一种煤炭超临界水气化制氢反应器的测温系统及方法技术方案

本发明专利技术公开了一种煤炭超临界水气化制氢反应器的测温系统及方法，包括IMP板、数采计算机、双测量端铠装热电偶及用于测量氧化管束壁温的炉壁热电偶；所述双测量端铠装热电偶包括用于测量反应器内同一空间位置的流体工质温度的双测量端铠装热电偶1号热电偶及双测量端铠装热电偶2号热电偶；所述炉壁热电偶、流体工质温度的双测量端铠装热电偶1号热电偶及双测量端铠装热电偶2号热电偶经IMP板与数采计算机相连接；双测量端铠装热电偶1号热电偶与双测量端铠装热电偶2号热电偶的材料相同且直径不同，该系统及方法能够测量超临界水气化反应器内的温度。器内的温度。器内的温度。

【技术实现步骤摘要】
一种煤炭超临界水气化制氢反应器的测温系统及方法


[0001]本专利技术属于温度测量领域，涉及一种煤炭超临界水气化制氢反应器的测温系统及方法。

技术介绍

[0002]超临界水气化技术是近年来备受关注的一种清洁能源技术。超临界水(supercritical water，简称SCW)是指温度大于647.10K，压力大于22.06MPa条件下的水，相较于常温常压水，超临界水具有完全不同的物理化学性质，其极性低、对有机物溶解度高、离子积常数大、粘性小、输运能力强，这就使得有机物(如生物质、城市污泥、煤炭)可以在超临界水环境中快速反应，生成氢气等清洁能源。
[0003]大量实验结果表明有机物在超临界水环境中的气化反应速率以及生成的气体组分含量与气化反应温度密切相关，因此反应器内温度场的精准测量，对气化反应过程的分析和控制极为重要。尤其是煤炭超临界水气化制氢反应器长期运行在23
‑
28MPa的高压、600℃以上的高温条件下，极端的运行环境给反应器内温度场的测量带来了很大困难。
[0004]目前，普遍采用单点铠装热电偶对反应器内高温高压的流体温度进行测量。但是，热电偶作为接触式测温元件，其必须和被测介质直接接触才能实现测温。在流场中，由于导热、辐射、对流的影响，热电偶的温度测量值和被测介质的真实温度存在差值，即测温误差。在煤炭超临界水气化制氢反应器中，可燃气体组分在氧化管束内氧化放热，加热反应器内的低温流体工质。由于氧化管束壁面温度较高，在热电偶测量低温流体工质的温度时，流体工质以对流方式与热电偶节点进行热量交换，同时热电偶节点又以辐射换热方式与氧化管束进行热量传递，当热电偶节点表面的辐射换热量与对流换热量达到平衡后，热电偶示数趋于稳定，此时热电偶温度测量值低于流体工质真实温度，产生辐射测温误差。目前减小热电偶的辐射测温误差的方法主要是，采用加遮热罩的抽气式热电偶进行温度测量，此种热电偶通过抽气的方式提高热电偶表面传热系数，进而缩小辐射换热带来的测温误差，但因为需要不断地从流场向外界抽气的缘故，受限于反应器的高压运行环境，此方法并不适用于超临界水气化反应器内的温度测量。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的在于克服上述现有技术的缺点，提供了一种煤炭超临界水气化制氢反应器的测温系统及方法，该系统及方法能够测量超临界水气化反应器内的温度。
[0006]为达到上述目的，本专利技术所述的煤炭超临界水气化制氢反应器的测温系统包括IMP板、数采计算机、双测量端铠装热电偶及用于测量氧化管束壁温的炉壁热电偶；
[0007]所述双测量端铠装热电偶包括用于测量反应器内同一空间位置的流体工质温度的双测量端铠装热电偶1号热电偶及双测量端铠装热电偶2号热电偶；所述炉壁热电偶、流体工质温度的双测量端铠装热电偶1号热电偶及双测量端铠装热电偶2号热电偶经IMP板与数采计算机相连接；
[0008]双测量端铠装热电偶1号热电偶与双测量端铠装热电偶2号热电偶的材料相同且直径不同。
[0009]双测量端铠装热电偶及炉壁热电偶通过密封装置固定于反应器外壳上，炉壁热电偶固定于相邻氧化管束之间的金属架桥上。
[0010]双测量端铠装热电偶1号热电偶与双测量端铠装热电偶2号热电偶之间的间距L和双测量端铠装热电偶1号热电偶的直径D1满足：L/D1＝1.0
‑
2.0。
[0011]双测量端铠装热电偶1号热电偶与双测量端铠装热电偶2号热电偶的直径比值D1/D2＝3.0
‑
4.0。
[0012]金属架桥的厚度大于等于氧化管束直径的1/2。
[0013]还包括用于提供电能的直流稳压电源。
[0014]双测量端铠装热电偶1号热电偶的表面对流换热量与辐射换热量相等，对流换热量为表面传热系数h与换热温差T
f
‑
T
b
的乘积。
[0015]本专利技术所述的煤炭超临界水气化制氢反应器的测温方法包括以下步骤：
[0016]双测量端铠装热电偶1号热电偶及双测量端铠装热电偶2号热电偶测量反应器内同一空间位置的流体工质温度信号，并经IMP板发送至数采计算机；
