從氣化爐高溫?zé)犭娕?/span>制造工藝、保護(hù)管的材質(zhì)、水煤漿氣化爐耐火磚、爐內(nèi)氣體、工藝操作及裝配等出發(fā),分析熱電偶損壞的原因。熱電偶安裝前需對(duì)熱電偶孔疏通,采用特殊定做的風(fēng)鎬,在一定溫度下疏通,可以控制沖擊力度,防止耐火磚損傷,減少工人勞動(dòng)強(qiáng)度,縮短疏通時(shí)間。對(duì)熱電偶密封結(jié)構(gòu)進(jìn)行研究,在不改變?cè)芊夥绞降幕A(chǔ)上,制做特殊的密封接頭,提高氣化爐熱電偶的可靠性,在密封填料損壞時(shí)可以控制氣化爐內(nèi)合成氣的噴出,減少因熱電偶故障造成的停車(chē)次數(shù),提高了企業(yè)經(jīng)濟(jì)效益。煤氣化作為潔凈煤技術(shù)的重要組成部分,具有龍頭地位。它將廉價(jià)的煤炭轉(zhuǎn)化成為清潔煤氣,既可用于生產(chǎn)化工產(chǎn)品,如合成氨、甲醇、二甲醚等,也可用 于煤的直接與間接液化、聯(lián)合循 環(huán)發(fā) 電(igcc)和以煤氣化為基礎(chǔ)的多聯(lián)產(chǎn)等領(lǐng)域。氣化爐是煤氣化的關(guān)鍵設(shè)備,準(zhǔn)確測(cè)量和控制氣化爐的溫度,對(duì)確保產(chǎn)品品質(zhì)及氣化爐安全、穩(wěn)定、和長(zhǎng)周期運(yùn)行尤為重要。氣化爐測(cè)溫?zé)犭娕荚诟邷、腐蝕、氧化、還原、急冷急熱、氧化-還原交變及某些強(qiáng)腐蝕性介質(zhì)環(huán)境中使用時(shí),其故障率相對(duì)較高,使用壽命相對(duì)較短。
1故障原因分析
a)保護(hù)管材料。國(guó)內(nèi)目前制造氣化爐熱電偶使用的高溫陶瓷保護(hù)管中含有sio2,fe,na,k等有害物質(zhì)。按國(guó)內(nèi)的jc/t509—1994熱電偶用熱保護(hù)管 標(biāo) 準(zhǔn),氣 密 性 標(biāo) 準(zhǔn) 在1.30kpa負(fù) 壓 下,10min內(nèi)壓降小于0.3kpa即為合格。在1 300~1 450℃的高溫,6.5~8.7mpa的高壓下,該保護(hù)管中所含的sio2在有還原性氣體h2和co存在時(shí),可還原出si。si附著在“b型熱電偶”含鉑的偶絲上后,可形成多種鉑的低熔點(diǎn)金屬間化合物,其中有一種是pt5si2,其熔點(diǎn)僅為830℃。這種化合物一旦形成,就會(huì)使“b型熱電偶絲”造成“氫脆”、“碳中毒”,而且會(huì)使熱電偶出現(xiàn)大幅度的漂移誤
差,使之失去工藝操作的參考價(jià)值。
b)金屬過(guò)渡與陶瓷管的結(jié)合。氣化爐熱電偶的前部為高溫陶瓷保護(hù)管(熱膨脹系數(shù)約為7.3×10-6),為了使之能安裝在耐高壓金屬制成的氣化爐爐體上,其后部必須有一個(gè)能和爐體法蘭密封結(jié)合在一起、由金屬制成的熱電偶法蘭(熱膨脹系數(shù)約為1.32×10-7)。將高溫陶瓷保護(hù)管和由金屬制成的熱電偶過(guò)渡保護(hù)管密封在一起,可防止合成氣中的h2和co進(jìn)入,這也是制造高溫高壓熱電偶的關(guān)鍵技術(shù)問(wèn)題。
c)耐火層的剪切。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(shù)不同,熱電偶經(jīng)常因各耐火層熱膨脹量不同出現(xiàn)的“剪切力”而損壞。這種因爐體結(jié)構(gòu)使熱電偶損壞的現(xiàn)象,己引起很多設(shè)計(jì)單位的重視。將熱電偶安裝孔設(shè)計(jì)成上下方向的橢圓形,熱電偶探頭部分與安裝孔壁之間留有5~8mm的間隙,可以減少“剪切力”的破壞。
d)爐渣影響。當(dāng)水煤漿氣化爐正常運(yùn)行時(shí),熱電偶保護(hù)管已粘滿(mǎn)爐渣。爐渣一方面使保護(hù)管的強(qiáng)度降低,另一方面這些呈熔融狀態(tài)的“附著物”布滿(mǎn)保護(hù)管的表面,當(dāng)出現(xiàn)氣化爐非正常開(kāi)、停車(chē)時(shí),由于“附著物”的熱膨脹系數(shù)與保護(hù)管不同,會(huì)使熱電偶保護(hù)管破碎而造成熱電偶損壞。
