电站锅炉热电阻

电站锅炉是火力发电厂、核电机组及热电联产系统的核心设备，其安全、高效运行高度依赖对温度场的精确监测与控制。锅炉系统涵盖给水预热、燃烧区、过热器、再热器、省煤器、空气预热器及蒸汽管路等关键部位，工作介质包括常温水、高温高压蒸汽、烟气及空气，温度范围覆盖0℃～600℃，压力可达25～30 MPa，同时存在高温氧化、腐蚀、振动与热冲击等严苛工况。热电阻（Thermal Resistor）因在中低温段精度高、稳定性好、线性度优良，被广泛用于锅炉本体及辅机的温度测量。然而，常规工业热电阻在锅炉环境下易出现护套腐蚀穿孔、绝缘受潮失效、密封渗漏及振动疲劳断裂等问题。电站锅炉热电阻（Power Station Boiler Thermal Resistor）通过耐蚀耐高温材料优选、全密封结构、抗振设计与严格的质量认证，实现了在锅炉系统中的长期可靠测温，是保障机组安全经济运行的关键传感器。本报告将从锅炉环境特性、失效机理、材料体系、结构设计、性能评估及应用策略等方面进行系统分析。

二、电站锅炉热电阻的应用场景与需求分析

2.1 主要测量部位

给水系统：除氧器出口、给水泵进出口、省煤器进出口水温监测；
燃烧与烟道系统：炉膛出口烟温、过热器/再热器管壁温度、空气预热器进出口气温；
蒸汽系统：过热器出口、再热器进出口、主蒸汽管道、旁路管路温度测量；
辅助系统：锅炉排污、吹灰器管路、燃油/燃气预热温度监控。

2.2 关键需求指标

温度范围：0℃～600℃（蒸汽系统可达550℃，烟气温度可达600℃以上）；
精度与稳定性：±0.2℃～±1℃，长期漂移<0.2%/年；
耐压与密封：承压≥1.5倍工作压力（蒸汽系统≥30 MPa），泄漏率≤10⁻⁹ Pa·m³/s；
耐腐蚀性：对给水（含除氧剂、联氨）、蒸汽、烟气（含SO₂、NOₓ、飞灰）具有长期稳定性；
抗振性：适应锅炉启停、主蒸汽管道热膨胀及风机、泵组振动；
安装适配性：多种螺纹、法兰、插入式结构，便于检修与更换。

三、电站锅炉热电阻的失效机理与挑战

3.1 高温氧化与腐蚀

蒸汽氧化：高温高压蒸汽中氧含量超标时，会在金属护套表面形成氧化皮，导致热阻增加与局部过热；
烟气腐蚀：SO₂、NOₓ与水蒸气形成酸性冷凝液，对碳钢和低合金钢护套产生酸腐蚀；飞灰中的Na、K、Cl等成分在高温下加剧腐蚀。

3.2 密封失效与绝缘受潮

焊缝气孔、微裂纹在热循环与压力波动下扩展，导致蒸汽或水渗入，使MgO/Al₂O₃绝缘受潮，绝缘电阻下降，产生漏电流与测量误差。

3.3 机械损伤与热震

锅炉启停及负荷变化产生热震，护套与绝缘界面热应力循环，可能导致剥离与间隙；
主蒸汽管道振动及吹灰器冲击波对探头结构造成疲劳损伤。

3.4 长期老化

高温长期作用下，绝缘材料烧结致密化或产生微裂纹，影响稳定性；金属护套蠕变导致尺寸变化与应力集中。

四、电站锅炉热电阻的材料体系

4.1 感温材料

铂（Pt）及铂铑合金（PtRh）：化学惰性，几乎不受锅炉介质影响，是首选感温材料；
- Pt100：适用0℃～+650℃，精度高，广泛用于给水、蒸汽系统；
- PtRh10/PtRh20：适用+500℃～+1200℃，用于过热器、再热器管壁温度测量。
铜（Cu）：适用于低温段（0℃～+150℃），成本低，但在高温蒸汽中易氧化，需特殊防护。