气化炉测温热电偶的弊病及改善

摘要:在温度测量系统中,最常用的就是热电偶，气化炉温度测量利用了热电偶特性,用特殊材料制成专用热电偶进行测量,从而达到耐高温、耐高压和耐磨损的特性。通过分析气化炉测温热电偶存在的问题,阐述其解决的方法和所采用的新型热电偶的使用效果。
引言:煤化工年产50万吨甲醇项目，是全省规模最大的“十一五”重点项目，该项目总投资28.5亿元，设计年消耗煤炭127万吨。在全国同等规模的煤化工建设项目中工期最短,较其他项目节省14个月时间;全国第一套壳牌气化炉用于制甲醇，且一次投料试生产成功;在国内第一个在煤化工中使用国产大空分装置;采用的干粉煤气化技术使综合能耗在目前国内煤制甲醇装置中最低，且是世界上首套应用于大型甲醇生产装置上获得成功的洁净煤气化技术。
一、当前气化炉测温热电偶存在的弊病
　　在气化装置中，温度是直接反映气化炉是否正常运行的最重要参数之一。因为气化炉内各组分需要在一个严格的温度控制范围(1400~1600℃)内才能使碳转化率高达99%以上。生成的合成气进入气化炉的激冷段，与激冷气压缩机送来的210℃合成气混合，温度由1500℃降至900℃，合成气中夹带的熔融飞灰也因温度降低而固化。而后通过输气管、气体返回室及冷却器的其它换热段进行余热回收，最后从冷却器底部出口排出，温度降至340℃左右。所以对温度进行准确的测量和严密的监控,对于提高生产效率、延长设备使用寿命、确保装置安全生产、提升环保意识具有重大意义是所有煤化工生产企业首先要解决的问题。由于壳牌气化炉高温、高压、强冲刷、温度骤变的特殊工况，测温热电偶经常出现指示波动大、指示断线、热电偶接线盒处泄漏。结合装置运行时出现的问题，当前使用的热电偶存在如下弊病:
1.气化炉发生非计划停车时，气化炉内会发生温度和压力的骤变，这对热电偶的铠装层保护管的破坏相当严重，会导致炉内的H和CO直接进人热电偶内部，使热电偶丝产生“氢脆”和“碳中毒”，从而丧失测量温度的能力。
2.热电偶长时间处在高温环境中，保护管受损严重,质地也变得脆弱，一旦需要更换其中一支温度时，另外的几支很可能因为检修作业而损坏，因此只要更换一支热电偶，其余的几支就要全部换掉，更换成本较大。
3.炉内物料冲刷严重，气化炉环形空间及内空间的热电偶都需要绕成圆形，通过固定夹板将多支热电偶压紧，如果热电偶的强度和抗热振性不强，或者固定夹板的螺丝没有紧固，再者就是固定支点过少，都会导致热电偶在极短的时间内便被磨断或冲折。另外在用夹板固定热电偶时，由于多支热电偶共用一个支点和夹板，若是螺丝紧固过紧，很容易导致热电偶被压断，使用寿命自然下降。
4.气化炉内部压力较大(≈4.0Mpa)，高温腐蚀性气体极易发生泄漏，给安全生产带来了极大的隐患。
5.由于气化炉环形空间及内空间的温度都是多点测量、双支测量，双路传输(分别去DCS和ESD系统)，参与重要联锁。而当前使用的热电偶外部紧固是通过多孔填料进行压紧密封，密封力度过大，容易使安装的温度全部断掉，而用力过小，开车运行后高温合成气就会泄漏，此时只能将安装的热电偶全部剪掉，进行带压堵漏。这样就导致-一个漏点毁掉多支温度，导致生产上存在安全隐患。
二、气化炉专用测温热电偶必备的性能
1.耐高温，在1400~1600℃的高温下能正常稳定的工作。
2.耐高压，能承受2.5~8.7MPa的高压而不被损坏。
3.耐腐蚀，能同时抵抗氧化性和还原性气体的双重腐蚀。
4.抗冲刷，具有一定的机械强度和可调整的插入长度，能抵抗物料、煤灰的长期冲刷。
5.寿命长，所使用的热电偶能保证长时间的连续工作，减少“非计划停车”。
三、气化炉测温热电偶泄漏的原因
　　气化炉热电偶保护管在6.5~8.7Mpa,1400~1600℃的高温、高压下，不仅要考虑材质问题,同时也应考虑密封防泄漏问题。使用单位在购买热电偶备件时，一般不再购买与工艺连接的法兰、密封接头、接线盒，热偶等厂家必须提供的瓷环、密封件，而是由使用者自行装配。在长周期运行中，热电偶经常出现泄漏，分析原因如下:
1.瓷环、密封填料质量较差，在旋紧时压碎，造成高压合成气吹出。
2.压紧管多次使用造成变形，长度减少，压紧接头.旋到根部不能起到压紧作用，致使填料周边有空隙。一旦出现泄漏，会逐步将填料、瓷环吹净，造成合成气从密封孔径内喷出。该气体温度较高且为有毒、有害气体,无法堵漏，气化炉被迫停运。
四、气化炉专用多点热电偶的特点及效果
　　气化炉专用多点热电偶，包括多个测温芯体、四氟屏蔽导线、冷端保护套以及法，每个测温芯体分别连接各自的四氟屏蔽导线，且在测温芯体与四氟屏蔽导线连接处套装有冷端保护套，冷端保护套内灌装有高温密封胶，法兰上制有与测温芯体数量相同的通过孔，每个测温芯体分别穿过各自的通过孔，其在测温芯体的外壁套装一密封螺栓，该密封螺栓的下部与通过孔啮合连接，该密封螺栓的上部内壁与测温芯体外壁之间的测温芯体.上套装--石墨密封垫以及压环，并通过密封螺栓上方测温芯体上套装的卡套螺栓与密封螺栓啮合连接压紧石墨密封垫。本实用新型拆装方便、密封性能好、使用寿命长、运行可靠性高、安全性好、成本较低。