一种抗腐蚀耐磨损低成本长寿命垃圾焚烧炉温度热电偶设备的应用.docx

??

?

??

一种抗腐蚀耐磨损低成本长寿命垃圾焚烧炉温度热电偶设备的应用

?

?

?

?

?

??

?

?

?

摘要：热电偶作为垃圾焚烧发电厂焚烧炉炉膛温度测量的重要载体，在焚烧垃圾种类繁多、成分不一、烟气腐蚀性强、粉尘颗粒大、高温的工况环境下，如何提高在该工况下使用的热电偶的使用寿命成为电厂设备维护成本控制至关重要的问题。

关键词：垃圾焚烧发电厂；焚烧炉炉膛温度；热电偶；使用寿命

1前言

广州某环保集团属下七个垃圾焚烧发电厂共22台750t/d焚烧炉，炉膛温度测点共660个。据统计，2018年因温度异常更换炉膛热电偶2088支，平均每支热电偶使用寿命为114天。值得注意的是，除了该集团第一垃圾焚烧发电厂2炉1机炉膛热电偶使用情况较为良好之外，第二至第七发电厂的使用情况都不理想。其中，第二垃圾焚烧发电厂3炉2机当年炉膛热电偶总消耗264支，炉膛一通道共13个测点就消耗了214支，占比81.06%；第四垃圾焚烧发电厂3炉2机当年炉膛热电偶总消耗279支，其中炉膛一通道就消耗了204支，占比73.12%；第三、第五、第六、第七发电厂也存在一样的问题。下面重点对该集团的发电厂焚烧炉一通道热电偶的使用进行改进，从环境工况、烟气成分、热电偶材质、结构、安装方式进行剖析，致力于打造一款抗腐蚀耐磨损低成本长寿命的炉膛热电偶，以提高设备管理的成本控制和环保要求。

2原因分析

经调研其它同行电厂炉膛热电偶的使用情况，从热电偶的材质、结构、安装方式及工况环境着手进行研究，从损坏热电偶的外观、腐蚀程度、材质、结构等方面进行原因分析。

垃圾焚烧发电厂炉膛工况复杂，一通道烟气温度高，含有各类酸性气体，腐蚀性强，夹杂大量炉渣、炉灰、粉尘，同时在一通道上部往炉内喷射氨水、浓缩液。这些物质在炉壁及热电偶上集聚、结焦，增加了热电偶的承载力，导致合金热电偶弯曲难以更换；在焦块跌落时，造成碳化硅热电偶易折断；此外，氨水和浓缩液无法快速雾化，一部分会直接落到热电偶本体上，导致热电偶热胀冷缩频繁，应力不均而断裂；炉膛内物质复杂，具有高温腐蚀的特性，对热电偶本体造成冲刷、磨损。

材质方面，目前适用于垃圾焚烧炉的热电偶材质分为两种，一种是合金，另一种是碳化硅。该集团各能源公司在2018年大部分使用碳化硅热电偶。根据2018年热电偶使用情况分析。第一垃圾焚烧发电厂炉膛温度预埋孔较大，热电偶采用外径为￠30mm的具有双层碳化硅保护套管的法兰固定式热电偶。第二垃圾焚烧发电厂炉膛温度测点预埋孔小一些，热电偶采用外径为￠25mm的单层碳化硅保护套管的螺纹固定式热电偶。其它电厂炉膛温度测点预埋孔最小，热电偶采用外径为￠20mm的单层碳化硅或合金保护套管的螺纹固定式热电偶。对比2018年各电厂热电偶使用情况得出，第一电厂热电偶使用最为理想，第二电厂比其它电厂情况稍好，第七电厂使用合金热电偶比同直径的碳化硅热电偶好。

造成这种结果，和热电偶的结构特点有关。热电偶外径越大，承载外力的强度越大，双层保护套管抗热胀冷缩能力越强，热电偶使用寿命越长。很显然，外径较大的带法兰的双层碳化硅保护套管的热电偶优于外径较小的螺纹固定的单层碳化硅保护套管的热电偶；合金保护套管又优于碳化硅保护套管。较大的外径强化了热电偶承载外力的强度，法兰固定减少了外部晃动对热电偶造成的损坏，采用双层保护套管在增加强度的同时，也增强了热电偶的耐腐蚀能力和抗热胀冷缩能力。

从使用寿命方面看，合金热电偶优于碳化硅热电偶。不过合金在高温强腐蚀的环境下易腐蚀溶解或弯曲变形，然而与预埋管凝结在一起难以更换。扩大热电偶预埋管直径，增大两者间隙，能有效解决这一问题。

综上所述，为延长热电偶的使用寿命，降低检修成本，其行之有效的方法一是扩大炉膛温度预埋管的直径，以满足大直径热电偶的安装；二是增加热电偶的外径和保护套层数，采用合金热电偶。

3解决方案

（1）扩大炉膛温度预埋管的直径

对各电厂焚烧炉炉膛的温度预埋管进行扩孔，将预埋管孔径加大到Φ75mm，预埋管长与炉墙及保温厚度一致400mm，套管炉内端面与浇注料平齐，防止烧坏，炉外固定DN65mm热电偶法兰，安装角度为向下倾斜15°。扩孔改造后预埋管结构见图1：

图1扩孔后预埋管结构

（2）优化热电偶的材质、结构

针对该集团各电厂的特殊性，特发明了一款新型的热电偶，并已投入使用，结构示意图如图2：

图2抗腐蚀耐磨损的垃圾焚烧炉用热电偶装置结构示意图

参照图2，抗腐蚀耐磨损的垃圾焚烧炉用热电偶装置，包括内套管1，内套管1的内腔安装有热电偶丝2，内套管1的外径为20mm，且内套管1的内径为12mm，为钨钴合金材料所制，便于增加抗腐蚀能力，有效的使其耐磨度高、抗氧化性好、防爆裂、不容易蠕变弯曲。

热电偶丝2的直径为8mm，为镍铬合金铠装材料所制，能够在高温环