高溫熱電偶

高溫熱電偶的詳細介紹

從氣化爐高溫熱電偶制造工藝、保護管的材質、水煤漿氣化爐耐火磚、爐內氣體、工藝操作及裝配等出發，分析熱電偶損壞的原因。熱電偶安裝前需對熱電偶孔疏通，采用特殊定做的風鎬，在一定溫度下疏通，可以控制沖擊力度，防止耐火磚損傷，減少工人勞動強度，縮短疏通時間。對熱電偶密封結構進行研究，在不改變原密封方式的基礎上，制做特殊的密封接頭，提高氣化爐熱電偶的可靠性，在密封填料損壞時可以控制氣化爐內合成氣的噴出，減少因熱電偶故障造成的停車次數，提高了企業經濟效益。
煤氣化作為潔凈煤技術的重要組成部分，具有龍頭地位。它將廉價的煤炭轉化成為清潔煤氣，既可用于生產化工產品，如合成氨、甲醇、二甲醚等，也可用 于煤的直接與間接液化、聯合循 環發 電（ｉｇｃｃ）和以煤氣化為基礎的多聯產等領域。氣化爐是煤氣化的關鍵設備，準確測量和控制氣化爐的溫度，對確保產品品質及氣化爐安全、穩定、高效和長周期運行尤為重要。氣化爐測溫熱電偶在高溫、腐蝕、氧化、還原、急冷急熱、氧化－還原交變及某些強腐蝕性介質環境中使用時，其故障率相對較高，使用壽命相對較短。
１故障原因分析
ａ）保護管材料。國內目前制造氣化爐熱電偶使用的高溫陶瓷保護管中含有ｓｉｏ２，ｆｅ，ｎａ，ｋ等有害物質。按國內的ｊｃ／ｔ５０９—１９９４熱電偶用熱保護管 標 準，氣 密 性 標 準 在１．３０ｋｐａ負 壓 下，１０ｍｉｎ內壓降小于０．３ｋｐａ即為合格。在１ ３００～１ ４５０℃的高溫，６．５～８．７ｍｐａ的高壓下，該保護管中所含的ｓｉｏ２在有還原性氣體ｈ２和ｃｏ存在時，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金屬間化合物，其中有一種是ｐｔ５ｓｉ２，其熔點僅為８３０℃。這種化合物一旦形成，就會使“ｂ型熱電偶絲”造成“氫脆”、“碳中毒”，而且會使熱電偶出現大幅度的漂移誤
差，使之失去工藝操作的參考價值。
ｂ）金屬過渡與陶瓷管的結合。氣化爐熱電偶的前部為高溫陶瓷保護管（熱膨脹系數約為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，其后部必須有一個能和爐體法蘭密封結合在一起、由金屬制成的熱電偶法蘭（熱膨脹系數約為１．３２×１０－７）。將高溫陶瓷保護管和由金屬制成的熱電偶過渡保護管密封在一起，可防止合成氣中的ｈ２和ｃｏ進入，這也是制造高溫高壓熱電偶的關鍵技術問題。
ｃ）耐火層的剪切。熱電偶從氣化爐外壁，經殼體、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不同，熱電偶經常因各耐火層熱膨脹量不同出現的“剪切力”而損壞。這種因爐體結構使熱電偶損壞的現象，己引起很多設計單位的重視。將熱電偶安裝孔設計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。當水煤漿氣化爐正常運行時，熱電偶保護管已粘滿爐渣。爐渣一方面使保護管的強度降低，另一方面這些呈熔融狀態的“附著物”布滿保護管的表面，當出現氣化爐非正常開、停車時，由于“附著物”的熱膨脹系數與保護管不同，會使熱電偶保護管破碎而造成熱電偶損壞。
ｅ）工藝操作。運行過程中非正常停車的次數及降溫操作不規范。
ｆ）熱電偶的裝配安裝。組裝時未嚴格執行規程；密封件壓接用力過大造成密封件損壞失效，合成氣泄漏噴出；移動或存放不當使熱電偶損壞；熱電偶孔疏通不好，在安裝時與安裝孔中的凸起部分因擠壓使陶瓷保護管破碎。
高溫熱電偶的用途

在某些特殊場合，如化工廠、冶煉廠、發電廠、水泥廠等，用普通熱電偶、熱電阻就極易損壞。因此，在這些場合就必須采用高溫熱電偶（阻）。該熱電偶（阻）特別適用硫化床、磨煤機出口，一次，二次風煤及水泥行業測溫。高溫防腐熱電偶適用于各種生產過程中高溫、腐蝕性場合，廣泛應用于石油工業、冶煉玻璃及陶瓷工業測溫。

２ 熱電偶安裝孔疏通
氣化爐測溫熱電偶運行環境工況復雜，使用壽命較短。在高溫下，部分保護管外表已與爐渣等物質發生共晶反應，生成多種低共熔物質，其硬度較大，熱電偶安裝孔經常被爐渣堵死。為疏通熱電偶安裝孔，少數工廠投資十多萬元人民幣購買熱電偶孔疏通機，但使用效果不好，大多工廠還是動用鋼釬，一旦鋼釬打通，可以使用ｄｎ４０ｍｍ鍍鋅管（各廠可根據實際情況使用）錘擊轉動疏通，直至孔徑滿足安裝要求。疏通難度極大，某廠曾經出現疏通一個熱電偶孔耗時７ｈ的記錄。
采用具有沖擊力的工具應該可以提高熱電偶孔的疏通效率，前提是要保證氣化爐內具有一定的溫度（一般不低于８００℃），疏通時不對爐內耐火磚造成傷害。經過對比，認為某公司生產的風鎬ｍｏ－４ｂ體積小，質量輕，工廠儀表空氣壓力（０．４５ｍｐａ）滿足要求，沖擊力可以人工掌握，比較適合該廠要求。
采用風鎬后，一般１０ｍｉｎ內將熱電偶疏通，大大縮短了疏通時間，減少了氣化爐投料前期的準備時間，減輕了勞動強度，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
氣化爐熱電偶保護管 在６．５～８．７ ｍｐａ，１ ３００～１ ４５０℃的高溫、高壓下，不僅要考慮材質問題，同時也應考慮密封防泄漏問題。除原始安裝外，使用單位在購買熱電偶備件時，一般不再購買與工藝連接的法蘭、密封接頭、接線盒，熱偶等廠家必須提供的瓷環、密封件，而是由使用者自行裝配。熱電偶引出線較細，一般為０．７５ｍｍ，既要考慮與熱偶絲的絕緣，還要考慮密封對引線的損傷，一般采用柔性密封件。許多工廠都曾發生過氣化爐投料后升壓過程中，熱電偶因密封問題出現的泄漏現象，并且泄漏量逐漸增大，帶壓堵漏無法進行，被迫停車。該現象不僅影響到產量，還威脅到系統運行安全。
高溫熱電偶針對不同溫度范圍及被測介質而采用不同的高強度耐磨保護管及表面改性措施，構成耐磨段的復合管型實體化結構。

高溫熱電偶適用于復雜高溫環境，特別適用于高溫環境中，除了氧化及氧化腐蝕外，還存在較大的氣流、顆粒沖擊等環境中。

金屬保護管熱電偶使用溫度1350℃。非金屬保護管熱電偶可達1800℃