【摘要】針對煤氣發生爐定期檢驗中發現一些常見缺陷產生的原因進行分析并提出應對措施
　　【關鍵詞】煤氣發生爐論文；水夾套論文；水垢；鼓包；腐蝕；磨損
　　煤氣發生爐是一種用煙煤、無煙煤做原料的，氣化產生水煤氣的設備，煤炭氣化技術可以廣泛應用到建材、陶瓷、化工、耐火材料、機械等行業。特別是在陶瓷行業的應用，降低成本是非常顯著的。
　　煤氣發生爐在生產時內罐溫度極高，且內部反應復雜。日常生產時，氧化層釋放出大量的熱量，使得煤氣發生爐內罐溫度可達到1200℃以上，內罐中心溫度甚至可達到1400℃左右。此時夾套中的冷卻水就對內罐鋼板的保護起了至關重要的作用。在夾套缺水或無水情況下，就會引起爐體鋼板過熱，甚至變形，若此時操作工作操作失誤，緊急補水，就會引起夾套壓力突然升高，導致夾套變形，甚至爐體爆炸，造成人員傷亡、經濟損失。在對泉州地區部分廠家煤氣發生爐定期檢驗時，發現有將近30%左右的廠家煤氣發生爐出現鼓包變形，腐蝕,磨損等缺陷。
　　一：水垢的生成及水處理：
　　1、水垢的生成及危害論文
　　我國的地域寬廣，水質情況復雜，絕大多數是非堿性水，水的硬度也因地區的不同而有差別。水的硬度是指水中溶解的鈣鎂鹽類、總硬度。硬度包括暫時硬度和永久硬度，即碳酸鹽硬度（如Ca（HCO3）2、Mg（HCO3）2等）和非碳酸鹽硬度（指水中的CaCl2、MgCl2、CaSO4、MgSO4等非碳酸鹽的含量生成水垢的主要原因有以下幾個方面：
　　給水中的鈣鎂鹽類在高溫下分解，在夾套內表面上析出難溶性物質形成水垢。因為鈣鎂鹽類溶解度隨著溫度的升高而降低，所以當低溫給水送入夾套內受熱時，溫度升高從而析出沉淀。未及時排污或者排污不夠，夾套內水不斷蒸發，水中的鹽類不斷濃縮，當達到鈣鎂某些鹽類的飽和濃度時，如繼續蒸發，在夾套內表面會有結晶析出形成水垢。
　　排污不合理，不及時，夾套內生成的非黏結性松散的水渣類物質，二次生成水垢，黏結在夾套受熱面。水垢的存在對水夾套的安全穩定運行危害極大，最直接的后果是影響熱傳遞。水垢的導熱性能很差，經測定，水垢的導熱系數只有金屬的幾十分之一，由于夾套內表面有水垢，致使受熱面的傳熱不良，燃料燃燒釋放出的熱量不能有效地傳遞給水，水得不到熱量，無法產出足夠的蒸汽，從而影響煤氣爐運行水垢導致熱傳遞能力下降的同時會使受熱面金屬壁溫升高。
　　水垢厚度越大，受熱面金屬壁溫上升也越高，金屬的強度則相應地下降。當壁溫超過450°時，金屬將發生蠕動變形，在外壓作用下形成鼓包或者出現裂縫。甚至導致爆炸等嚴重事故的發生，水夾套運行中生成的水垢還會粘附在是給水管內壁，造成進水管管口變窄，致使供水不足，嚴重時會引起事故。
　　2、水的軟化處理和合理排污
　　TSGR0004-2009《固定式壓力容器安全技術監察規程》6.1.2水質要求：以水為介質產生蒸汽的壓力容器，應當做好水質管理和監測工作，沒有可靠的水處理設施，不應當投入使用。煤氣發生爐水夾套的水質硬度指標應符合以下要求：水的軟化目前廣泛采用的陽離子交換法，在陽離子交換法中，最常用的是鈉離子交換，即以Na+與水中的Ca2+、Mg2+離子進行置換反應，使水得到軟化。鈉離子交換劑能除去水中的暫時硬度和永久硬度，鈉離子交換法使得軟化水質量好，效率高，一般采用此法。現在常用的軟水設備為全自動鈉離子交換器。
　　使用軟化水的目的是保持水夾套受熱面無垢或者薄垢運行，但軟化后的水中仍然含有溶解鹽類。夾套運行水不斷蒸發時，水中的鹽類不斷濃縮，會形成水渣，沉淀物等。當濃縮程度達到其飽和濃度時，如繼續蒸發，在夾套內表面也會結晶析出形成水垢，所以夾套運行時應合理排污。排污量控制：水夾套排污率的計算公式為：P=A給/(A爐-A給)；式中P為排污率，取5-10%；A為給水堿度mg/l；A爐為水夾套中水的堿度mg/l合理安排排污時間：水夾套應在停爐時或者避開強熱交換期（開車時的鼓風段）排污，這樣可以避免因蒸汽壓力變化影響生產。
　　少量多次的原則：排污時把需排污的液量分幾次排出，遵循少量多次的原則。一次排污控制在液位下降到液位表低限時停止排污，待水位升到正常水位后，再進行排污。如此連續幾次進行，將夾套內爐垢大量排出，保證夾套安全運行。
　　二：鼓包的發生及防治:
　　1、水垢嚴重導致鼓包：當水夾套內壁結垢嚴重時，會使煤氣發生爐受熱面金屬壁溫升高，金屬強度下降，超過金屬承受能力后，發生蠕動變形，在外壓作用下形成鼓包論文。
　　2、水夾套供水不足導致鼓包
