密團(tuán)電石爐和套簡(jiǎn)石灰窯熱電偶的選型

摘要:某公司密閉電石爐和套簡(jiǎn)石灰窯運(yùn)行過程中K型熱電偶經(jīng)常被燒壞,造成溫度測(cè)量不準(zhǔn)確。針對(duì)該問題,分析了導(dǎo)致熱電偶損壞的原因,根據(jù)電石爐和石灰窯的實(shí)際運(yùn)行情況,對(duì)熱電偶提出了新的性能要求,最終確定選用電石爐專用熱電偶和石灰窯專用熱電偶實(shí)施改造。實(shí)際應(yīng)用表明:該方案解決了以往熱電偶使用壽命短,影響電石和石灰石煅燒的質(zhì)量和產(chǎn)量的問題,使熱電偶備件費(fèi)用降低了50%,實(shí)現(xiàn)了電石爐和石灰窯的長(zhǎng)周期運(yùn)行，且經(jīng)濟(jì)效益提升顯著。
　　某公司乙炔運(yùn)行部8.1X10⁴kV·A電石爐為“德國西馬克"”成套提供,電石爐本體、爐壁、爐底均采用K型熱電偶進(jìn)行溫度檢測(cè),熱電偶在運(yùn)行過程中經(jīng)常被燒壞。同時(shí),600TPD套簡(jiǎn)石灰窯為江蘇中圣園科技股份有限公司成套設(shè)計(jì)提供的EPC項(xiàng)目,石灰窯循環(huán)氣體溫度采用K型剛玉熱電偶進(jìn)行檢測(cè)，熱電偶在運(yùn)行過程中也經(jīng)常被燒壞,造成溫度測(cè)量不準(zhǔn)確。
　　由于電石爐溫度控制直接影響電石質(zhì)量及電石爐使用壽命,石灰窯溫度測(cè)量失真將導(dǎo)致石灰石煅燒質(zhì)量不合格。針對(duì)該情況,技術(shù)人員對(duì)電石爐溫度和石灰窯循環(huán)氣體溫度進(jìn)行了專項(xiàng)技術(shù)攻關(guān),通過對(duì)比、溝通,最終選用電石爐專用熱電偶和石灰窯專用熱電偶實(shí)施改造,解決了該難題。
1電石爐和石灰窯熱電偶溫度測(cè)量存在的問題
　　電石爐本體溫度是電石爐的重要參數(shù)之一,體現(xiàn)的是對(duì)電石爐內(nèi)部爐膛溫度的檢測(cè)。工藝操作人員根據(jù)本體溫度參數(shù)判斷電石爐運(yùn)行狀況，從而及時(shí)調(diào)整工藝參數(shù),確保電石生產(chǎn)質(zhì)量及產(chǎn)量;當(dāng)本體溫度過高時(shí)，持續(xù)的高溫會(huì)造成本體、下料柱、底部環(huán)被燒壞。
　　循環(huán)氣體溫度是石灰窯的重要控制參數(shù)之一,體現(xiàn)的是對(duì)石灰窯循環(huán)氣體管道內(nèi)部溫度的檢測(cè)。在正常運(yùn)行過程中,工藝操作人員根據(jù)循.環(huán)氣體溫度調(diào)整工藝參數(shù):當(dāng)循環(huán)氣體管道溫度.低時(shí)，會(huì)造成生產(chǎn)出來的熟石灰出現(xiàn)夾生情況;當(dāng)循環(huán)氣體管道溫度高時(shí)，會(huì)造成熟石灰出現(xiàn)結(jié)塊情況,嚴(yán)重時(shí)會(huì)導(dǎo)致耐火磚燒壞。但是,當(dāng)循環(huán)氣體管道溫度異常顯示時(shí),常使工藝操作人員出現(xiàn)判斷錯(cuò)誤,從而做出錯(cuò)誤的工藝參數(shù)調(diào)整,最終影響熟石灰產(chǎn)品的質(zhì)量,嚴(yán)重時(shí)會(huì)導(dǎo)致石灰窯循環(huán)氣體內(nèi)部耐火磚因高溫而發(fā)生損壞。
2電石爐和石灰窯熱電偶損壞的原因
2.1電石爐熱電偶損壞的原因
　　密閉電石爐沿用電熱法工藝生產(chǎn)電石(CaC2),將生石灰(CaO)、?C為82%~84%的焦炭.?C大于84%的無煙煤在埋弧式密閉電石爐內(nèi)通過三相高壓電產(chǎn)生電弧發(fā)生的熱量進(jìn)行加熱，在1800~2200℃的高溫下反應(yīng)制成CaC2,同時(shí)生成副產(chǎn)品CO2,CO,H2,O2,CH4等氣體,其尾.氣中各組分體積分?jǐn)?shù)控制指標(biāo)分別為:φCO2<30%，φCO在50%~80%，φH2<20%，φO2<1.5%,φCH4<30%,本體操作溫度在200~800℃.
　　電石爐正常運(yùn)行時(shí),本體溫度約800℃,由于工藝參數(shù)控制不穩(wěn)定,時(shí)常會(huì)有塌料發(fā)生,造成了局部溫度瞬間升高,超過了熱電偶0~1300℃的測(cè)溫范圍,導(dǎo)致熱電偶燒壞。
2.2石灰窯熱電偶損壞的原因
　　套筒石灰窯沿用煅燒工藝，石灰石(CaCO3)在石灰窯內(nèi)1150~1250℃的高溫煅燒下分解，同時(shí)生成副產(chǎn)品CO2氣體,控制指標(biāo)為φCO2<<30%。
　　套筒石灰窯正常運(yùn)行時(shí),循環(huán)氣體工作溫度.通常在800℃左右，最高可達(dá)900℃;當(dāng)工況異常或耐火磚層因高溫變形時(shí),將導(dǎo)致熱電偶燒壞。
3. 電石爐和石灰窯對(duì)熱電偶的性能要求
　　根據(jù)實(shí)際運(yùn)行需要,密閉電石爐和套簡(jiǎn)石灰.窯采用的熱電偶需滿足以下要求:
1)耐高溫。電石本體熱電偶耐高溫性能應(yīng)達(dá)到1300℃,石灰窯循環(huán)氣體熱電偶耐高溫性能應(yīng)達(dá)到1300℃。
2)耐腐蝕。能抵抗氧化性、還原性的雙重腐蝕。
3)抗沖刷。具有一定的抗磨損沖刷能力,可以抵抗循環(huán)氣體內(nèi)顆粒的磨損。
4)壽命長(zhǎng)。熱電偶的使用壽命直接影響電石爐和石灰窯的運(yùn)行時(shí)間，因而熱電偶的使用壽命要求超過1a。
　　針對(duì)這些要求,生產(chǎn)企業(yè)派技術(shù)人員到現(xiàn)場(chǎng)了解工況,共同分析產(chǎn)品損壞的原因。經(jīng)過充分探討和試驗(yàn)，最終確定了乙炔電石爐本體溫度熱電偶和石灰窯循環(huán)氣體熱電偶的改造方案,通過選用特殊的材料和結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì),滿足了該公司密閉電石爐和套簡(jiǎn)石灰窯工況對(duì)熱電偶的苛刻要求。通過近一年的運(yùn)行,電石爐和石灰窯專.用熱電偶的使用效果和經(jīng)濟(jì)效益均已得到充分的證明。
4電石爐本體專用熱電偶
4.1電石爐本體專用熱電偶的具體布置現(xiàn)狀
　　根據(jù)實(shí)際需要,每臺(tái)電石爐的溫度測(cè)點(diǎn)包括:1~7為爐底溫度,8~19為爐壁下部溫度,20~31為爐壁上部溫度,32~34為爐蓋溫度,具體溫.度測(cè)點(diǎn)分布如圖1所示。
 
