高溫熱電偶對煤氣化爐溫度的測量

摘要:用高溫熱電偶測量煤氣化爐溫度,高溫熱偶的使用壽命及穩定準確測量能是工藝操作人員及時(shí)準確地掌握爐內溫度狀況，確保生產(chǎn)安全的重要保證。
1概述
　　在氣化爐運行過(guò)程中,氣化爐爐膛溫度是非常重要的工藝參數，對氣化爐的安全穩定效益運行具有極其重要的作用,是爐膛溫度的直接工藝反映,氣化溫度控制的好壞，將直接影響著(zhù)氣化爐爐襯的壽命長(cháng)短,從而影響裝置的長(cháng)周期運行,所以氣化爐溫度是氣化爐控制的重要指標，對氣化爐安全,長(cháng)周期平穩運行也起著(zhù)重要的作用。所以對氣化爐溫度的準確測量至關(guān)重要。榆林甲醇廠(chǎng)用“鉑銠30-鉑銠6"(B型)高溫熱電偶對煤氣化爐溫度進(jìn)行測量。
2高溫熱偶使用過(guò)程存在問(wèn)題
　　榆林甲醇廠(chǎng)氣化裝置采用德士古高溫氣流床氣化爐,08年氣化爐投運至2013年底，高溫熱偶故障率高使用壽命低,消耗有200多支,費用約400萬(wàn)元。由于高溫熱偶使用壽命短,導致每次停車(chē)必須更換高溫熱偶，在氣化爐溫低于600℃的情況下更換高溫熱偶，極易造成爐膛耐火磚的損壞,給公司造成更大的損失，具體故障原因有以下幾個(gè)方面。
2.1氣化爐熱電偶的前部為高溫陶瓷保護管,由于高溫陶瓷耐高溫但不耐敲擊，在氣化爐開(kāi)停車(chē)期間受到高壓爐渣的沖擊、沖刷導致破碎。
2.2熱電偶從氣化爐外壁,經(jīng)殼體、隔熱層、三層耐火磚插入燃燒室,由于各耐火材料的熱膨脹系數不同,熱電偶經(jīng)常因各耐火層熱膨脹不同出現的擠壓力而損壞。
2.3當水煤漿氣化爐正常運行時(shí),熱電偶保護管已粘滿(mǎn)爐渣。爐渣一方面使保護管的強度降低,另一方面這些呈熔融狀態(tài)的附著(zhù)物布滿(mǎn)保護管的表面，當出現氣化爐非正常開(kāi)、停車(chē)時(shí)，由于附著(zhù)物的熱膨脹系數與保護管不同,會(huì )使熱電偶保護管破碎而造成熱電偶的損壞。
2.4在高溫熱偶的拆裝過(guò)程中,熱偶孔的清理千凈程度、拆卸爐溫條件、安裝爐溫條件、安裝熱偶時(shí)注意的密封細節、熱偶伸縮長(cháng)度要求等，直接影響到高溫熱偶的使用壽命和安全.運行。
3提升高溫熱偶使用壽命,減少故障率
3.1使用專(zhuān)業(yè)工具,制定相關(guān)操作法,進(jìn)行標準化作業(yè)
(1)拆高溫熱電偶,疏通熱偶安裝孔必須在氣化爐溫度不低于800℃時(shí),制作專(zhuān)用鋼釬,鋼釬打通后,用DN40mm的不銹鋼管錘擊轉動(dòng)疏通,直至孔徑滿(mǎn)足安裝要求。
(2)密封組件安裝。①將熱偶和熱偶管進(jìn)行連接,連接時(shí)應先安裝鎖緊卡套,再將熱偶和熱偶連接管進(jìn)行連接,將熱偶的長(cháng)度調整至測量長(cháng)度,并將鎖緊卡套緊固防止熱偶長(cháng)度再發(fā)生變化。②熱偶長(cháng)度調整好后按照以下順序安裝其他附件:a、套入鋁墊片b.套入安裝接頭并緊固c.套入-一個(gè)瓷管d.套入火山灰一個(gè)(小頭朝里大頭朝外)e、套入瓷管兩個(gè)f、套入銷(xiāo)子g.套入壓緊螺絲并將其壓緊。③在放好瓷管火山灰進(jìn)行緊固時(shí)應將熱偶放置于熱偶口內,并對角帶上螺絲后對壓緊螺帽進(jìn)行緊固，以確保緊固到位,防止因火山灰未緊固到位發(fā)生回火事故。④在壓緊螺帽緊固好以后不可再用扳手擰轉接頭或調整熱偶的長(cháng)度,防止熱偶絲因絞線(xiàn)造成損壞。
