气化炉可调防振热电偶在气化炉中的应用

    1　引　言

    宁夏煤业集团250 kt/a甲醇生产装置2004年9月10日开工建设,是宁东能源化工基地规划建设的重点项目之一。项目采用德士古(TEXACO)全废锅流程,目前属世界 一流的节能工艺。该装置也是国内外甲醇合成及精馏和二甲醚合成及精馏的工业化装置中设计能力最大的。据了解,自2006年6月10日投料试生产以来,生产 过程运行正常,产出的产品全部达到优等品标准。TEXACO全废锅流程气化炉燃烧室的操作温度为1 350~1 500℃,操作压力2·5~8·7 MPa。焰气含有CO,H₂,CO₂,H₂O,CH₄,Ar,N₂及H2S等组分;由iO₂,CaO,MgO,Fe₂O₃,Al₂O₃,Na₂O,K₂O,Cr₂O₃及ZnO等构成焰气煤灰,煤灰熔点为1 310~1 370℃。燃烧室壳体材质为SA387 GRADE11CLASS2,内衬耐火衬里。TEXACO水煤浆气化炉采用水煤浆进料,在气流床中加压气化,水煤浆与纯氧在高温高压下反应生成煤气。

    TEXACO气化炉具有高温、高压、氧化性和还原性气体共存、强冲刷、温度压力骤变的特殊工况。

    2　温度测量的重要性和目前测温热电偶存在的弊病

    温度是直接反映气化炉是否正常运行最重要的参数之一^[1]。首先因为气化炉内各组分需在一个严格控制的温度(1 350~1 500℃)下才能获得理想的转化率;同时,温度的稳定,能大大提高价格昂贵的耐火砖的使用寿命。所以对温度进行准确的测量和严格的监控,对于提高生产效 率、延长设备使用寿命、确保安全生产、加强环保意识具有重要意义,是所有煤化工企业首要解决的问题。

    测温热电偶是保证温度测量^[2]正常进行的先决条件,而目前国内外所使用的热电偶普遍存在温度漂移大、使用寿命短的严重弊病。造成这些弊病的原因如下:

    a)在大于1 350℃的高温下,对于气孔率高的套管,炉内的H2,CO,Fe,Na等元素会对电偶丝产生劣化作用,使偶丝在短时间内产生100℃以上的温度漂移,如未 能及时发现,这种温度漂移甚至会达到300℃。此时,对温度的观测便失去意义,造成炉内“过烧”情况的发生。

    b)在发生非计划停车时,气化炉内会发生温度和压力的骤变,其变化对保护管的破坏相当严重,会导致炉内的H₂和CO直接进入热电偶内部,使热电偶丝产生“氢脆”和“碳中毒”,从而丧失测量温度的能力。

    c)炉内物料冲刷严重,如果热电偶的强度和抗热振性不强,或者安装时的测点位置掌握不合理,则在极短的时间内便被振断或冲折。