热电偶在单体隧道窑炉中应用

摘要:文章对隧道窑焙烧煤矸石砖的工艺进行了简单介绍同时着重对隧道窑中应用的热电偶从材料选择到安装、维护进行了阐述。认为在超热焙烧条件下正确控制隧道窑内的焙烧温度是保证煤矸石砖烧制质量达标的关键因素。
       煤矿生产过程中产生的煤矸石堆积成矸石山若不治理极易形成滑坡和崩塌造成安全威胁同时其还存在占压土地、损坏地貌问题。矿区长期积存的煤矸石不利用是危害利用好了它又是有价值的资源。近年来常村煤矿采用单体隧道窑焙烧的方法制矸石砖不仅消化了积存的煤矸石还创造了财富、增加了收入、安排了就业收到了变废为宝的效果。但在单体隧道窑焙烧矸石砖时要特别注意把握隧道窑炉及其热电偶的相关技术要求。
1单体隧道窑的相关技术要求
       单体焙烧隧道窑一般长155m宽4.3m,可以运行33辆装砖坯的窑车。窑车长4700mm宽4300mm通常0车位为预备室,1-10车位是矸石砖坯的预热带,11-21车位是矸石砖坯的焙烧带,22-32车位是矸石砖的冷却带。
       隧道窑内墙由高温耐火砖砌筑、外墙由普通红砖砌筑。隧道窑顶由高温吊顶板(主要成分是硅铝酸盐)、吊钩、耐火棉普通水泥盖板组成。隧道窑底部由轨道、沙风槽组成矸石砖坯在隧道窑内烧制时的正常温度在950~1050℃之间温度监测点设在单体隧道窑体顶部的单数车位位置处。根据矸石砖坯烧结时“预热、烧结、冷却”的工作原理对热电偶在基数位置进行测点分布显示整体系统的温度变化情况。
       隧道窑焙烧工艺是目前我国利用煤矸石制空心砖技术,空心砖的抗压强度为16.2MPa吸水率为8.4%属全煤矸石制砖工艺。煤矸石既是制作坯体的材料,又是焙烧的燃料全过程做到了“制砖不用土烧砖不用煤”。由于超热焙烧条件下控制隧道窑焙烧温度是保证煤矸石砖烧制质量的关键因素。所以,对测温所使用的热电偶合理选材、正确安装和使用、维护是非常重要。
2热电偶材料的选择
       热电偶是温度测量仪表中常用的测温元件,它直接测量温度并把温度信号转换成热电动势信号,通过电气仪表(二次仪表)转换成被测介质的温度。热电偶通常和显示仪表、记录仪表及电子调节器配套使用。.
       矸石砖坯在隧道窑内焙烧变成煤矸石砖的过程中热电偶起着控制隧道窑温度催化矸石砖坯发生物理和化学反应的作用所以对烧制的质量起到关键的作用。.
2.1热电偶的工作原理
       热电偶的工作原理:当有两种不同的导体或半导体A和B组成一个回路其两端相互连接时,只要两结点处的温度不同-端称作热端另--端称作冷端回路中将产生一个电动势。该电动势的方向和大小与导体的材料及两接点的温度有关,而与热电偶的形状尺寸无关。
2.2热电偶对电极材料的基本要求
       热电偶主要由感温头、正感温线、负感温线和高温烤瓷保护管组成对于高温监测的仪器(热电偶)来说选择热电偶的材料和型号很关键这将直接影响到仪器的使用寿命和温度的正确性选好的仪器可以节约配件成本保证数据传输的正确性,可作为生产过程中监测和温度调节控制的主要参考依据,同时对产品质量的影响也起到关键性作用。材料要符合最高测温范围在1200℃以内导热性能要稳定不随时间而变化不易被氧化或腐蚀;电阻温度系数小导电率高此热小测温过程中产生热电势要大温度敏感性强数据正确的基本要求。
高温烤瓷管对热电偶电极材料起到保护作用,.寿命较长必须避免烤瓷管和其它硬物进行激烈碰撞。
3热电偶的安装维护
       热电阻的安装方法原则上从保证测温的正确性、安全性、维修方便三个方面来考虑。为避免测温元件损坏应保证其有足够的机械强度为保护感温元件不受磨损应加保护管等热电偶的安装部位还应考虑其拆装、维修、校验的足够空间和场地应能方便地拆装。
3.1热电偶的安装
       隧道窑安装热电偶时应坚持测温正确、安全可靠及维修方便的原则,而且不得影响窑车运行。因此热电偶的安装应用时要注意以下几点:
1)窑体测温点安装的热电偶可以使热电偶的测量端与自然烧结砖之间有充分的热交换,如果安装在阀门弯头及管道和设备的死角附近热电偶测量端和自然烧结砖的热交换就不能充分进行传输的数据就会出现偏差进而造成生产操作失误;
2)热电偶要从上向下垂直插入钢管超出窑顶钢管头部2~3cm即可。热电偶插的太深窑车运行时砖垛上部离窑顶太近时会碰坏热电偶测温头;热电偶插的太浅时,获取的测温数据会产生误差造成温度曲线显示的温度比窑体的实际烧结温度偏低。
3)热电偶安装在窑顶部因环境影响热电偶接线端会出现盐渣。高温时如烤瓷管上有一层白灰尘埃附在上面则热阻增加传导性能下降传输温度的数据比被测温度的数据真实性降低。因此,应定期清除热电偶接线端出现的盐渣,保持热电偶保护管外部的清洁，以减小误差。
3.2热电偶的线路连接
热电偶安装完成后如何接线也是关键,如果热电偶接线正确显示温度就正确,如果接线不正确,会起反作用。热电偶接线有正负极之分所以接线时要看清楚标识严格按照标识接线以保证热电偶在窑炉的测温过程中数据的正确性,以便对整个成品砖烧结过程进行有效的控制。
热电偶的接线应采用铜质导线因其与热电偶的材质相当局部热敏性误差小,可保证数据传输的真实性。
热电偶不得和动力电缆线装在同--根导管内,因为电缆产生的强电场会产生干扰造成数据误差影响传输数据的真实性。
在热电偶回路中接入第三种金属材料(如测量仪表等)时只要该材料两个接点的温度相同热电偶所产生的热电势将保持不变,即不受第三种金属接入回路中的影响。因此在热电偶测温时,可接入测量仪表测得热电动势后即可知道被测介质的温度。
3.3热电偶一般故障及处理
       单体隧道窑中安装的热电偶测温范围宽性能稳定测量精度高热电偶与内燃砖直接接触不受中间介质的影响热响应时间短。同时热电偶对温度变化反响灵活使用寿命长安装维护方便。如果热电势测得数据比实际数据小,说明是热电极或者绝缘子发生了故障应更换热电极或者绝缘子。
       如果热电偶的接线柱出现短路是由于使用时间过久接线柱的盖子没有盖好造成接线柱处积灰太多要定时检查清理清扫积灰。如果热电偶数据输出不稳定,主要是热电偶接线柱与电极接触不良将接线柱螺丝拧紧即可消除。