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  GE气化炉具有高温、高压、氧化性和还原性气氛共存、强冲刷、温度压力骤变的特殊工况。燃烧室操作温度为1350℃~1500℃,操作压力2.5~8.7MPa。焰气含有CO、H2、CO2、H2O、CH4、Ar、N2及H2S等组分;煤灰熔点为1310℃~1370℃。燃烧室壳体与内衬耐火砖因受热膨胀系数不同,易发生相互剪切。最关键的是,因气化炉内冲刷磨损极为严重,所以温度计的测点必须位于距炉墙内壁15~25mm处。但是炉壁在砌制过程中难以保证均匀一致,而正因炉内冲刷和磨损的存在,炉壁在生产进程中会发生不可避免的逐渐减薄的变化。
  1.1.2 对温度计的性能要求
  由于上述的特殊工况,要求测温传感器必须具备的性能包括:能承受达1600℃的高温和8.7MPa的高压;能同时抵抗氧化性和还原性气氛的双重腐蚀;具有可调整的插入长度和可随动的结构,当内衬发生厚度变化和扭曲剪切时,能进行相应的结构变化。
  1.1.3 解决方案
  针对这些要求,研制的“气化炉可调防振热电偶”通过特殊的材料选用和结构设计,满足了气化炉工况对温度传感器的苛刻要求,是一种可调防振、耐冲刷、抗氧化、多级阻漏的气化炉专利产品。
  首先,热电偶的主体结构采用可调防振的设计理念,其突出特征是当气化炉炉壁衬里厚度发生变化时,热电偶可通过伸缩结构±100mm范围内进行调节,以实现测量元件始终保持在最佳位置。当炉壳和内衬发生剪切时,利用万向转球可使探头随倾斜而进行旋转,并在限位管和减振弹簧的作用下,使振动得以缓解,避免了热电偶在炉墙发生变形时,产生应力剪切造成折断。具有多级阻漏的结构设计,如果热电偶套管发生损坏,可防止炉内气体通过套管与大气对流,致使炉内高温传导甚至泄漏而发生的安全隐患,体现安全意识和环保理念。
  其次,保护管材料采用通过无压烧结亚微米碳化硅粉末制造的进口碳化硅材料,该材料具有陶瓷和金属的双重特性,即使在超过1750℃高温时,仍能可靠的使用,但其热导性与不锈钢相当,是氧化铝的5倍;其硬度是仅次于金刚石的最硬的高性能材料之一;小于10μm的超细结晶,经氦气检漏测试,其气孔率几乎为0,可有效阻止H2和CO通过管壁上的气孔对热电偶丝造成损坏;超高的硬度和密度,使其具有理想的耐磨损性能,能长期抵抗物料的冲刷,即使在超高温度下也能工作于氧化性和还原性气氛,以及强酸强碱的腐蚀性环境中。
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