熱電偶在單體隧道窯爐中應用

摘要:文章對隧道窯焙燒煤矸石磚的工藝進行了簡單介紹同時著重對隧道窯中應用的熱電偶從材料選擇到安裝、維護進行了闡述。認為在超熱焙燒條件下正確控制隧道窯內的焙燒溫度是保證煤矸石磚燒制質量達標的關鍵因素。
       煤礦生產過程中產生的煤矸石堆積成矸石山若不治理極易形成滑坡和崩塌造成安全威脅同時其還存在占壓土地、損壞地貌問題。礦區長期積存的煤矸石不利用是危害利用好了它又是有價值的資源。近年來常村煤礦采用單體隧道窯焙燒的方法制矸石磚不僅消化了積存的煤矸石還創造了財富、增加了收入、安排了就業收到了變廢為寶的效果。但在單體隧道窯焙燒矸石磚時要特別注意把握隧道窯爐及其熱電偶的相關技術要求。
1單體隧道窯的相關技術要求
       單體焙燒隧道窯一般長155m寬4.3m,可以運行33輛裝磚坯的窯車。窯車長4700mm寬4300mm通常0車位為預備室,1-10車位是矸石磚坯的預熱帶,11-21車位是矸石磚坯的焙燒帶,22-32車位是矸石磚的冷卻帶。
       隧道窯內墻由高溫耐火磚砌筑、外墻由普通紅磚砌筑。隧道窯頂由高溫吊頂板(主要成分是硅鋁酸鹽)、吊鉤、耐火棉普通水泥蓋板組成。隧道窯底部由軌道、沙風槽組成矸石磚坯在隧道窯內燒制時的正常溫度在950~1050℃之間溫度監測點設在單體隧道窯體頂部的單數車位位置處。根據矸石磚坯燒結時“預熱、燒結、冷卻”的工作原理對熱電偶在基數位置進行測點分布顯示整體系統的溫度變化情況。
       隧道窯焙燒工藝是目前我國利用煤矸石制空心磚技術,空心磚的抗壓強度為16.2MPa吸水率為8.4%屬全煤矸石制磚工藝。煤矸石既是制作坯體的材料,又是焙燒的燃料全過程做到了“制磚不用土燒磚不用煤”。由于超熱焙燒條件下控制隧道窯焙燒溫度是保證煤矸石磚燒制質量的關鍵因素。所以,對測溫所使用的熱電偶合理選材、正確安裝和使用、維護是非常重要。
2熱電偶材料的選擇
       熱電偶是溫度測量儀表中常用的測溫元件,它直接測量溫度并把溫度信號轉換成熱電動勢信號,通過電氣儀表(二次儀表)轉換成被測介質的溫度。熱電偶通常和顯示儀表、記錄儀表及電子調節器配套使用。.
       矸石磚坯在隧道窯內焙燒變成煤矸石磚的過程中熱電偶起著控制隧道窯溫度催化矸石磚坯發生物理和化學反應的作用所以對燒制的質量起到關鍵的作用。.
2.1熱電偶的工作原理
       熱電偶的工作原理:當有兩種不同的導體或半導體A和B組成一個回路其兩端相互連接時,只要兩結點處的溫度不同-端稱作熱端另--端稱作冷端回路中將產生一個電動勢。該電動勢的方向和大小與導體的材料及兩接點的溫度有關,而與熱電偶的形狀尺寸無關。
2.2熱電偶對電極材料的基本要求
       熱電偶主要由感溫頭、正感溫線、負感溫線和高溫烤瓷保護管組成對于高溫監測的儀器(熱電偶)來說選擇熱電偶的材料和型號很關鍵這將直接影響到儀器的使用壽命和溫度的正確性選好的儀器可以節約配件成本保證數據傳輸的正確性,可作為生產過程中監測和溫度調節控制的主要參考依據,同時對產品質量的影響也起到關鍵性作用。材料要符合最高測溫范圍在1200℃以內導熱性能要穩定不隨時間而變化不易被氧化或腐蝕;電阻溫度系數小導電率高此熱小測溫過程中產生熱電勢要大溫度敏感性強數據正確的基本要求。
高溫烤瓷管對熱電偶電極材料起到保護作用,.壽命較長必須避免烤瓷管和其它硬物進行激烈碰撞。
3熱電偶的安裝維護
       熱電阻的安裝方法原則上從保證測溫的正確性、安全性、維修方便三個方面來考慮。為避免測溫元件損壞應保證其有足夠的機械強度為保護感溫元件不受磨損應加保護管等熱電偶的安裝部位還應考慮其拆裝、維修、校驗的足夠空間和場地應能方便地拆裝。
3.1熱電偶的安裝
       隧道窯安裝熱電偶時應堅持測溫正確、安全可靠及維修方便的原則,而且不得影響窯車運行。因此熱電偶的安裝應用時要注意以下幾點:
1)窯體測溫點安裝的熱電偶可以使熱電偶的測量端與自然燒結磚之間有充分的熱交換,如果安裝在閥門彎頭及管道和設備的死角附近熱電偶測量端和自然燒結磚的熱交換就不能充分進行傳輸的數據就會出現偏差進而造成生產操作失誤;
2)熱電偶要從上向下垂直插入鋼管超出窯頂鋼管頭部2~3cm即可。熱電偶插的太深窯車運行時磚垛上部離窯頂太近時會碰壞熱電偶測溫頭;熱電偶插的太淺時,獲取的測溫數據會產生誤差造成溫度曲線顯示的溫度比窯體的實際燒結溫度偏低。
3)熱電偶安裝在窯頂部因環境影響熱電偶接線端會出現鹽渣。高溫時如烤瓷管上有一層白灰塵埃附在上面則熱阻增加傳導性能下降傳輸溫度的數據比被測溫度的數據真實性降低。因此,應定期清除熱電偶接線端出現的鹽渣,保持熱電偶保護管外部的清潔，以減小誤差。
3.2熱電偶的線路連接
熱電偶安裝完成后如何接線也是關鍵,如果熱電偶接線正確顯示溫度就正確,如果接線不正確,會起反作用。熱電偶接線有正負極之分所以接線時要看清楚標識嚴格按照標識接線以保證熱電偶在窯爐的測溫過程中數據的正確性,以便對整個成品磚燒結過程進行有效的控制。
熱電偶的接線應采用銅質導線因其與熱電偶的材質相當局部熱敏性誤差小,可保證數據傳輸的真實性。
熱電偶不得和動力電纜線裝在同--根導管內,因為電纜產生的強電場會產生干擾造成數據誤差影響傳輸數據的真實性。
在熱電偶回路中接入第三種金屬材料(如測量儀表等)時只要該材料兩個接點的溫度相同熱電偶所產生的熱電勢將保持不變,即不受第三種金屬接入回路中的影響。因此在熱電偶測溫時,可接入測量儀表測得熱電動勢后即可知道被測介質的溫度。
3.3熱電偶一般故障及處理
       單體隧道窯中安裝的熱電偶測溫范圍寬性能穩定測量精度高熱電偶與內燃磚直接接觸不受中間介質的影響熱響應時間短。同時熱電偶對溫度變化反響靈活使用壽命長安裝維護方便。如果熱電勢測得數據比實際數據小,說明是熱電極或者絕緣子發生了故障應更換熱電極或者絕緣子。
       如果熱電偶的接線柱出現短路是由于使用時間過久接線柱的蓋子沒有蓋好造成接線柱處積灰太多要定時檢查清理清掃積灰。如果熱電偶數據輸出不穩定,主要是熱電偶接線柱與電極接觸不良將接線柱螺絲擰緊即可消除。