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(zhì)、水煤漿氣化爐耐火磚、爐內(nèi)氣體、工藝操作及裝配等出發(fā)，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(jié)構(gòu)進行研究，在不改變原密封方式的基礎(chǔ)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(nèi)合成氣的噴出，減少因熱電偶故障造成的停車次數(shù)，提高了企業(yè)經(jīng)濟效益。
煤氣化作為潔凈煤技術(shù)的重要組成部分，具有龍頭地位。它將廉價的煤炭轉(zhuǎn)化成為清潔煤氣，既可用于生產(chǎn)化工產(chǎn)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(lián)合循 環(huán)發(fā) 電（ｉｇｃｃ）和以煤氣化為基礎(chǔ)的多聯(lián)產(chǎn)等領(lǐng)域。氣化爐是煤氣化的關(guān)鍵設(shè)備，準確測量和控制氣化爐的溫度，對確保產(chǎn)品品質(zhì)及氣化爐安全、穩(wěn)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(zhì)環(huán)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(nèi)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(zhì)。按國內(nèi)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(nèi)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(xiàn)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(jié)合。氣化爐熱電偶的前部為高溫陶瓷保護管（熱膨脹系數(shù)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(jié)合在一起、由金屬制成的熱電偶法蘭（熱膨脹系數(shù)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(guān)鍵技術(shù)問題。
ｃ）耐火層的剪切。熱電偶從氣化爐外壁，經(jīng)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(shù)不同，熱電偶經(jīng)常因各耐火層熱膨脹量不同出現(xiàn)的“剪切力”而損壞。這種因爐體結(jié)構(gòu)使熱電偶損壞的現(xiàn)象，己引起很多設(shè)計單位的重視。將熱電偶安裝孔設(shè)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(tài)的“附著物”布滿保護管的表面，當出現(xiàn)氣化爐非正常開、停車時，由于“附著物”的熱膨脹系數(shù)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(shù)及降溫操作不規(guī)范。
ｆ）熱電偶的裝配安裝。組裝時未嚴格執(zhí)行規(guī)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(fā)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(yè)測溫。高溫防腐熱電偶適用于各種生產(chǎn)過程中高溫、腐蝕性場合，廣泛應(yīng)用于石油工業(yè)、冶煉玻璃及陶瓷工業(yè)測溫。

２ 熱電偶安裝孔疏通
氣化爐測溫熱電偶運行環(huán)境工況復(fù)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(zhì)發(fā)生共晶反應(yīng)，生成多種低共熔物質(zhì)，其硬度較大，熱電偶安裝孔經(jīng)常被爐渣堵死。為疏通熱電偶安裝孔，少數(shù)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(jù)實際情況使用）錘擊轉(zhuǎn)動疏通，直至孔徑滿足安裝要求。疏通難度極大，某廠曾經(jīng)出現(xiàn)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(yīng)該可以提高熱電偶孔的疏通效率，前提是要保證氣化爐內(nèi)具有一定的溫度（一般不低于８００℃），疏通時不對爐內(nèi)耐火磚造成傷害。經(jīng)過對比，認為某公司生產(chǎn)的風鎬ｍｏ－４ｂ體積小，質(zhì)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(nèi)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(zhì)問題，同時也應(yīng)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(huán)、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(fā)生過氣化爐投料后升壓過程中，熱電偶因密封問題出現(xiàn)的泄漏現(xiàn)象，并且泄漏量逐漸增大，帶壓堵漏無法進行，被迫停車。該現(xiàn)象不僅影響到產(chǎn)量，還威脅到系統(tǒng)運行安全。
高溫熱電偶針對不同溫度范圍及被測介質(zhì)而采用不同的高強度耐磨保護管及表面改性措施，構(gòu)成耐磨段的復(fù)合管型實體化結(jié)構(gòu)。

高溫熱電偶適用于復(fù)雜高溫環(huán)境，特別適用于高溫環(huán)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(huán)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℃