[发明专利]一种煤炭超临界水气化制氢反应器的测温系统及方法

说明书

本发明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。

技术领域

本发明属于温度测量领域，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。

背景技术

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。

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。

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。

发明内容

本发明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。

为达到上述目的，本发明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；

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。

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。

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。

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。