密團電石爐和套簡石灰窯熱電偶的選型

摘要:某公司密閉電石爐和套簡石灰窯運行過程中K型熱電偶經常被燒壞,造成溫度測量不準確。針對該問題,分析了導致熱電偶損壞的原因,根據電石爐和石灰窯的實際運行情況,對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施改造。實際應用表明: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量和產量的問題,使熱電偶備件費用降低了50%,實現(xiàn)了電石爐和石灰窯的長周期運行，且經濟效益提升顯著。
　　某公司乙炔運行部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型熱電偶進行溫度檢測,熱電偶在運行過程中經常被燒壞。同時,600TPD套簡石灰窯為江蘇中圣園科技股份有限公司成套設計提供的EPC項目,石灰窯循環(huán)氣體溫度采用K型剛玉熱電偶進行檢測，熱電偶在運行過程中也經常被燒壞,造成溫度測量不準確。
　　由于電石爐溫度控制直接影響電石質量及電石爐使用壽命,石灰窯溫度測量失真將導致石灰石煅燒質量不合格。針對該情況,技術人員對電石爐溫度和石灰窯循環(huán)氣體溫度進行了專項技術攻關,通過對比、溝通,最終選用電石爐專用熱電偶和石灰窯專用熱電偶實施改造,解決了該難題。
1電石爐和石灰窯熱電偶溫度測量存在的問題
　　電石爐本體溫度是電石爐的重要參數(shù)之一,體現(xiàn)的是對電石爐內部爐膛溫度的檢測。工藝操作人員根據本體溫度參數(shù)判斷電石爐運行狀況，從而及時調整工藝參數(shù),確保電石生產質量及產量;當本體溫度過高時，持續(xù)的高溫會造成本體、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)的是對石灰窯循環(huán)氣體管道內部溫度的檢測。在正常運行過程中,工藝操作人員根據循.環(huán)氣體溫度調整工藝參數(shù):當循環(huán)氣體管道溫度.低時，會造成生產出來的熟石灰出現(xiàn)夾生情況;當循環(huán)氣體管道溫度高時，會造成熟石灰出現(xiàn)結塊情況,嚴重時會導致耐火磚燒壞。但是,當循環(huán)氣體管道溫度異常顯示時,常使工藝操作人員出現(xiàn)判斷錯誤,從而做出錯誤的工藝參數(shù)調整,最終影響熟石灰產品的質量,嚴重時會導致石灰窯循環(huán)氣體內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通過三相高壓電產生電弧發(fā)生的熱量進行加熱，在1800~2200℃的高溫下反應制成CaC2,同時生成副產品CO2,CO,H2,O2,CH4等氣體,其尾.氣中各組分體積分數(shù)控制指標分別為:φCO2<30%，φCO在50%~80%，φH2<20%，φO2<1.5%,φCH4<30%,本體操作溫度在200~800℃.
　　電石爐正常運行時,本體溫度約800℃,由于工藝參數(shù)控制不穩(wěn)定,時常會有塌料發(fā)生,造成了局部溫度瞬間升高,超過了熱電偶0~1300℃的測溫范圍,導致熱電偶燒壞。
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1150~1250℃的高溫煅燒下分解，同時生成副產品CO2氣體,控制指標為φCO2<<30%。
　　套筒石灰窯正常運行時,循環(huán)氣體工作溫度.通常在800℃左右，最高可達900℃;當工況異?；蚰突鸫u層因高溫變形時,將導致熱電偶燒壞。
3. 電石爐和石灰窯對熱電偶的性能要求
　　根據實際運行需要,密閉電石爐和套簡石灰.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達到1300℃,石灰窯循環(huán)氣體熱電偶耐高溫性能應達到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)氣體內顆粒的磨損。
4)壽命長。熱電偶的使用壽命直接影響電石爐和石灰窯的運行時間，因而熱電偶的使用壽命要求超過1a。
　　針對這些要求,生產企業(yè)派技術人員到現(xiàn)場了解工況,共同分析產品損壞的原因。經過充分探討和試驗，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構設計,滿足了該公司密閉電石爐和套簡石灰窯工況對熱電偶的苛刻要求。通過近一年的運行,電石爐和石灰窯專.用熱電偶的使用效果和經濟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
　　根據實際需要,每臺電石爐的溫度測點包括: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.度測點分布如圖1所示。
 
4.2電石爐本體專用熱電偶實施方案
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)境長時間工作。
2)根據損壞原因,廠家開發(fā)出針對電石爐的特殊高溫合金,在鎳基合金的基礎上增加了W和Mo等元素的固溶強化,提高了外套管合金的抗腐蝕性能;同時,為了防止超溫損壞外套管,又增加了一層剛玉套管作為熱電偶的第二層保護管。
3)選用活動法蘭安裝方式,方便現(xiàn)場對長度的調節(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壁,每臺石灰窯安裝了7支熱電偶對循環(huán)氣體溫度進行監(jiān)測。具體溫度測點分布為TE611~TE617,如圖2所示。
 
5.2石灰窯循環(huán)氣體專用熱電偶實施方案
1)選用K型熱電偶,元件保護管采用Nicrobelle高溫材料,耐高溫可達1250℃。
2)選用活動法蘭安裝方式,方便現(xiàn)場對長度的調節(jié)。
3)外保護套管材質為鈷基耐磨合金,富含耐磨、防腐成分。
4)保護套管直徑為φ18mm,根據接觸介質范圍,選用耐磨段長度為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)氣體的溫度測量,利用特殊的結構形式,使其同時具有耐高溫、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.技術要求,實現(xiàn)了長周期運行。
6結束語
　　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過程中的溫度測量問題,減少了非計劃停車,從而延長了整個裝置的使用壽命,為企業(yè)帶來了顯著的經濟效益。兩種專用熱電偶目前在該公司運行良好,使用時間已達1a,滿足了技術改造的要求，同時備件數(shù)量降低了50%,采購費用降低了38%,實現(xiàn)了維修工作量的減少和良好的經濟效益。