(3)在每次安裝熱偶時(shí),測量好熱偶安裝孔深度.正確調節熱偶長(cháng)度,把握好熱偶插入爐膛深度。經(jīng)過(guò)幾年的經(jīng)驗總結，在保證熱電偶偶可靠指示溫度的前提下，尋求最佳的縮進(jìn)值，以緩解氣化爐內沖刷，提高熱偶使用壽命，目前高溫熱偶安裝保護套管內縮15~20mm。
3.2科學(xué)選擇熱電偶,減小沖刷
　　限制高溫熱偶使用壽命的主要部件是保護套管,保護套管的選材及加工工藝,直接影響著(zhù)高溫熱偶的使用壽命。目前國內生產(chǎn)的氣化爐專(zhuān)用高溫熱偶，其材質(zhì)有二硅化鉬(MoSi2)保護套管，剛玉(Al203)保護套管，以及碳化硅(SIC)保護套管等。由于三種材質(zhì)的機械強度碳化硅(SiC)>剛玉(Al203)>二硅化鉬(MoSi2),綜合材質(zhì)強度與成本考慮，最終選擇剛玉套管，可以適當的提高熱偶的使用壽命。
3.3工藝人員精心操作，嚴格控制爐溫
　　在正常生產(chǎn)條件下，耐火磚表面有一層煤渣層，實(shí)際上渣層是動(dòng)態(tài)的，溫度低渣層較厚,溫度高渣層較薄，適當厚的渣層可以減緩高溫氣體和熔渣的沖刷。在運行過(guò)程中還避免過(guò)氧的情況,氧氣波動(dòng)后直接造成爐溫的波動(dòng),氧氣突然升高后,造成爐溫突然升高,高溫熱偶由于熱脹冷縮的應力作用,保護套管迅速膨脹，很容易造成破損,導致最終熱偶損壞。
　　在氣化爐運行過(guò)程中,經(jīng)常會(huì )出現堵渣情況，為了進(jìn)行熔渣,工藝操作人員會(huì )采取降低煤漿負荷,相對提高氧氣煤漿比例，使得氣化爐爐溫升高，從而達到熔渣的目的;同時(shí),后續工段有時(shí)會(huì )出現突然降低負荷的現象,導致氣化爐內壓力迅速升高。在開(kāi)停車(chē)的過(guò)程中由于更換燒嘴,會(huì )使冷空氣進(jìn)入爐內，造成爐內溫度的急驟變化,在投料過(guò)程的短時(shí)間內,爐內溫度升得比較快。
這些因素都是導致氣化爐高溫熱偶受到強烈沖擊，最終損壞的重要原因。為了提高氣化爐運行的安全穩定,對工藝聯(lián)鎖系統適當改進(jìn),提高自動(dòng)控制系統的正確性和可靠性,同時(shí)提高工藝人員的操作水平,將工藝參數控制的更加穩定、安全。
4結語(yǔ)
　　雖然氣化爐熱電偶使用周期較早期開(kāi)車(chē)期間延長(cháng)了很多，但目前用熱電偶水煤漿氣化爐溫度仍然是一項世界性的難題，國內許多科研機構也在研發(fā)。希望在不久的將來(lái),有更好的特殊材料應用于保護套管的制造,提高熱電偶的整體性能，延長(cháng)使用時(shí)間,同時(shí)減輕勞動(dòng)強度,節約企業(yè)費用。