[0017]炉壁热电偶测量氧化管束的壁温信号，并经IMP板发送至数采计算机；
[0018]数采计算机根据双测量端铠装热电偶1号热电偶及双测量端铠装热电偶2号热电偶测量得到的流体工质温度信号和炉壁热电偶测量得到的氧化管束的壁温信号，利用测温误差修正公式计算反应器内最终的流体温度测量值T
b
′
。
[0019]所述测温误差修正公式为：
[0020][0021]其中，T
b1
及T
b2
分别为通过双测量端铠装热电偶1号热电偶及双测量端铠装热电偶2号热电偶所测温度信号的温度读数，T
W
为炉壁热电偶所测温度信号的温度读数，D1及D2分别为双测量端铠装热电偶1号热电偶与双测量端铠装热电偶2号热电偶的直径。
[0022]本专利技术具有以下有益效果：
[0023]本专利技术所述的煤炭超临界水气化制氢反应器的测温系统及方法在具体操作时，通过材料相同且直径不同的双测量端铠装热电偶1号热电偶与双测量端铠装热电偶2号热电偶测量反应器内同一空间位置的流体工质温度，通过炉壁热电偶测量氧化管束壁温，再根据测温误差修正公式对温度测量值进行同步修正，有效解决热电偶的辐射测温误差问题，以实现超临界水气化反应器内温度的测量，结构简单，易于实施，最大限度地减小了对反应器自身结构的破坏和对流场的干扰。
附图说明
[0024]图1为本专利技术中测温装置的示意图；
[0025]图2为本专利技术中双测量端铠装热电偶10示意图；
[0026]图3为本专利技术中炉壁热电偶30安装示意图；
[0027]其中，10为双测量端铠装热电偶、11为双测量端铠装热电偶1号热电偶、12为双测量端铠装热电偶2号热电偶、13为双测量端铠装热电偶连接管、14为双测量端铠装热电偶金属保护管、15为双测量端铠装热电偶导线、20为密封装置、30为炉壁热电偶、31为炉壁热电偶测温探头、32为炉壁热电偶测温探针、33为炉壁热电偶金属保护管、34为炉壁热电偶导线、40为金属架桥、50为氧化管束、60为反应器外壳、70为IMP板、80为直流稳压电源、90为数采计算机。
具体实施方式
[0028]为了使本
的人员更好地理解本专利技术方案，下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分的实施例，不是全部的实施例，而并非要限制本专利技术公开的范围。此外，在以下说明中，省略了对公知结构和技术的描述，以避免不必要的混淆本专利技术公开的概念。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本专利技术保护的范围。
[0029]在附图中示出了根据本专利技术公开实施例的结构示意图。这些图并非是按比例绘制的本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种煤炭超临界水气化制氢反应器的测温系统，其特征在于，包括IMP板(70)、数采计算机(90)、双测量端铠装热电偶(10)及用于测量氧化管束(50)壁温的炉壁热电偶(30)；所述双测量端铠装热电偶(10)包括用于测量反应器内同一空间位置的流体工质温度的双测量端铠装热电偶1号热电偶(11)及双测量端铠装热电偶2号热电偶(12)；所述炉壁热电偶(30)、流体工质温度的双测量端铠装热电偶1号热电偶(11)及双测量端铠装热电偶2号热电偶(12)经IMP板(70)与数采计算机(90)相连接；双测量端铠装热电偶1号热电偶(11)与双测量端铠装热电偶2号热电偶(12)的材料相同且直径不同。2.根据权利要求1所述的煤炭超临界水气化制氢反应器的测温系统，其特征在于，双测量端铠装热电偶(10)及炉壁热电偶(30)通过密封装置(20)固定于反应器外壳(60)上，炉壁热电偶(30)固定于相邻氧化管束(50)之间的金属架桥(40)上。3.根据权利要求1所述的煤炭超临界水气化制氢反应器的测温系统，其特征在于，双测量端铠装热电偶1号热电偶(11)与双测量端铠装热电偶2号热电偶(12)之间的间距L和双测量端铠装热电偶1号热电偶(11)的直径D1满足：L/D1＝1.0
‑
2.0。4.根据权利要求1所述的煤炭超临界水气化制氢反应器的测温系统，其特征在于，双测量端铠装热电偶1号热电偶(11)与双测量端铠装热电偶2号热电偶(12)的直径比值D1/D2＝3.0
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4.0。5.根据权利要求1所述的煤炭超临界水气化制氢反应器的测温系统，其特征在于，金属架桥(40)的厚度大于等于氧化管束(50)直径的1/2。6.根据权利要求1所述的煤炭超临界水气化制氢反应器...

【专利技术属性】
技术研发人员：郭烈锦，任振华，陈渝楠，葛志伟，金辉，孟祥瑾，
申请(专利权)人：佛山市南海区鑫锦伟华洁净能源研究院，
类型：发明
国别省市：