循環流化床鍋爐床溫熱電偶磨損分析與技術改造

來源：福建省福能龍安熱電有限公司作者：林敏琳發布日期：2020-05-20

摘要：床層溫度元件位于高磨損、高溫區域，且受熱膨脹等因素影響容易發生彎曲現象，目前普遍存在使用壽命短，運行過程中更換難度大等困難；爐膛床溫的監視和調整對循環流化床鍋爐起著至關重要的作用。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。

龍安熱電一期2臺150t/h超高壓高溫循環流化床鍋爐，密向區為一個34797（高）×7680（寬）×4000（深）的燃燒室，設計床溫區間為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。床溫熱電偶經爐膛底部水冷風室向上直插進入爐膛，爐膛內部露出長度400mm。設計選用的熱電偶套管在高溫流化燃燒工況下，使用不到半年均出現不同程度的損壞，對鍋爐燃燒溫度監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。

1床溫元件大量損壞原因分析

（1）爐膛內床溫元件的磨損。2017年底我廠停爐檢修期間，打開爐膛和水冷風室檢查，發現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，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400mm，直接承受爐膛內流化狀態下顆粒的無規則沖刷、磨損。另外，發現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芯，往往只能等停爐后再處理。

（2）熱電偶套管在爐膛底板和水冷風室的安裝方法不當。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，有的套管出現焊接開裂，非常終熱電偶元件損壞、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。

（3）熱電偶套管選取的材質質量不過關。熱電偶套管選取的材質質量不過關，無法承受設計溫度要求和多煤種燃燒的環境需要。原先廠家熱電偶配置的套管材質為SUS321不銹鋼，這種材質在爐膛內耐腐蝕性不夠，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整控制，帶來很大的安全隱患和威脅。

2改進方案與實施

根據以上耐磨熱電偶及套管的損壞和破損因素，經過反復探討，決定采取多項措施改進，并在安裝和維修工藝中進行規范的分項處理。

（1）我司采取對插入爐膛內的熱電偶部分，增加鐘罩式保護套管的防護方案。材質選用某廠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%），此材料耐高溫、耐沖刷及高溫下防腐蝕性能優越。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未受到影響，同時避免了熱電偶面對流化狀態下高溫床料的直接沖刷和接觸，因而熱電偶的材質只需考慮耐高溫性能，對耐磨性能的要求大大降低。

（2）進入爐膛對床溫周圍的風帽逐一檢查，調整風帽的位置，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圖1所示。

（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象，消除膨脹產生的應力，我廠設計帶膨脹節的風室穿墻保護套管，材質選用合金剛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1段長度200mm左右套管與其中1段焊接，另一端活動，這樣就基本消除了膨脹應力。具體改

進見圖2。