氣化爐熱電偶、熱電阻

一、氣化爐熱電偶

（1） 概述

氣化爐爐內溫度是氣化爐運行***重要的參數之一，它反映了料漿在氣化爐內化學反應的狀況。當爐內溫度較高，高于用于氣化的原料的灰熔點50～80℃時，碳轉化率高，渣的流動性好，氣化爐運行順利，但粗合成氣中的CO2含量增加，有效成分降低，加快耐火磚融蝕，降低了氣化爐的安全性。當爐內溫度較低，接近用于氣化原料的灰熔點時，碳轉化率低，渣的流動性變差，排渣可能受阻，氣化爐運行會出現問題，此時粗合成氣中的CO2含量降低，有效成分相對增加，而耐火磚融蝕速度降低，氣化爐的安全性好。總之，氣化爐內溫度的高低影響以下因素：

① 氣化爐的碳轉化率，決定合成氣氣體成分的組成；

② 氣化爐運行工況；③ 氣化爐壽命；④ 氣化爐安全。

因此，應盡一切可能測量爐內溫度，爐內溫度測量分直接測量和間接測量兩種，直接測量又有升溫階段測量和運行階段溫度測量。應盡量采用直接測量氣化爐內溫度，尤其新裝置、新原料、開車階段須***直接測量爐內溫度。用于指導氣化爐工藝操作。

（2） 氣化爐爐內高溫熱電偶

1）升溫熱電偶

在氣化爐開車階段，使用升溫（預熱）熱電偶，檢測氣化爐升溫曲線，并保證在投入料漿時爐內溫度達1100℃。升溫熱電偶可采用S分度（Pt－Pt-10Rh，即鉑－鉑10％銠）或R分度（Pt－Pt-13Rh，即鉑－鉑13％銠）熱電偶，而R分度熱電偶更合適一些，它的熱電勢更高，也可采用K分度熱電偶。爐內溫度升溫預熱儀表量程為0～1315℃。

2）正常操作熱電偶

正常操作時直接測量爐內溫度目前用B分度熱電偶，即雙鉑銠熱電偶，用鉑－30％銠和鉑－6％銠兩種合金絲做成熱電偶元件，它的長期工作溫度為

1500℃，短期使用可達1700℃，在600℃～1500℃時，測溫熱電偶元件精度為±0.5％或±4℃，但它在600℃以下時，幾乎沒有熱電勢。

多元料漿氣化工藝包對爐內溫度測量儀表要求為：

①在氣化爐高溫區上下兩個平面360°內均勻分布兩兩相對的4個測溫點。初次開車階段安裝4支熱電偶，以便監測工藝燒嘴燃燒火焰的長度，找出高溫區，以及判斷火焰是否在正中，檢驗工藝燒嘴工作情況。氣化爐正常運行時，應有兩支至少有一支熱電偶正常工作。

②爐內熱電偶采用雙套管組合式結構，前端推薦用高溫耐磨陶瓷外套管，內套管為剛玉套管。

③熱電偶安裝時縮回爐子向火面耐火磚約15mm，以降低熔融原料渣對熱電偶的沖刷，延長熱電偶的使用壽命。

（3）氣化爐高溫熱電偶的結構

氣化爐內溫度較高，正常生產在1380℃。氣化爐是壓力容器，工作壓力為

6.5MPa。氣化爐耐火磚在運行過程中不斷減薄，熱電偶的插入長度也不是一個固定值，需在現場測量溫度計測量口處耐火磚的厚度，決定插入長度，所以，氣化爐測溫熱電偶是一個組合式結構。其結構應能滿足以下要求：

1）承受氣化爐壓力和高溫；

2）便于與氣化爐承壓爐體連接和安裝；

3）便于拆卸；

4）套管燒穿后，能夠保持密封，不使氣化爐高溫氣體由熱電偶處泄漏。 為滿足氣化爐內高溫測量要求，一般采用雙套管結構，外套管為高溫耐磨陶瓷管，內套管用剛玉套管。為滿足氣化爐工作壓力的要求，便于安裝和拆卸熱電偶，氣化爐體上設有法蘭接管，熱電偶本身也設計成與氣化爐工作壓力等級一致的法蘭接管。為了制造成承壓測量元件，非金屬材料的陶瓷或剛玉套管只能組合固定在金屬法蘭套管上。

（4）氣化爐高溫熱電偶的安裝和更換

氣化爐停車后，考慮到耐火材料與壓力容器的減壓效應和熱脹冷縮問題，氣化爐的泄壓和置換過程是緩慢進行的，應在爐子壓力基本降到大氣壓且置換后，趁熔融的爐渣尚未凝固下來，把溫度計由爐內抽出來。若爐渣已凝固，熱電偶陶瓷套管已經拔不出來，只能拔出后部的金屬部分，陶瓷套管一般用專用工具打入爐內。

安裝新的熱電偶時，將組裝好的熱電偶放在專用的支架上，支架放在帶輪的小車上，使熱電偶剛好對準氣化爐熱電偶設備接管正中。向爐內緩慢推進熱電偶，約每5分鐘10mm，使熱電偶避免遭受熱沖擊。

二、氣化爐爐壁溫度測量系統

（1）氣化爐爐壁溫度測量概述

以多元料漿氣化爐為壓力容器，爐內正常溫度在1380℃左右，甚至高達1500℃。爐內所襯爐磚在高溫時會熔蝕，受熱氣體和融渣的沖刷，耐火磚不斷變薄。在某些情況下，例如砌磚時的缺陷，爐磚會掉下，或熾熱氣體通過磚縫侵入。爐內耐火磚的減薄甚至脫落或熾熱氣體通過磚縫侵入會使氣化爐爐壁表面溫度

升高，使受壓的氣化爐金屬外殼強度降低，許用應力迅速下降，造成設備不安全，因此要求檢測氣化爐表面溫度并給予報警。另一個原因是，爐表面溫度反映了爐內耐火磚減薄的程度，可預先確定更換耐火磚的時間。

對于氣化爐表面溫度的檢測，應能檢測出每一塊耐火磚的工作情況，在爐子的筒體部分每隔200mm要設檢測點，拱頂部分為150mm，按工藝或設備的要求設置。一般采用分區測量平均溫度或***高溫度的方法，首先通過遠傳式測溫元件，在控制室找出表面溫度異常的區域，然后用手持式測溫儀表，找出準確溫度異常位置。

氣化爐表面溫度測量方法按目前的技術，可采用的方法主要有：

1）熱敏電阻模擬測量系統；

2）熱電偶模擬測量系統；

3）融鹽式開關測量系統。

以上溫度測量元件都是用鎧纜式，分別把熱敏電阻、熱電偶和導線用絕緣物質外包以不銹鋼拉成φ3～φ5mm的鎧纜，制成每根5～30m的長度作為一區，用專用螺栓和壓板纏繞固定于爐體和拱頂，遠傳至控制室顯示和報警。熱電阻和熱電偶可測平均溫度或***高溫度，而融鹽式則達到某一溫度時融鹽熔化，形成導電狀態而在控制室報警，當溫度下降后，恢復原狀。