4.2電石爐本體專用熱電偶實(shí)施方案
1)熱電偶芯體采用單根絲徑為3.2mm的K型熱電偶,偶芯穿瓷珠做絕緣材料,以保證熱電偶在1200℃環(huán)境長(zhǎng)時(shí)間工作。
2)根據(jù)損壞原因,廠家開發(fā)出針對(duì)電石爐的特殊高溫合金,在鎳基合金的基礎(chǔ)上增加了W和Mo等元素的固溶強(qiáng)化,提高了外套管合金的抗腐蝕性能;同時(shí),為了防止超溫?fù)p壞外套管,又增加了一層剛玉套管作為熱電偶的第二層保護(hù)管。
3)選用活動(dòng)法蘭安裝方式,方便現(xiàn)場(chǎng)對(duì)長(zhǎng)度的調(diào)節(jié)。
5石灰窯循環(huán)氣體專用熱電偶
5.1石灰窯循環(huán)氣體專用熱電偶的布置現(xiàn)狀
　　改造前,循環(huán)氣體溫度熱電偶安裝在石灰窯側(cè)壁,每臺(tái)石灰窯安裝了7支熱電偶對(duì)循環(huán)氣體溫度進(jìn)行監(jiān)測(cè)。具體溫度測(cè)點(diǎn)分布為TE611~TE617,如圖2所示。
 
5.2石灰窯循環(huán)氣體專用熱電偶實(shí)施方案
1)選用K型熱電偶,元件保護(hù)管采用Nicrobelle高溫材料,耐高溫可達(dá)1250℃。
2)選用活動(dòng)法蘭安裝方式,方便現(xiàn)場(chǎng)對(duì)長(zhǎng)度的調(diào)節(jié)。
3)外保護(hù)套管材質(zhì)為鈷基耐磨合金,富含耐磨、防腐成分。
4)保護(hù)套管直徑為φ18mm,根據(jù)接觸介質(zhì)范圍,選用耐磨段長(zhǎng)度為300mm。
　　該兩種專用熱電偶的研制有效地解決了電石爐本體和石灰窯循環(huán)氣體的溫度測(cè)量,利用特殊的結(jié)構(gòu)形式,使其同時(shí)具有耐高溫、耐腐蝕、耐沖刷磨損的性能,滿足特殊工況下穩(wěn)定、可靠工作的.技術(shù)要求,實(shí)現(xiàn)了長(zhǎng)周期運(yùn)行。
6結(jié)束語
　　通過電石爐本體專用熱電偶和石灰窯循環(huán)氣體專用熱電偶的使用,有效地解決了電石爐和石灰窯生產(chǎn)過程中的溫度測(cè)量問題,減少了非計(jì)劃停車,從而延長(zhǎng)了整個(gè)裝置的使用壽命,為企業(yè)帶來了顯著的經(jīng)濟(jì)效益。兩種專用熱電偶目前在該公司運(yùn)行良好,使用時(shí)間已達(dá)1a,滿足了技術(shù)改造的要求，同時(shí)備件數(shù)量降低了50%,采購費(fèi)用降低了38%,實(shí)現(xiàn)了維修工作量的減少和良好的經(jīng)濟(jì)效益。