e)工藝操作。運(yùn)行過(guò)程中非正常停車(chē)的次數(shù)及降溫操作不規(guī)范。
f)熱電偶的裝配安裝。組裝時(shí)未嚴(yán)格執(zhí)行規(guī)程;密封件壓接用力過(guò)大造成密封件損壞失效,合成氣泄漏噴出;移動(dòng)或存放不當(dāng)使熱電偶損壞;熱電偶孔疏通不好,在安裝時(shí)與安裝孔中的凸起部分因擠壓使陶瓷保護(hù)管破碎。
2 熱電偶安裝孔疏通
氣化爐測(cè)溫?zé)犭娕歼\(yùn)行環(huán)境工況復(fù)雜,使用壽命較短。在高溫下,部分保護(hù)管外表已與爐渣等物質(zhì)發(fā)生共晶反應(yīng),生成多種低共熔物質(zhì),其硬度較大,熱電偶安裝孔經(jīng)常被爐渣堵死。為疏通熱電偶安裝孔,少數(shù)工廠投資十多萬(wàn)元人民幣購(gòu)買(mǎi)熱電偶孔疏通機(jī),但使用效果不好,大多工廠還是動(dòng)用鋼釬,一旦鋼釬打通,可以使用dn40mm鍍鋅管(各廠可根據(jù)實(shí)際情況使用)錘擊轉(zhuǎn)動(dòng)疏通,直至孔徑滿(mǎn)足安裝要求。疏通難度極大,某廠曾經(jīng)出現(xiàn)疏通一個(gè)熱電偶孔耗時(shí)7h的記錄。
采用具有沖擊力的工具應(yīng)該可以提高熱電偶孔的疏通效率,前提是要保證氣化爐內(nèi)具有一定的溫度(一般不低于800℃),疏通時(shí)不對(duì)爐內(nèi)耐火磚造成傷害。經(jīng)過(guò)對(duì)比,認(rèn)為某公司生產(chǎn)的風(fēng)鎬mo-4b體積小,質(zhì)量輕,工廠儀表空氣壓力(0.45mpa)滿(mǎn)足要求,沖擊力可以人工掌握,比較適合該廠要求。
采用風(fēng)鎬后,一般10min內(nèi)將熱電偶疏通,大大縮短了疏通時(shí)間,減少了氣化爐投料前期的準(zhǔn)備時(shí)間,減輕了勞動(dòng)強(qiáng)度,提高了工作效率。
3 熱電偶的防泄漏改造
3.1 熱電偶的密封
氣化爐熱電偶保護(hù)管 在6.5~8.7 mpa,1 300~1 450℃的高溫、高壓下,不僅要考慮材質(zhì)問(wèn)題,同時(shí)也應(yīng)考慮密封防泄漏問(wèn)題。除原始安裝外,使用單位在購(gòu)買(mǎi)熱電偶備件時(shí),一般不再購(gòu)買(mǎi)與工藝連接的法蘭、密封接頭、接線盒,熱偶等廠家必須提供的瓷環(huán)、密封件,而是由使用者自行裝配。熱電偶引出線較細(xì),一般為0.75mm,既要考慮與熱偶絲的絕緣,還要考慮密封對(duì)引線的損傷,一般采用柔性密封件。許多工廠都曾發(fā)生過(guò)氣化爐投料后升壓過(guò)程中,熱電偶因密封問(wèn)題出現(xiàn)的泄漏現(xiàn)象,并且泄漏量逐漸增大,帶壓堵漏無(wú)法進(jìn)行,被迫停車(chē)。該現(xiàn)象不僅影響到產(chǎn)量,還威脅到系統(tǒng)運(yùn)行安全。
高溫?zé)犭娕坚槍?duì)不同溫度范圍及被測(cè)介質(zhì)而采用不同的高強(qiáng)度耐磨保護(hù)管及表面改性措施,構(gòu)成耐磨段的復(fù)合管型實(shí)體化結(jié)構(gòu)。
高溫?zé)犭娕?/span>的用途
在某些特殊場(chǎng)合,如化工廠、冶煉廠、發(fā)電廠、水泥廠等,用普通熱電偶、熱電阻就極易損壞。因此,在這些場(chǎng)合就必須采用高溫?zé)犭娕迹ㄗ瑁T摕犭娕迹ㄗ瑁┨貏e適用硫化床、磨煤機(jī)出口,一次,二次風(fēng)煤及水泥行業(yè)測(cè)溫。高溫防腐熱電偶適用于各種生產(chǎn)過(guò)程中高溫、腐蝕性場(chǎng)合,廣泛應(yīng)用于石油工業(yè)、冶煉玻璃及陶瓷工業(yè)測(cè)溫。
高溫?zé)犭娕?/span>適用于復(fù)雜高溫環(huán)境,特別適用于高溫環(huán)境中,除了氧化及氧化腐蝕外,還存在較大的氣流、顆粒沖擊等環(huán)境中。
金屬保護(hù)管熱電偶使用溫度1350℃。非金屬保護(hù)管熱電偶可達(dá)1800℃。