气化炉高温热电偶

一、气化炉热电偶

（1）概述
 
气化炉炉内温度是气化炉运行zui重要的参数之一，它反映了料浆在气化炉内化学反应的状况。当炉内温度较高，高于用于气化的原料的灰熔点50～80℃时，碳转化率高，渣的流动性好，气化炉运行顺利，但粗合成气中的CO2含量增加，有效成分降低，加快耐火砖融蚀，降低了气化炉的安全性。当炉内温度较低，接近用于气化原料的灰熔点时，碳转化率低，渣的流动性变差，排渣可能受阻，气化炉运行会出现问题，此时粗合成气中的CO2含量降低，有效成分相对增加，而耐火砖融蚀速度降低，气化炉的安全性好。总之，气化炉内温度的高低影响以下因素：
 
①气化炉的碳转化率，决定合成气气体成分的组成；
②气化炉运行工况；
③气化炉寿命；
④气化炉安全。
 
因此，应尽一切可能测量炉内温度，炉内温度测量分直接测量和间接测量两种，直接测量又有升温阶段测量和运行阶段温度测量。应尽量采用直接测量气化炉内温度，尤其新装置、新原料、开车阶段必须直接测量炉内温度。用于指导气化炉工艺操作。

（2）气化炉炉内高温热电偶
 
1）升温热电偶
 
在气化炉开车阶段，使用升温（预热）热电偶，检测气化炉升温曲线，并保
证在投入料浆时炉内温度达1100℃。升温热电偶可采用S分度（Pt－Pt-10Rh，即铂－铂10％铑）或R分度（Pt－Pt-13Rh，即铂－铂13％铑）热电偶，而R分度热电偶更合适一些，它的热电势更高，也可采用K分度热电偶。炉内温度升温预热仪表量程为0～1315℃。
 
2）正常操作热电偶

正常操作时直接测量炉内温度目前用B分度热电偶，即双铂铑热电偶，用铂－30％铑和铂－6％铑两种合金丝做成热电偶元件，它的*工作温度为1500℃，短期使用可达1700℃，在600℃～1500℃时，测温热电偶元件精度为±0.5％或±4℃，但它在600℃以下时，几乎没有热电势。
 
多元料浆气化工艺包对炉内温度测量仪表要求为：

①在气化炉高温区上下两个平面360°内均匀分布两两相对的4个测温点。初次开车阶段安装4支热电偶，以便监测工艺烧嘴燃烧火焰的长度，找出高温区，以及判断火焰是否在正中，检验工艺烧嘴工作情况。气化炉正常运行时，应有两支至少有一支热电偶正常工作。
 
②炉内热电偶采用双套管组合式结构，前端*用高温耐磨陶瓷外套管，内套管为刚玉套管。
 
③热电偶安装时缩回炉子向火面耐火砖约15mm，以降低熔融原料渣对热电偶的冲刷，延长热电偶的使用寿命。
 
（3）气化炉高温热电偶的结构
 
气化炉内温度较高，正常生产在1380℃。气化炉是压力容器，工作压力为6.5MPa。气化炉耐火砖在运行过程中不断减薄，热电偶的插入长度也不是一个固定值，需在现场测量温度计测量口处耐火砖的厚度，决定插入长度，所以，气化炉测温热电偶是一个组合式结构。其结构应能满足以下要求：
 
1）承受气化炉压力和高温；
2）便于与气化炉承压炉体连接和安装；
3）便于拆卸；
4）套管烧穿后，能够保持密封，不使气化炉高温气体由热电偶处泄漏。
 
为满足气化炉内高温测量要求，一般采用双套管结构，外套管为高温耐磨陶瓷管，内套管用刚玉套管。为满足气化炉工作压力的要求，便于安装和拆卸热电偶，气化炉体上设有法兰接管，热电偶本身也设计成与气化炉工作压力等级*的法兰接管。为了制造成承压测量元件，非金属材料的陶瓷或刚玉套管只能组合固定在金属法兰套管上。

安装新的热电偶时，将组装好的热电偶放在的支架上，支架放在带轮的小车上，使热电偶刚好对准气化炉热电偶设备接管正中。向炉内缓慢推进热电偶，约每5分钟10mm，使热电偶避免遭受热冲击。

二、气化炉炉壁温度测量系统
 
（1）气化炉炉壁温度测量概述
 
以多元料浆气化炉为压力容器，炉内正常温度在1380℃左右，甚至高达1500℃。炉内所衬炉砖在高温时会熔蚀，受热气体和融渣的冲刷，耐火砖不断变薄。在某些情况下，例如砌砖时的缺陷，炉砖会掉下，或炽热气体通过砖缝侵入。炉内耐火砖的减薄甚至脱落或炽热气体通过砖缝侵入会使气化炉炉壁表面温度升高，使受压的气化炉金属外壳强度降低，许用应力迅速下降，造成设备不安全，因此要求检测气化炉表面温度并给予报警。另一个原因是，炉表面温度反映了炉内耐火砖减薄的程度，可预先确定更换耐火砖的时间。
 
对于气化炉表面温度的检测，应能检测出每一块耐火砖的工作情况，在炉子的筒体部分每隔200mm要设检测点，拱顶部分为150mm，按工艺或设备的要求设置。一般采用分区测量平均温度或zui高温度的方法，首先通过远传式测温元件，在控制室找出表面温度异常的区域，然后用手持式测温仪表，找出准确温度异常位置。
 
气化炉表面温度测量方法按目前的技术，可采用的方法主要有：

1）热敏电阻模拟测量系统；
2）热电偶模拟测量系统；
3）融盐式开关测量系统。

以上温度测量元件都是用铠缆式，分别把热敏电阻、热电偶和导线用绝缘物质外包以不锈钢拉成φ3～φ5mm的铠缆，制成每根5～30m的长度作为一区，用螺栓和压板缠绕固定于炉体和拱顶，远传至控制室显示和报警。热电阻和热电偶可测平均温度或zui高温度，而融盐式则达到某一温度时融盐熔化，形成导电状态而在控制室报警，当温度下降后，恢复原状。
 
本工艺包*采用连续式热电偶测温表面温度计。

（2）炉壁温度检测元件技术规格
 
1） 炉壁温度元件

名称：K分度热偶型热敏电缆
元件长度：20～30m/支，或按照要求
直筒部数量：29支 
感温范围：150～500℃
设定精度：±5％
外壳直径：Φ2.8m

2）附件

防爆高温连接接头（接插件）、高温补偿导线、安装件、密封材料
 
（3）铠缆式气化炉炉壁温度检测元件的安装
 
本工艺包气化炉直径为Φ2.8m，整个气化炉燃烧室分8个温区，炉拱顶外弧分2个温区，炉子直筒段分6个温区。垂直段测温元件间距为200mm，每隔200mm一个固定点。炉顶外弧测温元件旋转盘绕，间距和固定点控制在100～200mm。固定件由厂商配套，分固定卡件和压板。气化炉炉体在设计时按要求布置炉壁表面温度检测点，并画出固定螺钉的位置，制造厂在压力容器制造时将螺钉焊接在炉壁上。安装时压板上涂以填料，使与测温元件之间的联接更好，易于元件贴近炉壁。