摘要：床層溫度元件位于高磨損、高溫區(qū)域，且受熱膨脹等因素容易發(fā)生彎曲現(xiàn)象，目前普遍存在使用壽命短，運行過程中更換難度大等困難；爐膛床溫的監(jiān)視和調(diào)整對循環(huán)流化床鍋爐起著至關(guān)重要的作用，本文就床溫元件損壞的多方面因素進行分析，并提出相應的解決方法進行改造。

關(guān)鍵詞：循環(huán)流化床鍋爐；床溫元件；帶伸縮節(jié)保護套管

  1 概述：

龍安熱電一期兩臺150t/h超高壓高溫循環(huán)流化床鍋爐，密向區(qū)為一個34797（高）×7680（寬）×4000（深）的燃燒室，設計床溫區(qū)間為830~930℃。床層測溫用的熱電偶型號為：WRNN2-436，長度為3000mm，分布在前墻、后墻各6支。床溫熱電偶經(jīng)爐膛底部水冷風室向上直插進入爐膛，爐膛內(nèi)部露出長度400mm。設計選用的熱電偶套管在高溫流化燃燒工況下中，使用不到半年均出現(xiàn)不同程度的損壞，對鍋爐燃燒溫度監(jiān)測和控制造成很大的安全隱患，同時大量更換溫度元件也造成了很大的浪費。

      2 原因分析

2.1爐膛內(nèi)床溫元件的磨損                 

2017年底我廠停爐檢修期間，打開爐膛和水冷風室檢查，發(fā)現(xiàn)熱電偶伸入爐膛部分的保護套管已嚴重碳化、脆裂，而風室位置的熱電偶全部彎曲。分析原因，我廠鍋爐常年處于滿負荷運行狀態(tài)，床溫基本控制在900℃左右，高溫流化下的床料沖刷力很強，床溫熱電偶伸入爐膛內(nèi)400mm，直接承受爐膛內(nèi)流化狀態(tài)下顆粒的無規(guī)則沖刷、磨損。另外，發(fā)現(xiàn)部分鐘罩式風帽孔安裝時不注意直接對著熱電偶保護套管沖刷，加劇了熱電偶的磨損。而磨穿后的保護套管對熱電偶失去了保護作用，由于爐膛正壓的緣故，高溫火花通過磨穿的熱電偶套管溫度元件的接線盒處噴出，檢修人員無法在鍋爐運行中更換床溫熱電偶的內(nèi)芯，往往只能等停爐后再處理。

2.2熱電偶套管在爐膛底板和水冷風室安裝方法不當

熱電偶的保護穿墻套管安裝方式為：分別在布風板鰭片和風室底部上焊接固定，因未考慮到熱膨脹因素，爐膛燃燒后風室受熱膨脹產(chǎn)生位移，熱電偶和保護套管承受較大的拉應力和彎曲應力，致使風室保護套管嚴重彎曲變形，有的套管出現(xiàn)焊接開裂，最終熱電偶元件損壞、彎曲、變形。開裂后的熱電偶和套管檢修時必須整組報廢更換。更換時難度很大，必須進爐膛和水冷風室對穿墻套管與底板焊接處進行切割分離，然后想方設法拆除，切除工作量較大，且重新安裝時焊接的工程量比原來更大。

2.3熱電偶套管選取的材質(zhì)質(zhì)量不過關(guān)

熱電偶套管選取的材質(zhì)質(zhì)量不過關(guān)，無法承受設計溫度要求和多煤種燃燒的環(huán)境需要。原先廠家熱電偶配置的套管材質(zhì)為SUS321不銹鋼，這種材質(zhì)在爐膛內(nèi)耐腐蝕性不夠，另外爐膛稍有超溫就無法承受。以上種種因素影響是造成熱電偶及套管無法正常使用的主要原因；給我廠鍋爐的正常運行調(diào)整控制，帶來很大的安全隱患和威脅。

3 改進方案與實施

根據(jù)以上熱電偶及套管的損壞和破損因素，我們經(jīng)過反復探討，決定采取多項措施改進，并在安裝和維修工藝中進行規(guī)范的分項處理。

3.1  我司采取對插入爐膛內(nèi)的熱電偶部分，增加鐘罩式保護套管的防護方案，材質(zhì)選用某廠GM1型合金（成分：Cr26~28.5%、Mn2.5~3.5%、Fe余量、Ni16~18.5%、Mo2~3%、W3.5~5.0%、Co4~6%、Cu0.5~1.5%），此材料的耐高溫、耐沖刷及高溫度下防腐蝕性能優(yōu)越。保護套管尺寸：50mm×10mm，與穿墻套管進行焊接，熱電偶安裝時緊貼鐘罩式保護套管，杜絕了空氣的熱絕緣，安裝后點爐時查看升溫曲線與增加保護套管前一致，說明床溫的熱響應力并未受到影響，同時避免了熱電偶面對流化狀態(tài)下高溫床料的直接沖刷和接觸，因而熱電偶的材質(zhì)只需考慮耐高溫性能，對耐磨性能的要求大大降低。
  3.2  進入爐膛對床溫周圍的風帽逐一檢查，調(diào)整風帽的位置，確保風帽的出風孔沒有正對床溫熱電偶，鐘罩式蘑菇風帽的正確安裝朝向如下圖所示：

圖1 測量床溫熱電偶的安裝方法

3.3爐膛風室部分的防護

原華西能源鍋爐廠設計的穿墻保護套管采用整支3000mm焊接在爐膛底部和布風板鰭片上，在鍋爐受熱膨脹位移和其他因素作用下，無法消除拉應力和彎曲應力，造成嚴重彎曲變形，損壞熱電偶元器件。為防止熱膨脹造成的風室熱電偶彎曲現(xiàn)象，為消除膨脹產(chǎn)生的應力，我廠設計帶膨脹節(jié)的風室穿墻保護套管，材質(zhì)選用合金剛GH3030，尺寸Φ50mm×10mm，將保護套管分2段分別焊接在風室上部和下部，中間部分留有150mm間隙，裁切一段長度200mm左右套管與其中一段焊接，另一端活動，這樣就基本消除了膨脹應力。具體改進如下圖：

圖2 爐膛熱電偶的安裝示意圖

同時考慮到點火和烘爐時溫度較高，又在風室保護套管上焊接V型抓丁，涂抹可塑料；經(jīng)改造過的風室保護套管結(jié)構(gòu)簡單、成本低、使用壽命長，改造后的穿墻保護套管基本可用終生，只需每次停爐時進入風室檢查澆注料磨損情況；改造后風室床溫如下圖4，左圖：帶伸縮節(jié)的穿墻保護套管焊接抓丁，右圖：涂抹可塑料后的形態(tài)。

經(jīng)過更換套管材質(zhì)、在爐膛內(nèi)部分加設外套合金鋼管、控制風帽口安裝方向、水冷風室內(nèi)套管增加伸縮節(jié)工藝等，消除了潛在的多處安全隱患和改進了不合理的安裝結(jié)構(gòu)。

改進后運行近兩年時間，鍋爐床溫監(jiān)測運行正常，床溫測點全年投入率達100%。改造后我廠幾次計劃停爐期間人員進入爐膛和風室檢查，所有熱電偶及套管均完好無損，只需對水冷風室套管局部脫落的可塑料稍微修補即可，熱電偶和保護套管均可實現(xiàn)長周期運行。

參考文獻：

[1] 華西能源熱工測點布置圖 圖號41ES-10

[2] 華西能源鍋爐說明書 編號：41ES-SM