氣化爐壓力參數直接關系到造氣工段穩定運行和安全生產,是操作過程自動化控制中的一個重要工藝指標。它直接參與了氣化爐安全聯鎖停車動作,因此壓力儀表選型需要得到重視,選擇技術可靠且使用壽命較長的儀表來確保采集有效準確的工藝參數。氣化爐壓力測量基本選型采用壓力變送器得到諸多設計單位及用戶企業的共識,但是忽視氫脆現象、不注意壓力變送器測量膜片選型的案例時有發生,這種情況需要引起重視并值得深思。
根據相關資料,目前常見的氣流床造氣爐測點處工況溫度參數為250℃,工況壓力參數為3.75MPa,合成氣中氫氣含量不低于30%(摩爾分數),則合成氣中氫氣分壓不小于1.125MPa(3.75MPa×30%=1.125MPa)。該工況屬于高溫臨氫場合,即流體最高操作溫度超過200℃且流體中氫分壓超過0.7MPa的工藝環境。高溫臨氫場合下金屬設備極易發生氫脆現象,并且隨著環境溫度、壓力及氫氣濃度的增加,氫脆現象會愈加顯著(其中環境溫度是最為關鍵的影響因素)。因此造氣爐壓力變送器的測量膜片需要具備防止氫氣滲透的功能,減小氫脆現象的影響。
由于金具備細密的晶格點陣,因此氫不易滲透或溶解在金材料內部。此外金是非常穩定的金屬元素,具備良好的抗腐蝕性能及延展性,可以制作成極薄的抗腐蝕涂層。針對這種特性,目前全球諸多知名的壓力變送器供應商(日本橫河、日本富士電機、美國霍尼韋爾、淮安嘉可)研發了鍍金膜片型壓力變送器,通過鍍金涂層可以對測量膜片形成保護膜,有效隔離并防止氫氣滲透,從而顯著降低了氫脆現象的影響。該工藝采用高溫長時間燒結技術,在壓力變送器隔離膜片(材質為316L奧氏體不銹鋼)表層鍍上一層黃金鍍層(減少氫滲透作用),黃金鍍層基面再鍍上一層陶瓷鍍膜(用于隔離氫)。這種雙層鍍膜質地致 密均勻、堅固耐腐、不受應力影響,鍍層極薄(通常不足3μmm)不影響測量精度,較之純金膜片造價低廉且性能不受影響。采用鍍金膜片型壓力變送器,能夠滿足煤造氣裝置造氣爐的工藝要求,適宜于高溫臨氫場合下長期使用。這種新式的壓力變送器在煤造氣行業已得到逐步推廣,根據企業反饋結果使用性能和儀表壽命明顯優于普通的壓力變送器。