王更生,邱繼寧

(漢中鋅業(yè)有限責(zé)任公司,陜西勉縣 724204)

1 概述

燃燒爐爐膛溫度的測(cè)量與控制在保證系統(tǒng)的安全運(yùn)行及正常生產(chǎn)中起到了至關(guān)重要的作用,如果燃燒爐內(nèi)的測(cè)溫裝置經(jīng)常損壞或測(cè)量不準(zhǔn),將嚴(yán)重影響燃燒爐的安全、使用壽命及后續(xù)系統(tǒng)的平穩(wěn)運(yùn)行,威脅整個(gè)生產(chǎn)系統(tǒng)安全、穩(wěn)定及效率。以下就以漢中鋅業(yè)有限責(zé)任公司的幾種燃燒爐測(cè)溫裝置在系統(tǒng)生產(chǎn)中所出現(xiàn)的問(wèn)題以及改進(jìn)方法進(jìn)行簡(jiǎn)要的分析陳述。

2 幾種燃燒爐爐況及測(cè)溫裝置的使用與改進(jìn)

2.1 鏈條鍋爐的測(cè)溫裝置

鏈條爐采用上煤斗將煤粒送入爐內(nèi),用鏈條將煤粒平鋪在爐床上進(jìn)行燃燒。爐膛溫度的測(cè)量是通過(guò)安裝在爐膛中上部的熱電偶進(jìn)行測(cè)量并遠(yuǎn)傳到控制室。最初我們選用的是 K分度號(hào),測(cè)量桿為直徑φ20 mm的耐磨頭熱電偶,使用周期為 2～3個(gè)月。因其經(jīng)常燒壞,且燒壞后的熱電偶在爐膛內(nèi)壁處變形彎曲,無(wú)法將其取出更換,只有將熱電偶從外向內(nèi)打入爐膛,才能更換新的熱電偶,這樣又給爐排的正常運(yùn)行造成隱患,并且有時(shí)燒壞的熱電偶燒結(jié)在爐墻內(nèi)的套管中,無(wú)法更換,所以這種熱電偶損壞較頻繁,更換難度較大,維護(hù)量高且造成較大的浪費(fèi)。為此我們對(duì)該熱電偶出現(xiàn)的問(wèn)題進(jìn)行分析：鏈條爐的燃料主要是顆粒較大的煤粒,相對(duì)而言燃燒不是非常劇烈,燃燒中產(chǎn)生 SO2等腐蝕性氣體,該氣體在高溫下腐蝕熱電偶耐磨頭護(hù)管是熱電偶損壞的主要原因。因此,我們選用了同時(shí)滿足耐高溫、耐腐蝕、耐磨 3個(gè)條件的熱電偶,并在安裝形式上進(jìn)行改進(jìn),具體做法是：在具有 1Cr18Ni9Ti保護(hù)管的熱電偶外加裝 Cr28鑄鋼保護(hù)套管,外套管外徑 φ38 mm,內(nèi)徑φ25 mm,熱電偶自帶保護(hù)管外徑 φ20 mm,外套管和內(nèi)套管之間留有一定的間隙,萬(wàn)一熱電偶損壞后可將熱電偶及內(nèi)套管從外套管中靈活抽出進(jìn)行更換。在實(shí)際使用中,改進(jìn)后的熱電偶性能穩(wěn)定,使用周期在2～3年。

2.2 流化床鍋爐、沸騰爐的測(cè)溫裝置

循環(huán)流化床鍋爐是目前較先進(jìn)的燃煤鍋爐,其利用固體流態(tài)化原理,使顆粒較小的煤粒在爐膛內(nèi)沸騰、燃燒,煤的燃燒效率很高。沸騰爐也是利用固體流態(tài)化原理,使含硫的鋅精礦在爐內(nèi)沸騰、燃燒,生成氧化鋅焙砂。流化床鍋爐、沸騰爐爐內(nèi)的燃燒均比較劇烈,具有在高溫狀態(tài)下對(duì)爐膛內(nèi)的測(cè)溫裝置產(chǎn)生強(qiáng)氧化腐蝕及沖刷磨損作用。我們將以上熱電偶的改進(jìn)方法應(yīng)用到沸騰爐、硫化床鍋爐,并將Cr28鑄鋼保護(hù)套管直徑及插入深度進(jìn)行合理調(diào)整,經(jīng)過(guò)長(zhǎng)期試驗(yàn)、觀察,測(cè)量精度及響應(yīng)速度能夠達(dá)到生產(chǎn)要求,經(jīng)久耐用。

在使用中,需要用戶特別注意的是：鑄鋼保護(hù)套管材質(zhì)必須經(jīng)檢驗(yàn)合格,偶絲直徑須在 φ3.2 mm以上。

2.3 轉(zhuǎn)爐的測(cè)溫裝置

轉(zhuǎn)爐用于冶煉鉛精礦,爐體底部用噴射氧氣助燃,以加大燃燒力度,使鉛精礦在爐內(nèi)充分脫硫、熔化、分解、最終分離,其燃燒非常劇烈,爐內(nèi)狀況復(fù)雜多變。轉(zhuǎn)爐的測(cè)溫裝置安裝于爐膛頂部,其信號(hào)通過(guò)電纜遠(yuǎn)傳至集控室。最初使用的測(cè)溫裝置是測(cè)量桿直徑為 φ25 mm的耐磨頭熱電偶,使用 2～3天后便燒壞。后又采用在該熱電偶外加裝 Cr28鑄鋼保護(hù)套管進(jìn)行測(cè)量,效果不佳,使用周期在 1周左右。其后還試用測(cè)溫裝置供應(yīng)商推薦的特殊鋼保護(hù)套管(材質(zhì)不詳)的熱電偶進(jìn)行試用,使用 10天后便又燒壞。

