1、概述
在氣化爐運行過程中, 氣化爐爐膛溫度是非常重要的工藝參數, 對氣化爐的安全穩定效益運行具有極其重要的作用, 是爐膛溫度的直接工藝反映, 氣化溫度控制的好壞, 將直接影響著氣化爐爐襯的壽命長短, 從而影響裝置的長周期運行, 所以氣化爐溫度是氣化爐控制的重要指標, 對氣化爐安全, 長周期平穩運行也起著重要的作用。所以對氣化爐溫度的準確測量至關重要。榆林甲醇廠用 “鉑銠30-鉑銠6” (B型) 高溫熱電偶對煤氣化爐溫度進行測量。
2、高溫熱偶使用過程存在問題
榆林甲醇廠氣化裝置采用德士古高溫氣流床氣化爐, 08年氣化爐投運至2013年底, 高溫熱偶故障率高使用壽命低, 消耗有200多支, 費用約400萬元。由于高溫熱偶使用壽命短, 導致每次停車必須更換高溫熱偶, 在氣化爐溫低于600℃的情況下更換高溫熱偶, 極易造成爐膛耐火磚的損壞, 給公司造成更大的損失, 具體故障原因有以下幾個方面。
2.1氣化爐熱電偶的前部為高溫陶瓷保護管, 由于高溫陶瓷耐高溫但不耐敲擊, 在氣化爐開停車期間受到高壓爐渣的沖擊、 沖刷導致破碎。
2.2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不同出現的擠壓力而損壞。
2.3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的損壞。
2.4在高溫熱偶的拆裝過程中, 熱偶孔的清理干凈程度、 拆卸爐溫條件、 安裝爐溫條件、 安裝熱偶時注意的密封細節、 熱偶伸縮長度要求等, 直接影響到高溫熱偶的使用壽命和安全運行。
3 提升高溫熱偶使用壽命, 減少故障率
3.1使用專業工具, 制定相關操作法, 進行標準化作業
(1)拆高溫熱電偶, 疏通熱偶安裝孔必須在氣化爐溫度不低于800℃時, 制作鋼釬, 鋼釬打通后, 用DN40mm的不銹鋼管錘擊轉動疏通, 直至孔徑滿足安裝要求。
(2)密封組件安裝。①將熱偶和熱偶管進行連接, 連接時應先安裝鎖緊卡套, 再將熱偶和熱偶連接管進行連接, 將熱偶的長度調整至測量長度, 并將鎖緊卡套緊固防止熱偶長度再 發生變化。②熱偶長度調整好后按照以下順序安裝其他附件: a、 套入鋁墊片 b、 套入安裝接頭并緊固 c、 套入一個瓷管 d、 套入火山灰一個 (小頭朝里大頭朝外) e、 套入瓷管兩個 f、 套入銷子 g、 套入壓緊螺絲并將其壓緊。③在放好瓷管火山灰進行緊固時應將熱偶放置于熱偶口內, 并對角帶上螺絲后對壓緊螺帽進行緊固, 以確保緊固到位, 防止因火山灰未緊固到位發生回火事故。④在壓緊螺帽緊固好以后不可再用扳手擰轉接頭或調整熱偶的長度, 防止熱偶絲因絞線造成損壞。
(3) 在每次安裝熱偶時, 測量好熱偶安裝孔深度, 調節熱偶長度, 把握好熱偶插入爐膛深度。經過幾年的經驗總結,在保證熱電偶偶可靠指示溫度的前提下, 尋求的縮進值,以緩解氣化爐內沖刷, 提高熱偶使用壽命, 目前我廠高溫熱偶安裝保護套管內縮15~20mm。
3.2科學選擇熱電偶, 減小沖刷
限制高溫熱偶使用壽命的主要部件是保護套管, 保護套管的選材及加工工藝, 直接影響著高溫熱偶的使用壽命。目前國內生產的氣化爐高溫熱偶, 其材質有二硅化鉬 (MoSi2) 保護套管, 剛玉 (Al2O3) 保護套管, 以及碳化硅 (SiC) 保護套管等。由于三種材質的機械強度碳化硅 (SiC) >剛玉 (Al2O3) >二硅化鉬 (MoSi2) , 綜合材質強度與成本考慮, zui終選擇剛玉套管, 可以適當的提高熱偶的使用壽命。
3.3工藝人員精心操作, 嚴格控制爐溫
在正常生產條件下, 耐火磚表面有一層煤渣層, 實際上渣層是動態的, 溫度低渣層較厚, 溫度高渣層較薄, 適當厚的渣層可以減緩高溫氣體和熔渣的沖刷。在運行過程中還避免過氧的情況, 氧氣波動后直接造成爐溫的波動, 氧氣突然升高后, 造成爐溫突然升高, 高溫熱偶由于熱脹冷縮的應力作用, 保護套管迅速膨脹, 很容易造成破損, 導致zui終熱偶損壞。
在氣化爐運行過程中, 經常會出現堵渣情況, 為了進行熔渣, 工藝操作人員會采取降低煤漿負荷, 相對提高氧氣煤漿比例, 使得氣化爐爐溫升高, 從而達到熔渣的目的; 同時, 后續工段有時會出現突然降低負荷的現象, 導致氣化爐內壓力迅速升高。在開停車的過程中由于更換燒嘴, 會使冷空氣進入爐內,造成爐內溫度的急驟變化, 在投料過程的短時間內, 爐內溫度升得比較快。
這些因素都是導致氣化爐高溫熱偶受到強烈沖擊, zui終損壞的重要原因。為了提高氣化爐運行的安全穩定, 對工藝聯鎖系統適當改進, 提高自動控制系統的準確性和可靠性, 同時提高工藝人員的操作水平, 將工藝參數控制的更加穩定、 安全。雖然我廠氣化爐熱電偶使用周期較早期開車期間延長了很多, 但目前用熱電偶水煤漿氣化爐溫度仍然是一項世界性的難題, 國內許多科研機構也在研發。希望在不久的將來, 有更好的特殊材料應用于保護套管的制造, 提高熱電偶的整體性能, 延長使用時間, 同時減輕勞動強度, 節約企業費用。
高溫防腐熱電偶 隔爆熱電偶 鎧裝熱電偶 耐磨熱電偶