高温热电偶故障原因及处理.pdf

第48卷第1期
石油化工自动化
Vol 48, No. 1
2012年2月
AUTOMATION IN PETRO-CHEMICAL INDUSTRY
February, 2012
高温热电偶故障原因及处理
朱信华,刘全荣,井继琛
兖矿国宏化工有限责任公司,山东邹城273512)
摘要:从气化炉高温热电偶制造工艺、保护管的材质、水煤浆气化炉耐火砖、帅内气体、工艺操作及装配等出发,分析热电偶损
坏的原因。热电偶安装前需对热电供孔疏通,采用特殊定做的风镐,在一定温度下疏通,可以控制冲击力度,防止耐火砖损伤,
减少工人劳动强度,缩短疏通时间。对热电偶密封结构进行研究,在不改变原密封方式的基础上,制做特殊的密封接头,提高
化炉热电偶的可靠性,在密封填料损坏时可以控制气化炉内合成气的喷出,减少因热电偶故障造成的停车次数,提高了企业经
济效益。
关键词:气化炉热电偶保护管风镐泄漏
中图分类号:TP306.3
文献标志码:B
文章编号:1007-7324(2012)01-0080-0
煤气化作为洁净煤技术的重要组成部分,貝有成的热电偶过渡保护管密封在一起,可防止合成气
龙头地位。它将廉价的煤炭转化成为清洁煤气,既中的H2和(O进入,这也是制造高温高压热电偶
可用于生产化工产品,如合成氨、甲醇、二甲帐等,的关键技术问题。
也可用于煤的直接与间接液化、联合循环发电
)耐火层的剪切。热电偶从气化炉外壁,经
(IGCC)和以煤气化为基础的多联产等领域。气化売体、隔热层、三层耐火砖插人燃烧室,由于各耐火
炉是煤气化的关键设备,准确测量和控制气化炉的材料的热膨胀系数不同,热电偶经常因各耐火层热
温度,对确保产品品质及气化炉安全、稳定、高效和膨胀量不同出现的“剪切力”而损坏。这种因炉体
长周期运行尤为重要。气化炉测温热电偶在高温、结构使热电偶损坏的现象,己引起很多设计单位的
腐蚀、氧化、还原、急冷急热、氧化还原交变及某些重视。将热电偶安装孔设计成上下方向的椭圆形,
强腐蚀性介质环境中使用时,其故障率相对较高,热电偶探头部分与安装孔壁之间留有5~8mm的
使用寿命相对较短。
间隙,可以减少“剪切力”的破坏。
1故障原因分析
d)炉渣影响。当水煤浆气化炉正常运行时,
a)保护管材料。国内目前制造气化炉热电偶热电偶保护管已粘满炉渣。炉渣一方面使保护管
使用的高温陶瓷保护管中含有SO2,Fe,Na,K等的强度降低,另一方面这些呈熔融状念的“附着物”
有害物质。按国内的JC/T509-1994热电偶用热布满保护管的表面,当出现气化炉非正常开、停车
保护管标准,气密性标准在1.30kPa负压下,时,由于“附着物”的热膨胀系数与保护管不同,会
10min内压降小于0.3kPa即为合格。在1300
使热电偶保护管破碎而造成热电偶损坏
1450℃的高温,6.5~8.7MPa的高压下,该保护
e)工艺操作。运行过程中非正常停车的次数
管中所含的SiO2在有还原性气体H2和(O存在及降温操作不规范。
时,可还原出Si。Si附着在“B型热电偶”含铂的偶
f)热电偶的装配安装。组装时未严格执行规
丝上后,可形成多种钟的低熔点金属间化合物,其程;密封件压接用力过大造成密封件损坏失效,
中有一种是Pt:Si2,其熔点仅为830℃。这种化合成气泄漏喷出;移动或存放不当使热电偶损坏;热
物一旦形成,就会使“B型热电偶丝”造成“氢脆”、电偶孔疏通不好,在安装时与安装孔中的也起部分
“碳中毒”,而且会使熱电偶出现大幅度的漂移误因挤使陶瓷保护管破碎。
差,使之失去工艺操作的参考价值。
2热电偶安装孔疏通
