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準確地掌握爐內溫度狀況，確保生產安全的重要保證。
1概述
　　在氣化爐運行過程中,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，將直接影響著氣化爐爐襯的壽命長短,從而影響裝置的長周期運行,所以氣化爐溫度是氣化爐控制的重要指標，對氣化爐安全,長周期平穩運行也起著重要的作用。所以對氣化爐溫度的準確測量至關重要。榆林甲醇廠用“鉑銠30-鉑銠6"(B型)高溫熱電偶對煤氣化爐溫度進行測量。
2高溫熱偶使用過程存在問題
　　榆林甲醇廠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400萬元。由于高溫熱偶使用壽命短,導致每次停車必須更換高溫熱偶，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，在氣化爐開停車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,熱電偶保護管已粘滿爐渣。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的附著物布滿保護管的表面，當出現氣化爐非正常開、停車時，由于附著物的熱膨脹系數與保護管不同,會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、安裝熱偶時注意的密封細節、熱偶伸縮長度要求等，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使用專業工具,制定相關操作法,進行標準化作業
(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,制作專用鋼釬,鋼釬打通后,用DN40mm的不銹鋼管錘擊轉動疏通,直至孔徑滿足安裝要求。
(2)密封組件安裝。①將熱偶和熱偶管進行連接,連接時應先安裝鎖緊卡套,再將熱偶和熱偶連接管進行連接,將熱偶的長度調整至測量長度,并將鎖緊卡套緊固防止熱偶長度再發生變化。②熱偶長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-一個瓷管d.套入火山灰一個(小頭朝里大頭朝外)e、套入瓷管兩個f、套入銷子g.套入壓緊螺絲并將其壓緊。③在放好瓷管火山灰進行緊固時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行緊固，以確保緊固到位,防止因火山灰未緊固到位發生回火事故。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度,防止熱偶絲因絞線造成損壞。
(3)在每次安裝熱偶時,測量好熱偶安裝孔深度.正確調節熱偶長度,把握好熱偶插入爐膛深度。經過幾年的經驗總結，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,直接影響著高溫熱偶的使用壽命。目前國內生產的氣化爐專用高溫熱偶，其材質有二硅化鉬(MoSi2)保護套管，剛玉(Al203)保護套管，以及碳化硅(SIC)保護套管等。由于三種材質的機械強度碳化硅(SiC)>剛玉(Al203)>二硅化鉬(MoSi2),綜合材質強度與成本考慮，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
　　在正常生產條件下，耐火磚表面有一層煤渣層，實際上渣層是動態的，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。在運行過程中還避免過氧的情況,氧氣波動后直接造成爐溫的波動,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。
　　在氣化爐運行過程中,經常會出現堵渣情況，為了進行熔渣,工藝操作人員會采取降低煤漿負荷,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,后續工段有時會出現突然降低負荷的現象,導致氣化爐內壓力迅速升高。在開停車的過程中由于更換燒嘴,會使冷空氣進入爐內，造成爐內溫度的急驟變化,在投料過程的短時間內,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,對工藝聯鎖系統適當改進,提高自動控制系統的正確性和可靠性,同時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
　　雖然氣化爐熱電偶使用周期較早期開車期間延長了很多，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。希望在不久的將來,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，延長使用時間,同時減輕勞動強度,節約企業費用。