循环流化床锅炉用特殊热电偶保护套管的选材与发展

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1、循环流化床锅炉用特殊热电偶保护套管的选材与发展山东科技大学材料科学研究院王灿明孙宏飞万殿茂于美杰(泰安271019)摘要：本文分析了循环流化床锅炉用特殊热电偶保护套管的磨损机理，并从选材和新材料新工艺的应用两个方面阐述了如何有效的提高热电偶保护套管的性能。文中还介绍了特种耐磨热电偶保护套管的发展动向。关键词：热电偶耐磨性新材料高铬铸铁金属间化合物MaterialSelectionandDevelopmentofSpecialThermocoupleCannulaUsedonCirculatingFluidizedBedBoilerWang

2、CanmingSunHongfeiWanDianmaoYuMeijieShandongUniversityofScience&Technology（Tai’an271019）Abstract:Thispaperdealswiththewearmechanismofspecialthermocouplecannulausedoncirculatingfluidizedbedboiler.Andputforwardtwoavailablewaysontheimprovementofitspropertiesfrommaterialselect

3、ionandtheapplicationofnewmaterialandnewprocess.Thedevelopmentaltendencyforspecialwear-resistantthermocouplecannulaisalsointroducedinthispaper.keywords:ThermocoupleWearresistanceNewmaterialHighCrcastironIntermetalliccompound1引言随着社会的发展和进步，我国在环保方面的要求也进一步严格，循环流化床燃烧技术作为一项新型燃烧技

4、术，在节约能源、调节负荷、控制污染及燃料适应性等方面具有突出的优点，在电力工业、垃圾焚烧、水泥工业等许多领域中得到日益广泛的应用。目前全国已有20多个锅炉厂生产20t/h蒸发量以下的常规流化床锅炉和循环流化床锅炉。至今全国累计有近3000多台工业流化床锅炉在运行中，其数量在世界上排第一位。[1]然而，由于循环流化床锅炉特殊的燃烧方式，易损件的磨损问题一直是影响其长期安全运行的重要因素。为解决这一问题，材料工作者作了大量的工作，提出了许多有意义的思路和解决方案。其中，大量新材料、新工艺的出现和应用为解决这一问题提供了可能。循环流化床锅炉上所

5、用热电偶测温问题目前是一个暴露比较突出的需要亟待解决的问题。由于高温冲蚀严重而大大降低了热电偶的正常使用寿命。必须采用特殊高温耐磨热电偶保护套管来解决该问题，经过研究发展，其在制备技术上有了较大的进步，性能价格比也在不断的提高。本文就该问题进行讨论，试图引起大家的注意。共同为提高我国热电偶技术的测量水平作出贡献。2循环流化床锅炉燃烧及磨损机理循环流化床锅炉与传统的煤粉锅炉不同，在燃烧过程中，炉内床料在烟气携带下沿炉膛上升，经炉膛上部出口进入分离器，在分离器中进行气、固两相分离，分离后的烟气经上部出口，进入锅炉尾部烟道，分离出来的固体粒子，

6、经回料阀再返回炉膛下部。在循环流化床锅炉的运行中，含有燃料、燃料灰、石灰石及其反应产物的固体床料，在炉膛-分离器-料阀-炉膛这一封闭循环回路里处于不停的高温循环流动中，并在炉内以850℃～950℃进行高效率燃烧及脱硫反应。床料除在这一回路中作外循环流动外，其在重力作用下，在炉内不断地进行内循环流动。因此，在循环回路的相应部位必然产生严重磨损。[2、3]以上分析表明，热电偶保护套管在炉内所处环境为高温，氧化性气氛，且有循环流体的冲刷碰撞，其磨损应当属于高温下的冲刷磨粒磨损。这种磨损的形式大致可归为两类：一类是在碰撞过程中由于材料的反复变形引

7、起的疲劳磨损；另一类则是材料在自由运动的颗粒的切削作用下引起的破坏，称之为凿削式磨损。炉内的高温可改变材料的组织结构，使其硬度大大下降，从而加重了磨损。同时，材料的高温氧化也降低了其韧性，冲击时氧化层容易崩落，这也加速了材料磨损。磨损的程度与冲击角度的关系很大，冲击角为90°没有凿削式磨损，而仅是疲劳磨损，此磨损很轻微。当冲击角度为20°～50°时磨损最严重。因此保护管的插入方向与流速方向夹角应避开这个角度范围。[4]仔细观察分析热电偶保护套管的失效部位，大致有两个部位比较容易失效，一是热电偶保护套管的端部，此处的材料处于烟气、物料的直接

8、冲刷和回旋、涡流的综合作用下，磨损较为严重。另一部位则是热电偶保护套管与炉壁的交接处，此处的磨损主要是由于烟气、物料在该部位的涡流所引起的冲刷磨损。上述分析表明，高温冲蚀磨损失效是循环流化床锅