高温热电偶对煤气化炉温度的测量

摘要:用高温热电偶测量煤气化炉温度,高温热偶的使用寿命及稳定准确测量能是工艺操作人员及时准确地掌握炉内温度状况，确保生产安全的重要保证。
1概述
　　在气化炉运行过程中,气化炉炉膛温度是非常重要的工艺参数，对气化炉的安全稳定效益运行具有极其重要的作用,是炉膛温度的直接工艺反映,气化温度控制的好坏，将直接影响着气化炉炉衬的寿命长短,从而影响装置的长周期运行,所以气化炉温度是气化炉控制的重要指标，对气化炉安全,长周期平稳运行也起着重要的作用。所以对气化炉温度的准确测量至关重要。榆林甲醇厂用“铂铑30-铂铑6"(B型)高温热电偶对煤气化炉温度进行测量。
2高温热偶使用过程存在问题
　　榆林甲醇厂气化装置采用德士古高温气流床气化炉,08年气化炉投运至2013年底，高温热偶故障率高使用寿命低,消耗有200多支,费用约400万元。由于高温热偶使用寿命短,导致每次停车必须更换高温热偶，在气化炉温低于600℃的情况下更换高温热偶，极易造成炉膛耐火砖的损坏,给公司造成更大的损失，具体故障原因有以下几个方面。
2.1气化炉热电偶的前部为高温陶瓷保护管,由于高温陶瓷耐高温但不耐敲击，在气化炉开停车期间受到高压炉渣的冲击、冲刷导致破碎。
2.2热电偶从气化炉外壁,经壳体、隔热层、三层耐火砖插入燃烧室,由于各耐火材料的热膨胀系数不同,热电偶经常因各耐火层热膨胀不同出现的挤压力而损坏。
2.3当水煤浆气化炉正常运行时,热电偶保护管已粘满炉渣。炉渣一方面使保护管的强度降低,另一方面这些呈熔融状态的附着物布满保护管的表面，当出现气化炉非正常开、停车时，由于附着物的热膨胀系数与保护管不同,会使热电偶保护管破碎而造成热电偶的损坏。
2.4在高温热偶的拆装过程中,热偶孔的清理千净程度、拆卸炉温条件、安装炉温条件、安装热偶时注意的密封细节、热偶伸缩长度要求等，直接影响到高温热偶的使用寿命和安全.运行。
3提升高温热偶使用寿命,减少故障率
3.1使用专业工具,制定相关操作法,进行标准化作业
(1)拆高温热电偶,疏通热偶安装孔必须在气化炉温度不低于800℃时,制作专用钢钎,钢钎打通后,用DN40mm的不锈钢管锤击转动疏通,直至孔径满足安装要求。
(2)密封组件安装。①将热偶和热偶管进行连接,连接时应先安装锁紧卡套,再将热偶和热偶连接管进行连接,将热偶的长度调整至测量长度,并将锁紧卡套紧固防止热偶长度再发生变化。②热偶长度调整好后按照以下顺序安装其他附件:a、套入铝垫片b.套入安装接头并紧固c.套入-一个瓷管d.套入火山灰一个(小头朝里大头朝外)e、套入瓷管两个f、套入销子g.套入压紧螺丝并将其压紧。③在放好瓷管火山灰进行紧固时应将热偶放置于热偶口内,并对角带上螺丝后对压紧螺帽进行紧固，以确保紧固到位,防止因火山灰未紧固到位发生回火事故。④在压紧螺帽紧固好以后不可再用扳手拧转接头或调整热偶的长度,防止热偶丝因绞线造成损坏。
(3)在每次安装热偶时,测量好热偶安装孔深度.正确调节热偶长度,把握好热偶插入炉膛深度。经过几年的经验总结，在保证热电偶偶可靠指示温度的前提下，寻求最佳的缩进值，以缓解气化炉内冲刷，提高热偶使用寿命，目前高温热偶安装保护套管内缩15~20mm。
3.2科学选择热电偶,减小冲刷
　　限制高温热偶使用寿命的主要部件是保护套管,保护套管的选材及加工工艺,直接影响着高温热偶的使用寿命。目前国内生产的气化炉专用高温热偶，其材质有二硅化钼(MoSi2)保护套管，刚玉(Al203)保护套管，以及碳化硅(SIC)保护套管等。由于三种材质的机械强度碳化硅(SiC)>刚玉(Al203)>二硅化钼(MoSi2),综合材质强度与成本考虑，最终选择刚玉套管，可以适当的提高热偶的使用寿命。
3.3工艺人员精心操作，严格控制炉温
　　在正常生产条件下，耐火砖表面有一层煤渣层，实际上渣层是动态的，温度低渣层较厚,温度高渣层较薄，适当厚的渣层可以减缓高温气体和熔渣的冲刷。在运行过程中还避免过氧的情况,氧气波动后直接造成炉温的波动,氧气突然升高后,造成炉温突然升高,高温热偶由于热胀冷缩的应力作用,保护套管迅速膨胀，很容易造成破损,导致最终热偶损坏。
　　在气化炉运行过程中,经常会出现堵渣情况，为了进行熔渣,工艺操作人员会采取降低煤浆负荷,相对提高氧气煤浆比例，使得气化炉炉温升高，从而达到熔渣的目的;同时,后续工段有时会出现突然降低负荷的现象,导致气化炉内压力迅速升高。在开停车的过程中由于更换烧嘴,会使冷空气进入炉内，造成炉内温度的急骤变化,在投料过程的短时间内,炉内温度升得比较快。
这些因素都是导致气化炉高温热偶受到强烈冲击，最终损坏的重要原因。为了提高气化炉运行的安全稳定,对工艺联锁系统适当改进,提高自动控制系统的正确性和可靠性,同时提高工艺人员的操作水平,将工艺参数控制的更加稳定、安全。
4结语
　　虽然气化炉热电偶使用周期较早期开车期间延长了很多，但目前用热电偶水煤浆气化炉温度仍然是一项世界性的难题，国内许多科研机构也在研发。希望在不久的将来,有更好的特殊材料应用于保护套管的制造,提高热电偶的整体性能，延长使用时间,同时减轻劳动强度,节约企业费用。