[发明专利]测量反应器内部温度的装置

说明书

本发明涉及测定高温高压下的反应器的温度的装置。更具体地，本发明涉及在把光学高温计置于远离反应器的位置来测定气化装置的温度。

在如煤或焦炭之类的碳氢燃料气化中，例如颗粒形式与氧化气体一起供入气化反应室。颗粒燃料与氧化气体反应产生出原料合成气体，其从气化器中排出作进一步处理。在反应室中的过程不仅产生有用的气体，也产生了渣，渣的成分很大程度上取决于燃烧的燃料。由于这种目的的气化器必须在高温高压下工作，这一点是工业中已知的，因此燃烧室中的状态必须总是监控着。

一般，气化器装有一个或多个温度监控装置。其中一种装置是热电偶，多个热电偶可以设置成穿过气化反应器的耐火炉衬壁。这样做使比较脆的热电偶接点借助薄层耐火材料免受反应器室内的环境影响。因此，热电偶不直接传感出反应温度，而是对传送过反应室的耐火材料层的热的反应。应明白，由于热传导固有的滞后作用，因此热电偶对反应器中的温度变化的反应有一段滞后。这一点在气化器起动时特别突出，这时反应开始导致迅速的温升，这一温升必须测出以便确认反应已开始。另外，热传导滞后影响气化器正常工作时热电偶对工作状态变化的响应。

作为热电偶的替换方案，有时用光学高温计测定反应温度，光学高温计装在反应器外，通过通常从光学高温计延伸到反应室中的气体清洗观察管来进行观察。

光学高温计监控温度的一个主要弱点是保持观察管不受妨碍方面碰到的困难。由于在反应室中的气氛特点是迅速旋流的带颗粒的气体，因此很可能妨碍观察。另外，由于在燃料中的非气化材料生成的渣也类似地绕反应室旋流，与后者的壁接触。在朝气化器下端重力沉降的过程中，渣通常有粘到反应室壁的倾向。粘附的渣及旋流的颗粒干扰设在反应室壁中的光学高温计观察管的工作。另外，在气化器起动程序中，燃料在加入氧化剂之前加到反应器中。根据情况及加的燃料，例如煤水浆有未反应的燃料妨碍光学高温计的观察管的增加的倾向。

或者，如果非生产废气(例如氮气之类的惰性气体)用作清洗气体，来自反应室的产品会稍微被光学高温计的清洗气体稀释。如果气化器正制造化学过程的合成气体，出现稀释气体是不可接受的。

为了保持进入高压反应器的透光的观察通道及反应容器的压力真实性，要求包括精制的高压观察玻璃的光学通道部分。例如，在煤气化的情况下，用一个气体清洗的观察玻璃组件(例如参见US5,000，580)来保持观察玻璃没有熔渣及绕反应器内部旋流的固体颗粒。由于安全的原因，与一个紧急关闭系统相连的关断阀也用来防止在观察玻璃破裂时经光学通道口的降压。

当前的光学观察口是有效及可靠的。但是，它们很昂贵，它们加入对过程的附加的安全的考虑(因为有观察玻璃破裂的稍微的可能性)，并且要求的清洗气体有时是反应器产品中的不希望的稀释剂。另外，由于尺寸关系，使它们难以通过单一的光学通道来得到多于一个过程测量。但是，现代的过程安全系统常要三重的多余度测量。

在某些情形下，通过使用气化过程本身的元件可消除复杂的高压观察玻璃和光学通道清洗系统。例如，在天然气气化中，其中使用双流过程喷射器，氧矛提供了完全不受妨碍的进入反应室的圆形横截面的观察通道。流动的氧气本身用作清洗气体。而且，在过程喷射器的出口的反应区整个是气态的，没有东西(固体或液体颗粒)会妨碍进到反应室内部的光学通道。US5,281,243示出了通过过程供料喷射管氧矛测量气化器温度的一个方案。

虽然US5,000,580和5,281,243的发明是成功的，本发明通过消除光学部分窗户而简化光学通道大大地改进测量气化器温度的能力。另外，本发明使测量系统更加结实及耐用，同时允许测量者得到以前不可能的三重多余度的温度测量。

本发明总的涉及一种使用光学高温计测量反应器温度的装置。这种装置的一个实施例包括：一个供料喷射器、一个盲法兰、一个光导管、一个压力密封装置、一个光接头、一个光学聚焦装置和一个光学高温计。供料喷射器包括一个有开口的喷射器头，喷射器头与供料进口及法兰连接器是流体连通的。盲法兰的尺寸设成可装在供料喷射器的法兰连接器上形成一个耐气压的密封。压力密封装置装在盲法兰上使得光导管可穿过盲法兰和光导管的光接收端延伸入供料喷射器中使得光导管的光接收端与供料喷射器头的开口光学连通。光接头起到光导管的光传送端到光缆和光学高温计之间的光连接的作用。