循环流化床锅炉床温热电偶磨损分析与技术改造

来源：福建省福能龙安热电有限公司作者：林敏琳发布日期：2020-05-20

摘要：床层温度元件位于高磨损、高温区域，且受热膨胀等因素影响容易发生弯曲现象，目前普遍存在使用寿命短，运行过程中更换难度大等困难；炉膛床温的监视和调整对循环流化床锅炉起着至关重要的作用。就床温元件损坏的多方面因素进行分析，并提出相应的解决方法进行改造。

龙安热电一期2台150t/h超高压高温循环流化床锅炉，密向区为一个34797（高）×7680（宽）×4000（深）的燃烧室，设计床温区间为830～930℃。床层测温用的热电偶型号为：WRNN2-436，长度为3000mm，分布在前墙、后墙各6支。床温热电偶经炉膛底部水冷风室向上直插进入炉膛，炉膛内部露出长度400mm。设计选用的热电偶套管在高温流化燃烧工况下，使用不到半年均出现不同程度的损坏，对锅炉燃烧温度监测和控制造成很大的安全隐患，同时大量更换温度元件也造成了很大的浪费。

1床温元件大量损坏原因分析

（1）炉膛内床温元件的磨损。2017年底我厂停炉检修期间，打开炉膛和水冷风室检查，发现热电偶伸入炉膛部分的保护套管已严重碳化、脆裂，而风室位置的热电偶全部弯曲。分析原因，我厂锅炉常年处于满负荷运行状态，床温基本控制在900℃左右，高温流化下的床料冲刷力很强，床温热电偶伸入炉膛内400mm，直接承受炉膛内流化状态下颗粒的无规则冲刷、磨损。另外，发现部分钟罩式风帽孔安装时不注意，直接对着热电偶保护套管冲刷，加剧了热电偶的磨损。而磨穿后的保护套管对热电偶失去了保护作用，由于炉膛正压的缘故，高温火花通过磨穿的热电偶套管温度元件的接线盒处喷出，检修人员无法在锅炉运行中更换床温热电偶的内芯，往往只能等停炉后再处理。

（2）热电偶套管在炉膛底板和水冷风室的安装方法不当。热电偶的保护穿墙套管安装方式为：分别在布风板鳍片和风室底部上焊接固定，因未考虑到热膨胀因素，炉膛燃烧后风室受热膨胀产生位移，热电偶和保护套管承受较大的拉应力和弯曲应力，致使风室保护套管严重弯曲变形，有的套管出现焊接开裂，非常终热电偶元件损坏、弯曲、变形。开裂后的热电偶和套管检修时必须整组报废更换。更换难度很大，必须进炉膛和水冷风室对穿墙套管与底板焊接处进行切割分离，然后想方设法拆除，切除工作量较大，且重新安装时焊接的工程量比原来更大。

（3）热电偶套管选取的材质质量不过关。热电偶套管选取的材质质量不过关，无法承受设计温度要求和多煤种燃烧的环境需要。原先厂家热电偶配置的套管材质为SUS321不锈钢，这种材质在炉膛内耐腐蚀性不够，另外炉膛稍有超温就无法承受。

以上种种因素影响是造成热电偶及套管无法正常使用的主要原因，给我厂锅炉的正常运行调整控制，带来很大的安全隐患和威胁。

2改进方案与实施

根据以上耐磨热电偶及套管的损坏和破损因素，经过反复探讨，决定采取多项措施改进，并在安装和维修工艺中进行规范的分项处理。

（1）我司采取对插入炉膛内的热电偶部分，增加钟罩式保护套管的防护方案。材质选用某厂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%），此材料耐高温、耐冲刷及高温下防腐蚀性能优越。保护套管尺寸：50mm×10mm，与穿墙套管进行焊接，热电偶安装时紧贴钟罩式保护套管，杜绝了空气的热绝缘，安装后点炉时查看升温曲线与增加保护套管前一致，说明床温的热响应力未受到影响，同时避免了热电偶面对流化状态下高温床料的直接冲刷和接触，因而热电偶的材质只需考虑耐高温性能，对耐磨性能的要求大大降低。

（2）进入炉膛对床温周围的风帽逐一检查，调整风帽的位置，确保风帽的出风孔没有正对床温热电偶，钟罩式蘑菇风帽的正确安装朝向如图1所示。

（3）炉膛风室部分的防护。原华西能源锅炉厂设计的穿墙保护套管采用整支3000mm焊接在炉膛底部和布风板鳍片上，在锅炉受热膨胀位移和其他因素作用下，无法消除拉应力和弯曲应力，造成严重弯曲变形，损坏热电偶元器件。为防止热膨胀造成的风室热电偶弯曲现象，消除膨胀产生的应力，我厂设计带膨胀节的风室穿墙保护套管，材质选用合金刚GH3030，尺寸Φ50mm×10mm，将保护套管分2段分别焊接在风室上部和下部，中间部分留有150mm间隙，裁切1段长度200mm左右套管与其中1段焊接，另一端活动，这样就基本消除了膨胀应力。具体改

进见图2。