經(jīng)過(guò)幾次試用,均沒(méi)有達(dá)到預(yù)期的效果,于是我們認(rèn)真地分析了轉(zhuǎn)爐爐膛內(nèi)的燃燒狀況和測(cè)溫裝置不斷損壞的原因：轉(zhuǎn)爐爐膛內(nèi)燃燒的是粉末和顆粒狀的多種混合物料,主要是鉛精礦,且鉛精礦內(nèi)硫的含量很高,燃燒過(guò)程中產(chǎn)生大量的二氧化硫,在高溫下具有強(qiáng)烈的氧化腐蝕作用,再加上爐體底部的噴射氧氣助燃,使得爐膛內(nèi)的燃燒狀況復(fù)雜、劇烈。前期所采用的測(cè)溫裝置保護(hù)管均是金屬材料,在爐膛內(nèi),金屬材料的保護(hù)管在高溫下被燒得通紅,內(nèi)部分子運(yùn)動(dòng)劇烈,再加上高溫下二氧化硫的強(qiáng)烈氧化腐蝕,其表面將形成很厚的氧化層,在爐體底部氧氣的噴射作用下,沸騰的物料對(duì)保護(hù)管表面形成的氧化層猛烈沖刷,將其剝落,進(jìn)而保護(hù)管表面又形成新的氧化層,沸騰的物料又將其再次剝落,如此反復(fù),測(cè)溫裝置的保護(hù)管將被一層一層逐漸蠶食剝落,最終導(dǎo)致熱電偶芯子燒壞,測(cè)溫裝置徹底損壞。

經(jīng)過(guò)分析討論,我們認(rèn)為金屬材質(zhì)的測(cè)溫裝置保護(hù)管不適用于轉(zhuǎn)爐爐況下的溫度測(cè)量,須選用非金屬材質(zhì)保護(hù)管,經(jīng)過(guò)對(duì)市場(chǎng)上現(xiàn)有的熱電偶保護(hù)管的材質(zhì)及使用環(huán)境進(jìn)行分析比較,我們決定采用非金屬材質(zhì)鋼玉材質(zhì)的測(cè)溫裝置保護(hù)管,并且要充分考慮熱電偶芯子、內(nèi)保護(hù)管與剛玉外保護(hù)管膨脹系數(shù)的差別。眾所周知,鋼玉保護(hù)管的弱點(diǎn)是機(jī)械強(qiáng)度差,制造商為增強(qiáng)其機(jī)械強(qiáng)度,往往將不銹鋼管作為測(cè)溫裝置的內(nèi)保護(hù)管,外敷一個(gè)鋼玉材質(zhì)的外保護(hù)管,這確實(shí)解決了其機(jī)械強(qiáng)度問(wèn)題,但同時(shí)帶來(lái)了新問(wèn)題,當(dāng)溫度發(fā)生劇烈變化時(shí),因內(nèi)、外管膨脹系數(shù)不同,導(dǎo)致鋼玉管被拉裂或頂爛,這種問(wèn)題也遇到過(guò)。為解決該問(wèn)題,我們要求制造商將測(cè)溫裝置的內(nèi)、外保護(hù)管均選配為鋼玉管,并且內(nèi)、外鋼玉管厚度一致,兩管粘接時(shí)要留有合適的膨脹間隙,熱電偶芯子與內(nèi)鋼玉管裝配時(shí)也須留有合適的膨脹間隙。

在經(jīng)過(guò)一番改進(jìn)后,具有雙層鋼玉保護(hù)管并充分考慮熱電偶芯子及 2個(gè)鋼玉管之間的膨脹間隙的測(cè)溫?zé)犭娕荚谵D(zhuǎn)爐內(nèi)開始使用,經(jīng)檢驗(yàn),其測(cè)量準(zhǔn)確,響應(yīng)速度高,壽命長(zhǎng),能夠滿足生產(chǎn)要求,使用效果良好。

3 結(jié)語(yǔ)

在工業(yè)生產(chǎn)中,特別是冶金行業(yè),各種各樣的燃燒爐大量使用,且爐內(nèi)投入的物料各不相同,爐內(nèi)燃燒物的化學(xué)性質(zhì)及物理性質(zhì)也各不相同,但它們有一個(gè)共同點(diǎn)：燃燒劇烈、爐況復(fù)雜,爐內(nèi)環(huán)境惡劣,這就對(duì)用來(lái)測(cè)量爐內(nèi)溫度的測(cè)溫裝置提出了較高的要求?，F(xiàn)在市場(chǎng)上測(cè)溫裝置很多,哪種燃燒爐選用哪種測(cè)溫裝置須謹(jǐn)慎考慮,認(rèn)真分析投入爐內(nèi)物料的種類、爐子的燃燒方式及爐體結(jié)構(gòu)、對(duì)市場(chǎng)上測(cè)溫裝置使用工況的廣泛了解是擇優(yōu)選擇測(cè)溫裝置的關(guān)鍵。

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