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高温热电偶对煤气化炉温度的测量
点击次数:1065 发布时间:2016-07-25

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, 热偶孔的清理干净程度、 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, 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, 寻求的缩进值,以缓解气化炉内冲刷, 提高热偶使用寿命, 目前我厂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高温热偶, 其材质有二硅化钼 (MoSi2) 保护套管, 刚玉 (Al2O3) 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 (Al2O3) >二硅化钼 (MoSi2) , 综合材质强度与成本考虑, zui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zui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, zui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准确性和可靠性, 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。虽然我厂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。

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