改善測溫系統降低鍋爐運行成本

賈春梅　蔡娟

[摘要]針對在熱電公司6#循環流化床鍋爐運行中碰到的溫度測量系統高損耗問題，對其設計選型提出合理的建議，通過對測溫系統一次原件材質和DCS系統的改造，既保障測溫系統準確性和鍋爐運行的安全性不變，又達到節支降耗，降低運行成本的目的。

[關鍵詞]熱電偶；測溫系統；節支降耗；應用

1項目簡介

在火力發電廠，溫度測量的準確性不但關系到企業的經濟利益，更關系到人的生命安全。例如，鍋爐過熱器的溫度接近于過熱器鋼管的極限耐熱溫度，如果溫度控制不好，會燒壞過熱器；在機組啟、停過程中，如果溫度變化太快，汽缸和汽包會由于熱應力過大而損壞：又如，蒸汽溫度、給水溫度、鍋爐排煙溫度等過高或過低都會使生產效率降低，導致多消耗燃料。

龍口礦業集團熱電公司6拌爐為140t/h循環流化床鍋爐，鍋爐型號為JGl40-9，8/540-M，設計為單鍋筒橫置式，自然循環水管鍋爐，采用帶差速床的低倍率循環流化床燃燒技術，其主副床溫度、爐膛溫度等均設計950-980℃，其測溫系統使用的一次原件熱電偶均工作在高溫、高磨損、強震動的環境下，鍋爐原設計使用的是鉑銠10-鉑（分度號s）型熱電偶。經過一年運行，暴露出以下幾個問題：

（1）鉑銠10-鉑（分度號s）型熱電偶價格昂貴。它在熱電廠屬于高值高損耗設備，單支價格10000元左右，年損耗熱電偶在30-40支，6#爐每年僅維護熱電偶一項最少需要30-40萬元，

（2）材質本身決定熱電勢率小，一般在7-12Uv/℃，熱電特性較差。

（3）測溫范圍過高，造成不必要的浪費。6#爐沸床正常燃燒溫度在950-980℃左右，而鉑銠10-鉑（分度號s）型熱電偶的測溫上限長期使用為1300℃，短期使用可達1600℃。

（4）抗震能力弱，極易損壞，給安全運行增添了隱患，增加了熱工維修人員的維護工作量。

2改造方案確定

我國從1988年1月1日起，熱電偶全部按IEC國際標準生產，并-指定s、B、E、K、R、J、T七種標準化熱電偶為我國統一設計型熱電偶。熱電偶是工業上最常用的溫度檢測元件之一。其優點是：

（1）測量精度高。因熱電偶直接與被測對象接觸，不受中間介質的影響。

（2）測量范圍廣。常用的熱電偶從-50～+1600℃均可邊續測量，某些特殊熱電偶最低可測到-269℃（如金鐵鎳鉻），最高可達+2800℃（如鎢-錸）。

（3）構造簡單，使用方便。熱電偶通常是由兩種不同的金屬絲組成，而且不受大小和開頭的限制，外有保護套管，用起來非常方便。

熱電偶在熱電廠屬于高值高損耗設備，它的損壞不但直接影響著鍋爐安全運行，而且增加了維修人員工作量，特別是材料費用是一個不小的損耗。根據我公司6#鍋爐運行時的燃燒情況進行認真的對比研究和技術分析，決定改變原設計測溫系統，使用抗震耐磨型鎳鉻-鎳硅（分度號K）型熱電偶的測溫系統替代鉑銠10-鉑（分度號S）熱電偶測溫系統，與s分度熱電偶相比其具有以下幾項優點：

（1）價格便宜。鎳鉻-鎳硅（分度號K）型熱電偶單支價格1300元，按照年損耗熱電偶在30支-40支進行計算，每年維護熱電偶一項最多需要5萬元左右，僅熱電偶一項與s分度熱電偶相比每年可節省材料最少22萬元。

（2）熱電勢率高，熱電特性好。

（3）測溫范圍合適。鎳鉻-鎳硅（分度號K）型其測溫上限長期使用可達1200℃，短期使用可達1300℃，滿足6#爐運行最高溫度1000℃的需要，完全可以替代S分度。

（4）抗震能力強，不易損壞，可以延長使用更換周期。降低運行成本消耗，減少熱工人員的維護工作量。

3工作原理

熱電偶溫度表是目前應用最廣泛的一種溫度表，是一種溫度電測儀表，它通常由熱電偶、熱電偶冷端補償裝置（或元件）和顯示儀表三部分組成，三者之間用導線連接起來。

熱電偶測溫基本原理是將兩種不同材料的導體或半導體A和B焊接起來，構成一個閉合回路。當導體A和B的兩個執著點1和2之間存在溫差時，即t≠t0時，兩者之間便產生電動勢。因而在回路中形成一個大小的電流，這種現象稱為熱電效應。由于熱電偶兩個接點處的溫度不同而產生的電動勢稱為熱電勢，這種現象稱為熱電效應，或稱賽貝克效應。熱電偶就是利用這一效應來工作的。測溫系統通常由熱電偶、熱電偶冷端補償裝置（或元件）和顯示儀表三部分組成，三者之間用導線連接起來。當熱電偶的兩端溫度不同時，在熱電偶回路中將產生熱電勢，如果冷端溫度恒定，則熱電勢只與熱端溫度有關，因此測出熱電勢，即可測得熱端溫度。

熱電偶的基本定律：均質導體定律、中間導體定律和中間溫度定律為制造和使用熱電偶奠定了理論基礎。

4方案實施

利用臨時停爐檢修時間將主床溫度1、主床溫度2兩點測溫系統進行改造，敷設K分度補償導線，更換WRNK-330NM L=900mmf 20K分度熱電偶，修改DCS組態參數，將整個測溫系統由s分度測量系統改造為K分度熱電偶測量系統。改造完成后，和原設計主床溫度3、主床溫度4的S分度熱電偶測溫系統進行實驗比較，通過記錄主床燃燒參數分析比對，K分度測溫系統完全適合6#爐的燃燒需要，可以替代S型測溫系統。

試驗成功后，將試驗數據和改造情況上報公司，經公司批準利用6#爐大修期間，對鍋爐沸床、煙溫等處23支S分度熱電偶采取重新敷設K分度補償導線，更換K分度熱電偶，修改DCS監控電腦后臺的相關參數等方法，把所有S分度測溫系統全部改為K分度熱電偶，并逐一系統核對，保證運行參數的準確性。

運行至今，K分度熱電偶測溫系統運行情況良好，數據準確可靠，延長了更換周期，完全滿足6#爐安全、經濟運行的需要。

5結論

6#爐年損耗熱電偶在30-40支左右，改造后每年可以為熱電公司節省材料費用20～30萬余元。通過此項技術的應用，將公司節支降耗，降低運行成本的工作落到實處，為公司增加了經濟效益。

[責任編輯：張濤]