电厂锅炉温度测量中,金属材料的选择直接关系到测温元件的寿命、精度与运行安全。锅炉内部工况复杂,炉膛温度可达1000℃以上,高温过热器区域烟气温度也常处于800℃至1000℃之间,同时伴随飞灰冲刷、氧化腐蚀和热震。因此,测温所用的金属并非普通钢材,而是以热电偶丝材和保护套管金属为主。
常用的热电偶金属材料主要有镍铬-镍硅、镍铬-铜镍、铂铑-铂以及钨铼等。其中电厂锅炉最普遍的是K型热电偶,正极为镍铬合金,负极为镍硅合金,长期使用温度范围在0℃至1200℃,短期可承受1300℃。K型热电偶线性度好、热电动势较大、价格适中,适合锅炉炉膛、烟道、蒸汽管道等大多数测点。对于更高温度的炉膛火焰区域或高温再热器入口,常选用S型或R型铂铑热电偶。S型热电偶正极为铂铑10合金,负极为纯铂,长期使用温度可达1300℃,短期可达1600℃,抗氧化能力强,但价格较高,多用于精密监测或校准。B型热电偶正极为铂铑30,负极为铂铑6,最高长期使用温度可达1600℃,适合超超临界锅炉燃烧器附近或高温腐蚀较强的区域。
除了热电偶丝材,保护套管金属同样关键。电厂锅炉测温套管常用耐热不锈钢,如310S、2520、1Cr18Ni9Ti等。310S不锈钢含铬25%、镍20%,在高温下抗氧化和抗渗碳性能优良,可用于900℃至1100℃的烟气环境。对于煤粉锅炉中硫含量高、飞灰磨损大的区域,还会采用钴基合金或表面渗铝处理的套管,以提高抗硫化和耐磨性能。部分循环流化床锅炉测温点因物料冲刷严重,会选用特种耐磨合金或陶瓷复合套管。
实际选型时还需考虑被测介质特性。主蒸汽温度一般在540℃至620℃之间,K型热电偶配不锈钢套管即可满足。再热蒸汽温度略高,仍可用K型或N型热电偶。N型热电偶正极为镍铬硅合金,负极为镍硅镁合金,抗氧化性和高温稳定性优于K型,适合长期在1100℃至1250℃运行,近年来在大型火电机组中应用增多。炉膛出口烟温测点因烟气含尘量大、温度波动剧烈,常采用B型或S型热电偶加刚玉保护管,外层再套碳化硅耐磨管。
综合来看,电厂锅炉测温所用金属以镍铬-镍硅、镍铬硅-镍硅镁、铂铑-铂及铂铑30-铂铑6为主,保护套管以310S不锈钢、钴基合金和碳化硅陶瓷为主。选型应结合温度范围、腐蚀气氛、冲刷强度和经济性,确保测温系统在锅炉全负荷周期内稳定可靠。