高温热电偶的详细介绍

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、炉内气体、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偶孔疏通，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，提高气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。
煤气化作为洁净煤技术的重要组成部分，具有龙头地位。它将廉价的煤炭转化成为清洁煤气，既可用于生产化工产品，如合成氨、甲醇、二甲醚等，也可用 于煤的直接与间接液化、联合循 环发 电（ｉｇｃｃ）和以煤气化为基础的多联产等领域。气化炉是煤气化的关键设备，准确测量和控制气化炉的温度，对确保产品品质及气化炉安全、稳定、高效和长周期运行尤为重要。气化炉测温热电偶在高温、腐蚀、氧化、还原、急冷急热、氧化－还原交变及某些强腐蚀性介质环境中使用时，其故障率相对较高，使用寿命相对较短。
１故障原因分析
ａ）保护管材料。国内目前制造气化炉热电偶使用的高温陶瓷保护管中含有ｓｉｏ２，ｆｅ，ｎａ，ｋ等有害物质。按国内的ｊｃ／ｔ５０９—１９９４热电偶用热保护管 标 准，气 密 性 标 准 在１．３０ｋｐａ负 压 下，１０ｍｉｎ内压降小于０．３ｋｐａ即为合格。在１ ３００～１ ４５０℃的高温，６．５～８．７ｍｐａ的高压下，该保护管中所含的ｓｉｏ２在有还原性气体ｈ２和ｃｏ存在时，可还原出ｓｉ。ｓｉ附着在“ｂ型热电偶”含铂的偶丝上后，可形成多种铂的低熔点金属间化合物，其中有一种是ｐｔ５ｓｉ２，其熔点仅为８３０℃。这种化合物一旦形成，就会使“ｂ型热电偶丝”造成“氢脆”、“碳中毒”，而且会使热电偶出现大幅度的漂移误
差，使之失去工艺操作的参考价值。
ｂ）金属过渡与陶瓷管的结合。气化炉热电偶的前部为高温陶瓷保护管（热膨胀系数约为７．３×１０－６），为了使之能安装在耐高压金属制成的气化炉炉体上，其后部必须有一个能和炉体法兰密封结合在一起、由金属制成的热电偶法兰（热膨胀系数约为１．３２×１０－７）。将高温陶瓷保护管和由金属制成的热电偶过渡保护管密封在一起，可防止合成气中的ｈ２和ｃｏ进入，这也是制造高温高压热电偶的关键技术问题。
ｃ）耐火层的剪切。热电偶从气化炉外壁，经壳体、隔热层、三层耐火砖插入燃烧室，由于各耐火材料的热膨胀系数不同，热电偶经常因各耐火层热膨胀量不同出现的“剪切力”而损坏。这种因炉体结构使热电偶损坏的现象，己引起很多设计单位的重视。将热电偶安装孔设计成上下方向的椭圆形，热电偶探头部分与安装孔壁之间留有５～８ｍｍ的间隙，可以减少“剪切力”的破坏。
ｄ）炉渣影响。当水煤浆气化炉正常运行时，热电偶保护管已粘满炉渣。炉渣一方面使保护管的强度降低，另一方面这些呈熔融状态的“附着物”布满保护管的表面，当出现气化炉非正常开、停车时，由于“附着物”的热膨胀系数与保护管不同，会使热电偶保护管破碎而造成热电偶损坏。
ｅ）工艺操作。运行过程中非正常停车的次数及降温操作不规范。
ｆ）热电偶的装配安装。组装时未严格执行规程；密封件压接用力过大造成密封件损坏失效，合成气泄漏喷出；移动或存放不当使热电偶损坏；热电偶孔疏通不好，在安装时与安装孔中的凸起部分因挤压使陶瓷保护管破碎。
高温热电偶的用途

在某些特殊场合，如化工厂、冶炼厂、发电厂、水泥厂等，用普通热电偶、热电阻就极易损坏。因此，在这些场合就必须采用高温热电偶（阻）。该热电偶（阻）特别适用硫化床、磨煤机出口，一次，二次风煤及水泥行业测温。高温防腐热电偶适用于各种生产过程中高温、腐蚀性场合，广泛应用于石油工业、冶炼玻璃及陶瓷工业测温。

２ 热电偶安装孔疏通
气化炉测温热电偶运行环境工况复杂，使用寿命较短。在高温下，部分保护管外表已与炉渣等物质发生共晶反应，生成多种低共熔物质，其硬度较大，热电偶安装孔经常被炉渣堵死。为疏通热电偶安装孔，少数工厂投资十多万元人民币购买热电偶孔疏通机，但使用效果不好，大多工厂还是动用钢钎，一旦钢钎打通，可以使用ｄｎ４０ｍｍ镀锌管（各厂可根据实际情况使用）锤击转动疏通，直至孔径满足安装要求。疏通难度极大，某厂曾经出现疏通一个热电偶孔耗时７ｈ的记录。
采用具有冲击力的工具应该可以提高热电偶孔的疏通效率，前提是要保证气化炉内具有一定的温度（一般不低于８００℃），疏通时不对炉内耐火砖造成伤害。经过对比，认为某公司生产的风镐ｍｏ－４ｂ体积小，质量轻，工厂仪表空气压力（０．４５ｍｐａ）满足要求，冲击力可以人工掌握，比较适合该厂要求。
采用风镐后，一般１０ｍｉｎ内将热电偶疏通，大大缩短了疏通时间，减少了气化炉投料前期的准备时间，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６．５～８．７ ｍｐａ，１ ３００～１ ４５０℃的高温、高压下，不仅要考虑材质问题，同时也应考虑密封防泄漏问题。除原始安装外，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压过程中，热电偶因密封问题出现的泄漏现象，并且泄漏量逐渐增大，带压堵漏无法进行，被迫停车。该现象不仅影响到产量，还威胁到系统运行安全。
高温热电偶针对不同温度范围及被测介质而采用不同的高强度耐磨保护管及表面改性措施，构成耐磨段的复合管型实体化结构。

高温热电偶适用于复杂高温环境，特别适用于高温环境中，除了氧化及氧化腐蚀外，还存在较大的气流、颗粒冲击等环境中。

金属保护管热电偶使用温度1350℃。非金属保护管热电偶可达1800℃