b)金属过渡与陶瓷管的结合。气化炉热电偶
气化炉测温热电偶运行环境工况复杂,使用寿
的前部为高温陶瓷保护管(热膨胀系数约为7.3X
10),为了使之能安装在耐高压金属制成的气化稿件收到日期:2011-08-25,倍改稿收到日期:2011-12-15
炉炉体上,其后部必须有一个能和炉体法兰密封结作者简介:朱信华(1968-),男,山东滕州入,1990年毕业于华东
合在一起、由金属制成的热电偶法兰(热膨胀系数师范大学电子科学技术专业,现工作于究矿国宏化丁有限责任公
约为1.32×10~)。将高温陶瓷保护管和由金属制同,研究领域为化工自动化控制,任高级工程师。
第1期
朱信华等,髙温热电偶故障原因及处理
命较短。在高温下,部分保护管外表已与炉渣等物艺连接法兰螺纹连接(外螺纹G15mm),右端(外
质发生共晶反应,生成多种低共熔物质,其硬度较螺纹M20mm×1.5mm)与密封压紧接头连接,如
大,热电偶安装孔经常被炉渣堵死。为疏通热电偶图2所示。密封接头左端与热电偶法兰连接,右侧
安装孔,少数工厂投资十多万元人民币购买热电偶与压紧接头连接,密封接头腔内分四段开孔,分别
孔疏通机,但使用效果不好,大多工厂还是动用钢为4mm热偶丝引线孔,5.5mm瓷环孔,5.5~
钎,一日钢钎打通,可以使用DN40mm镀锌管(各10mm过渡孔,10mm瓷环及压紧管段孔
厂可根据实际情况使用)锤击转动疏通,直至孔径
密封接头过渡孔内安装密封填料,如图3所
满足安装要求。疏通难度极大,某厂曾经出现疏通示。密封填料中间并列两个中1mm穿线管,穿线
一个热电偶孔耗时7h的记录。
孔间距为1mm。在密封接头内腔从左至右先后
采用具有沖击力的工具应该可以提高热电偶安装瓷环1只、密封填料、压紧管(内径5.5mm,外
孔的疏通效率,前提是要保证气化炉内具有一定的径略小于10mm)。压紧管内放2只瓷环,瓷环直
温度(一般不低于800℃),疏通时不对炉内耐火砖径5mm,长度10mm,安装时压紧管伸出接头内腔
造成伤害。经过对比,认为某公司生产的风镐MO-约2mm(若不能满足,需重新加工),然后根据使用
4B体积小,质量轻,工厂仪表空气压力(0.45MPa)经验旋紧压紧接头,密封压紧接头内外螺纹均为
满足要求,冲击力可以人工掌握,比较适合该厂要M20mm×1.5mm,接头另一端安装仪表接线盒
求,工作气源具体参数见表1所列。
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表1风镐MO-4B技术参数
冲击频率/Hz
冲击能/(J?min
破碎镐质量(无工具)/kg
8.
耗气量/(m3?minl
额定压力/MPa
0.5
最小压力/MPa
图1热电偶密封接头
钎具轴尾直径/mm
注:单位为mm
尾钎长度(特殊定做)/mm
200
采用风镐后,一般10min内将热电偶疏通,大
大缩短了疏通时问,减少了气化炉投料前期的准备
19.6
时间,减轻了劳动强度,提高了工作效率。
3热电偶的防泄漏改造
3.1热电偶的密封
气化炉热电偶保护管在6.5~8.7MPa,
1300~1450℃的高温、高压下,不仅要考虑材质
图2密封压紧接头
冋题,同时也应考虑密封防泄漏问题。除原始安装
注:单位为mm
外,使用单位在购买热电偶备件时,一般不再购买
与工艺连接的法兰、密封接头、接线盒,热偶等厂家
必须提供的瓷环、密封件,而是由使用者自行装配。
热电偶引出线较细,一般为0.75mm,既要考虑与热
偶丝的绝缘,还要考虑密封对引线的损伤,一般采用
柔性密封件。许多工厂都曾发生过气化炉投料后升