循环流化床锅炉床温热电偶易损原因分析及应对措施

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摘要：通过对锅炉热电偶的改造，实现经济和安全效益的双赢。 

关键词：锅炉、热电偶、高铬铁套管、耐磨。  一、引言：  随着社会的发展和进步，我国对于环保方面的要求也进一步严格。我公司的锅炉采用的是循环流化床燃烧技术，其在节约能源、调节负荷、控制污染及燃料适应性等方面具有非常突出的优点。我厂的锅炉系统一直运行稳定。但是，由于循环流化床锅炉特殊的燃烧方式，易损件的磨损问题尤其是炉床测温热电偶的经常性损坏一直是影响其长期安全运行的重要因素。  二、损坏原因分析：  循环流化床锅炉在燃烧过程中，炉内床料在烟气携带下沿着炉膛上升，经炉膛上部出口进入分离器，然后在分离器中进行气、固两相分离，之后烟气经炉膛上部出口，进入锅炉尾部烟道；同时，分离出来的固体粒子，经回料阀再次返回到炉膛下部。在循环流化床锅炉的整个运行过程中，含有燃料、燃料灰、石灰石及其反应产物的固体床料，在炉膛-分离器-料阀-炉膛这一封闭循环回路里处于不停的高温循环流动中，并在炉内900℃左右的高温中进行高效率燃烧及脱硫反应。床料除在这一回路中作外循环流动外，其在重力作用下，还在炉内不断地进行着内循环流动。经过长期冲刷，安装在炉膛四周的16支测温热电偶，在炉内燃料的整个循环过程中造成不同程度磨损，同时煤粉燃烧过程中产生的h2s、so2、nh3、co2等强腐蚀性气体，也是造成热电偶损坏的重要因素，均给装置生产带来了安全隐患。  综上所述，热电偶保护套管在上述炉内所处环境下主要受到的危害有：机械物理的摩擦损坏；高温下材料的硬度和韧性降低；强腐蚀气体的氧化或硫化严重。  三、改造前状况：  在改造前我厂所用热电偶为wrnk-331mn型，高铬衬管为直径45mm，壁厚5mm敞口套管，对裸露的测量端保护不够， 其套管在此环境中易受腐蚀，变细，弯曲，断裂，套管一旦断裂后热偶芯极易损坏（经过我们的调查检修发现，套管弯曲是导致热电偶损坏的最主要原因，约占总损毁量的80%，导致热电偶的使用寿命一般在30～50天左右）。  另外经过我们在对热电偶长期检修维护的过程中发现，热电偶外套易结瘤结渣，从而与锅炉壁紧密相连，致使常规方式不能对损坏的热电偶进行更换，每次都必须用锤子敲打甚至动用切割机强力破坏，才能拆下损害的热电偶，这大大降低了工作效率。  热电偶套管的寿命也和现场的工况有关，如温度，流速（风速），颗粒物的大小及坚硬度，耐磨头的长度（入炉的长度），保护管直径等因素。  四、改造过程：  我们找到了导致热电偶寿命变短的原因，从而有针对性的制定出了若干应对措施。主要采取了两种手段，一是提高套管材料硬度防止遭受机械损坏，二是在热电偶及其周围之间插入一个屏蔽套，这样可使热电偶尽可能保持在接近其最佳的气氛中。长期的生产实践证明，选用合适的热电偶保护套管对于延长热电极的使用寿命以及提高测温的准确度是相当重要的。所以本次改造也主要是对热电偶套管的改造，同时我们也从安装位置、测量位置（不违背工艺测量要求）等方面做好热电偶改造过程中所进行的改进和防冲击等防护措施。经过多次实验后我们决定将高铬铸铁作为套管的主要材料。含铬量30%的高铬铸铁具有优良的耐热、耐磨、抗氧化的优良特性。而这正是我厂需要的热电偶应有特性。所以我们采用这种高铬铸铁材料。具体的改造过程为：  准备工作：购买高铬铸铁、收集或拆除废旧法兰、收集废旧接线盒，找磁环和恒温箱，准备工具等。  制作套管：将高铬铸铁和废旧法兰焊接，并与接线盒组装。  制作热电偶丝：将废旧k型热电偶丝或新购热电偶丝处理后焊接，穿磁环。  将制好的热电偶在恒温箱中标定。  将标定合格的热电偶装入套管中，并接线完成。  另外我们在保证测温反应速度和精度，满足工艺需要的情况下，我们减少了套管的插入深度，从而更加有效的保证了锅炉热电偶的使用寿命。  最后，我们对本次改造的热电偶，鉴于炉膛负压对炉壁外部施工条件要求不高的情况，为了安装的更加方便合理，我们采用了活动法兰盘的方式制作，它可以随时调节热电偶套管在炉膛壁内的插入深度。    五、改造效果：  锅炉经过改造完成后，我们的热电偶由原来的2个月的使用周期增加到了6个月以上，目前除套管个别被检修人员意外砸断之外，其余热电偶都在继续使用中。  六. 结束语  耐磨热电偶的使用寿命和炉膛的开孔位置，煤质，炉子大小，炉膛实际温度，热电偶耐磨段的材料，安装方式等因素都有影响。我们会继续关注市场上最新耐高温，耐腐蚀，耐冲刷材料的使用，以便转换应用到我们的改造中。以后可采购不同线径镍铬、镍硅热电偶丝和瓷环及适合不同环境的外套管进行加工制作并推广全公司，另外还要从影响热电偶使用寿命的各种因素等方面，综合考虑并进行相关技术改造。最后在生产中我们也会在检修过程中提醒检修人员注意工作，防止套管被砸断等意外情况发生。  注：文章内所有公式及图表请以pdf形式查看。