ] e_273. 15其中，a, b，c, d，e均為溫度校正系數(shù)。
18.如權(quán)利要求17所述的測試方法，其特征在于，所述步驟&還包括任取一環(huán)境溫度，在所述環(huán)境溫度下，根據(jù)所述高溫測試探頭內(nèi)的所述若干熱電偶測得的溫度，通過式1， 擬合出所述溫度計(jì)算模型中校正系數(shù)a，b，c, d，e的值。
19.如權(quán)利要求18所述的測試方法，其特征在于，所述步驟、還包括S41、任取兩根熱電偶的溫度為ti、t2，通過式1得到一計(jì)算溫度T；S42、通過不同熱電偶的組合，得到一組計(jì)算溫度T；S43、根據(jù)所述一組計(jì)算溫度T，利用數(shù)值優(yōu)化方法確定所述氣化爐膛內(nèi)的溫度。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種用于氣流床氣化爐的高溫測試探頭，包括一呈中空的筒狀探頭主體、一測量內(nèi)芯、至少一個(gè)設(shè)置于該探頭主體外側(cè)的氣體夾層及若干熱電偶；該測量內(nèi)芯作為測量面嵌設(shè)在該探頭主體的一端部，該探頭主體內(nèi)部還設(shè)置一位于該測量內(nèi)芯后部的冷卻腔；該至少一個(gè)氣體夾層靠近該測量內(nèi)芯的端部為一射流面；該若干熱電偶的測試端插設(shè)于該測量內(nèi)芯內(nèi)，且另一端經(jīng)過該冷卻腔穿出該探頭主體。本發(fā)明還公開了一種用于氣流床氣化爐的高溫測試裝置，包括上述高溫測試探頭、一冷卻系統(tǒng)和一數(shù)據(jù)采集處理系統(tǒng)。本發(fā)明還公開了一種采用上述高溫測試裝置的測試方法。本發(fā)明耐高溫、精度高，能實(shí)現(xiàn)氣流床氣化爐高溫環(huán)境下長周期、在線、準(zhǔn)確的溫度測試。
文檔編號(hào)G01K1/12GK102322969SQ201110149570
公開日2012年1月18日 申請(qǐng)日期2011年6月3日 優(yōu)先權(quán)日2011年6月3日
發(fā)明者于廣鎖, 代正華, 劉海峰, 劉霞, 周志杰, 李偉鋒, 梁欽鋒, 王亦飛, 王興軍, 王輔臣, 許建良, 郭慶華, 郭曉鐳, 陳雪莉, 龔欣 申請(qǐng)人:華東理工大學(xué)