循環(huán)流化床鍋爐床溫熱電偶易損原因分析及應(yīng)對措施

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摘要：通過對鍋爐熱電偶的改造，實現(xiàn)經(jīng)濟和安全效益的雙贏。 

關(guān)鍵詞：鍋爐、熱電偶、高鉻鐵套管、耐磨。  一、引言：  隨著社會的發(fā)展和進步，我國對于環(huán)保方面的要求也進一步嚴格。我公司的鍋爐采用的是循環(huán)流化床燃燒技術(shù)，其在節(jié)約能源、調(diào)節(jié)負荷、控制污染及燃料適應(yīng)性等方面具有非常突出的優(yōu)點。我廠的鍋爐系統(tǒng)一直運行穩(wěn)定。但是，由于循環(huán)流化床鍋爐特殊的燃燒方式，易損件的磨損問題尤其是爐床測溫熱電偶的經(jīng)常性損壞一直是影響其長期安全運行的重要因素。  二、損壞原因分析：  循環(huán)流化床鍋爐在燃燒過程中，爐內(nèi)床料在煙氣攜帶下沿著爐膛上升，經(jīng)爐膛上部出口進入分離器，然后在分離器中進行氣、固兩相分離，之后煙氣經(jīng)爐膛上部出口，進入鍋爐尾部煙道；同時，分離出來的固體粒子，經(jīng)回料閥再次返回到爐膛下部。在循環(huán)流化床鍋爐的整個運行過程中，含有燃料、燃料灰、石灰石及其反應(yīng)產(chǎn)物的固體床料，在爐膛-分離器-料閥-爐膛這一封閉循環(huán)回路里處于不停的高溫循環(huán)流動中，并在爐內(nèi)900℃左右的高溫中進行高效率燃燒及脫硫反應(yīng)。床料除在這一回路中作外循環(huán)流動外，其在重力作用下，還在爐內(nèi)不斷地進行著內(nèi)循環(huán)流動。經(jīng)過長期沖刷，安裝在爐膛四周的16支測溫熱電偶，在爐內(nèi)燃料的整個循環(huán)過程中造成不同程度磨損，同時煤粉燃燒過程中產(chǎn)生的h2s、so2、nh3、co2等強腐蝕性氣體，也是造成熱電偶損壞的重要因素，均給裝置生產(chǎn)帶來了安全隱患。  綜上所述，熱電偶保護套管在上述爐內(nèi)所處環(huán)境下主要受到的危害有：機械物理的摩擦損壞；高溫下材料的硬度和韌性降低；強腐蝕氣體的氧化或硫化嚴重。  三、改造前狀況：  在改造前我廠所用熱電偶為wrnk-331mn型，高鉻襯管為直徑45mm，壁厚5mm敞口套管，對裸露的測量端保護不夠， 其套管在此環(huán)境中易受腐蝕，變細，彎曲，斷裂，套管一旦斷裂后熱偶芯極易損壞（經(jīng)過我們的調(diào)查檢修發(fā)現(xiàn)，套管彎曲是導(dǎo)致熱電偶損壞的最主要原因，約占總損毀量的80%，導(dǎo)致熱電偶的使用壽命一般在30～50天左右）。  另外經(jīng)過我們在對熱電偶長期檢修維護的過程中發(fā)現(xiàn)，熱電偶外套易結(jié)瘤結(jié)渣，從而與鍋爐壁緊密相連，致使常規(guī)方式不能對損壞的熱電偶進行更換，每次都必須用錘子敲打甚至動用切割機強力破壞，才能拆下?lián)p害的熱電偶，這大大降低了工作效率。  熱電偶套管的壽命也和現(xiàn)場的工況有關(guān)，如溫度，流速（風速），顆粒物的大小及堅硬度，耐磨頭的長度（入爐的長度），保護管直徑等因素。  四、改造過程：  我們找到了導(dǎo)致熱電偶壽命變短的原因，從而有針對性的制定出了若干應(yīng)對措施。主要采取了兩種手段，一是提高套管材料硬度防止遭受機械損壞，二是在熱電偶及其周圍之間插入一個屏蔽套，這樣可使熱電偶盡可能保持在接近其最佳的氣氛中。長期的生產(chǎn)實踐證明，選用合適的熱電偶保護套管對于延長熱電極的使用壽命以及提高測溫的準確度是相當重要的。所以本次改造也主要是對熱電偶套管的改造，同時我們也從安裝位置、測量位置（不違背工藝測量要求）等方面做好熱電偶改造過程中所進行的改進和防沖擊等防護措施。經(jīng)過多次實驗后我們決定將高鉻鑄鐵作為套管的主要材料。含鉻量30%的高鉻鑄鐵具有優(yōu)良的耐熱、耐磨、抗氧化的優(yōu)良特性。而這正是我廠需要的熱電偶應(yīng)有特性。所以我們采用這種高鉻鑄鐵材料。具體的改造過程為：  準備工作：購買高鉻鑄鐵、收集或拆除廢舊法蘭、收集廢舊接線盒，找磁環(huán)和恒溫箱，準備工具等。  制作套管：將高鉻鑄鐵和廢舊法蘭焊接，并與接線盒組裝。  制作熱電偶絲：將廢舊k型熱電偶絲或新購熱電偶絲處理后焊接，穿磁環(huán)。  將制好的熱電偶在恒溫箱中標定。  將標定合格的熱電偶裝入套管中，并接線完成。  另外我們在保證測溫反應(yīng)速度和精度，滿足工藝需要的情況下，我們減少了套管的插入深度，從而更加有效的保證了鍋爐熱電偶的使用壽命。  最后，我們對本次改造的熱電偶，鑒于爐膛負壓對爐壁外部施工條件要求不高的情況，為了安裝的更加方便合理，我們采用了活動法蘭盤的方式制作，它可以隨時調(diào)節(jié)熱電偶套管在爐膛壁內(nèi)的插入深度。    五、改造效果：  鍋爐經(jīng)過改造完成后，我們的熱電偶由原來的2個月的使用周期增加到了6個月以上，目前除套管個別被檢修人員意外砸斷之外，其余熱電偶都在繼續(xù)使用中。  六. 結(jié)束語  耐磨熱電偶的使用壽命和爐膛的開孔位置，煤質(zhì)，爐子大小，爐膛實際溫度，熱電偶耐磨段的材料，安裝方式等因素都有影響。我們會繼續(xù)關(guān)注市場上最新耐高溫，耐腐蝕，耐沖刷材料的使用，以便轉(zhuǎn)換應(yīng)用到我們的改造中。以后可采購不同線徑鎳鉻、鎳硅熱電偶絲和瓷環(huán)及適合不同環(huán)境的外套管進行加工制作并推廣全公司，另外還要從影響熱電偶使用壽命的各種因素等方面，綜合考慮并進行相關(guān)技術(shù)改造。最后在生產(chǎn)中我們也會在檢修過程中提醒檢修人員注意工作，防止套管被砸斷等意外情況發(fā)生。  注：文章內(nèi)所有公式及圖表請以pdf形式查看。