氣化爐測溫熱電偶的弊病及改善

摘要:在溫度測量系統中,最常用的就是熱電偶，氣化爐溫度測量利用了熱電偶特性,用特殊材料制成專用熱電偶進行測量,從而達到耐高溫、耐高壓和耐磨損的特性。通過分析氣化爐測溫熱電偶存在的問題,闡述其解決的方法和所采用的新型熱電偶的使用效果。
引言:煤化工年產50萬噸甲醇項目，是全省規模最大的“十一五”重點項目，該項目總投資28.5億元，設計年消耗煤炭127萬噸。在全國同等規模的煤化工建設項目中工期最短,較其他項目節省14個月時間;全國第一套殼牌氣化爐用于制甲醇，且一次投料試生產成功;在國內第一個在煤化工中使用國產大空分裝置;采用的干粉煤氣化技術使綜合能耗在目前國內煤制甲醇裝置中最低，且是世界上首套應用于大型甲醇生產裝置上獲得成功的潔凈煤氣化技術。
一、當前氣化爐測溫熱電偶存在的弊病
　　在氣化裝置中，溫度是直接反映氣化爐是否正常運行的最重要參數之一。因為氣化爐內各組分需要在一個嚴格的溫度控制范圍(1400~1600℃)內才能使碳轉化率高達99%以上。生成的合成氣進入氣化爐的激冷段，與激冷氣壓縮機送來的210℃合成氣混合，溫度由1500℃降至900℃，合成氣中夾帶的熔融飛灰也因溫度降低而固化。而后通過輸氣管、氣體返回室及冷卻器的其它換熱段進行余熱回收，最后從冷卻器底部出口排出，溫度降至340℃左右。所以對溫度進行準確的測量和嚴密的監控,對于提高生產效率、延長設備使用壽命、確保裝置安全生產、提升環保意識具有重大意義是所有煤化工生產企業首先要解決的問題。由于殼牌氣化爐高溫、高壓、強沖刷、溫度驟變的特殊工況，測溫熱電偶經常出現指示波動大、指示斷線、熱電偶接線盒處泄漏。結合裝置運行時出現的問題，當前使用的熱電偶存在如下弊病:
1.氣化爐發生非計劃停車時，氣化爐內會發生溫度和壓力的驟變，這對熱電偶的鎧裝層保護管的破壞相當嚴重，會導致爐內的H和CO直接進人熱電偶內部，使熱電偶絲產生“氫脆”和“碳中毒”，從而喪失測量溫度的能力。
2.熱電偶長時間處在高溫環境中，保護管受損嚴重,質地也變得脆弱，一旦需要更換其中一支溫度時，另外的幾支很可能因為檢修作業而損壞，因此只要更換一支熱電偶，其余的幾支就要全部換掉，更換成本較大。
3.爐內物料沖刷嚴重，氣化爐環形空間及內空間的熱電偶都需要繞成圓形，通過固定夾板將多支熱電偶壓緊，如果熱電偶的強度和抗熱振性不強，或者固定夾板的螺絲沒有緊固，再者就是固定支點過少，都會導致熱電偶在極短的時間內便被磨斷或沖折。另外在用夾板固定熱電偶時，由于多支熱電偶共用一個支點和夾板，若是螺絲緊固過緊，很容易導致熱電偶被壓斷，使用壽命自然下降。
4.氣化爐內部壓力較大(≈4.0Mpa)，高溫腐蝕性氣體極易發生泄漏，給安全生產帶來了極大的隱患。
5.由于氣化爐環形空間及內空間的溫度都是多點測量、雙支測量，雙路傳輸(分別去DCS和ESD系統)，參與重要聯鎖。而當前使用的熱電偶外部緊固是通過多孔填料進行壓緊密封，密封力度過大，容易使安裝的溫度全部斷掉，而用力過小，開車運行后高溫合成氣就會泄漏，此時只能將安裝的熱電偶全部剪掉，進行帶壓堵漏。這樣就導致-一個漏點毀掉多支溫度，導致生產上存在安全隱患。
二、氣化爐專用測溫熱電偶必備的性能
1.耐高溫，在1400~1600℃的高溫下能正常穩定的工作。
2.耐高壓，能承受2.5~8.7MPa的高壓而不被損壞。
3.耐腐蝕，能同時抵抗氧化性和還原性氣體的雙重腐蝕。
4.抗沖刷，具有一定的機械強度和可調整的插入長度，能抵抗物料、煤灰的長期沖刷。
5.壽命長，所使用的熱電偶能保證長時間的連續工作，減少“非計劃停車”。
三、氣化爐測溫熱電偶泄漏的原因
　　氣化爐熱電偶保護管在6.5~8.7Mpa,1400~1600℃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。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。在長周期運行中，熱電偶經常出現泄漏，分析原因如下:
1.瓷環、密封填料質量較差，在旋緊時壓碎，造成高壓合成氣吹出。
2.壓緊管多次使用造成變形，長度減少，壓緊接頭.旋到根部不能起到壓緊作用，致使填料周邊有空隙。一旦出現泄漏，會逐步將填料、瓷環吹凈，造成合成氣從密封孔徑內噴出。該氣體溫度較高且為有毒、有害氣體,無法堵漏，氣化爐被迫停運。
四、氣化爐專用多點熱電偶的特點及效果
　　氣化爐專用多點熱電偶，包括多個測溫芯體、四氟屏蔽導線、冷端保護套以及法，每個測溫芯體分別連接各自的四氟屏蔽導線，且在測溫芯體與四氟屏蔽導線連接處套裝有冷端保護套，冷端保護套內灌裝有高溫密封膠，法蘭上制有與測溫芯體數量相同的通過孔，每個測溫芯體分別穿過各自的通過孔，其在測溫芯體的外壁套裝一密封螺栓，該密封螺栓的下部與通過孔嚙合連接，該密封螺栓的上部內壁與測溫芯體外壁之間的測溫芯體.上套裝--石墨密封墊以及壓環，并通過密封螺栓上方測溫芯體上套裝的卡套螺栓與密封螺栓嚙合連接壓緊石墨密封墊。本實用新型拆裝方便、密封性能好、使用壽命長、運行可靠性高、安全性好、成本較低。