　　在煤氣發生爐的使用中，汽包和水夾套之間的連接管必須保持通暢，而且要保證汽包內維持一定的水位。在實際操作中，如果有以下幾種情況發生都將導致水夾套缺水。（1）：水處理不合格，進水管與出水管的內表面結垢，管內變窄，水流流通截面面積減小，導致水夾套缺水。（2）、煤氣發生爐的水循環管路中加裝閥門，使用中沒有把閥門全部開啟，也會使水循環管道的流通截面積變小，造成水夾套缺水。（3）、水壓不足。為了保持進水通暢，必須保持足夠的水壓。一般由軟水泵給壓1Mpa以上。如果壓力不足，例如發生搶水現象，則導致汽包內蒸汽壓力把汽包液位內水倒壓出去，致使液位計顯示液位下降，時間長將導致汽包缺水。（4）、司爐人員責任心低，不能及時向汽包中補水，確保汽包水位，也將造成夾套內缺水。（5）、操作失誤。如操作人員在定期排污時將排污閥開得過大，大量排污，甚至發生排污時長時間見不到液位，就會造成夾套內進水量比排污量小，水夾套內和汽包的水位急劇下降。當水夾套缺水后，夾套上部就會形成一個蒸汽區，使內壁的傳熱效果減弱，同時使蒸汽區的金屬壁溫升高，導致鼓包。如果嚴重缺水，則還可能引起設備的損壞或爆炸事故。
　　3、布煤不均勻產生鼓包
　　煤氣發生爐運行中由分煤擋板和粉煤器負責均勻平整地布煤,再配合司爐人員進行定時扎釬和打釬，從而確保爐內煤層和渣層的均勻。在實際操作時，若分煤擋板和粉煤器位置調節不當會導致布煤不均勻，某些部位燃燒層較高，這樣同一軸線上高溫區會較長，對應該區水夾套處產生的上升蒸汽相對較多，在該部位的中上部形成汽水混合區。由于蒸汽的傳熱較差，材料的強度下降，造成鼓包。因此，實際使用過程中應把布煤器位置調整恰當，保證布煤均勻。司爐人員應當定
　　時扎釬和打釬，確保燃燒層和灰層得均勻。
　　三：腐蝕的發生和防治
　　1、化學腐蝕
　　在水夾套中常見的化學腐蝕是氧腐蝕。垢下腐蝕、汽水腐蝕、晶間腐蝕等，其中以氧腐蝕為多見，由于化學腐蝕，金屬壁厚度逐漸減薄，強度降低，消弱了爐體的承壓能力，縮短正常使用壽命。
　　2、電化學腐蝕論文
　　水夾套給水系統中發生的腐蝕屬于電化學腐蝕，主要是由氧氣、二氧化碳引起的，尤其溶解氧，在高溫、高壓和電解質的存在的條件下，腐蝕速度快，后果嚴重。其反應式為：
　　Fe-2e→Fe2+
　　Fe2++2OH→Fe(OH)2
　　4Fe(OH)2+2H2O+O2→4Fe(OH)3
　　Fe(OH)2+2Fe(OH)3→_______Fe3O4+4H2O
　　溶解氧引起的電化學腐蝕會使金屬表面形成直徑不等的鼓泡，這些鼓泡直徑一般為一到三十毫米，呈點狀或塊狀，成分是Fe2O3.nH2O。鼓泡顏色由黃褐色到磚紅色不等，內成分是Fe3O4，呈黑色粉末狀，在緊靠鋼鐵表面還可以看到一層黑色的氧化亞鐵。清除這些腐蝕產物后會出現凹坑，引起潰瘍腐蝕。在煤氣發生爐停用期間還可能產生氧濃度差腐蝕，由于局部腐蝕，造成的危害更大。
　　3、給水除氧
　　為了防止水中的氧氣等氣體造成的腐蝕情況，必須采取除氧措施。給水除氧的方法有熱力除氧。從氣體溶解度定律可知，氣體在水中的溶解度與該氣體在氣水界面上的分壓力成正比，與水溫成反比。在敞開的設備中將水加熱，水溫升高，氣水界面上的水蒸氣分壓力增大，其他氣體的分壓力降低，當水達到沸點時，水界面上的水蒸氣分壓力和外界壓力相等，氣體氣體的分壓力趨向于零，水中溶解氣體的含量也趨于零。熱力除氧即利用此原理進行工作，具體操作中將水加熱到104°C即可達到除氧的目的。除了以上原因外，停爐保養不當也會引發腐蝕。在煤氣發生爐體下部裙板和灰盤之間設計有水封。操作時因工藝需要向爐內噴淋冷卻水或蒸汽。停爐時，若不及時清除爐內的煤渣及水分，煤中的硫燃燒生成的SO2、SO3與煤渣中的水分反應生成H2SO4和H2SO3，二氧化碳和水反應生成碳酸。這些腐蝕介質以及煤渣中其他腐蝕介質與內壁接觸，將發生化學腐蝕和電
　　化學腐蝕，在局部區域出現斑點，凹坑、穿孔等，這些腐蝕往往很嚴重，導致水夾套需要補焊或提前更換。因此，在停爐時應及時把爐內煤渣清除干凈，停爐時間較長還應保持爐內干燥論文。
　　四：磨損發生及防治：
　　煤氣發生爐使用中操作不當，造成爐內結焦嚴重，大塊的爐渣不容易通過灰盤排出，容易對煤氣發生爐內筒的下部造成磨損。所以應制定操作規程并嚴格執行。針對煤氣發生爐的工作原理以及發生鼓包變形及腐蝕的主要原因，我們可以從以下幾個方面對煤氣發生爐的安全性進行改進：
　　1、在煤氣發生爐上方的汽包中裝設自動進水裝置，在少水的情況下，進水閥自動打開，保證夾套能夠正常工作，這樣提高煤氣發生爐的安全性，減少了由于缺水產生鼓包等缺陷。
　　2、加強操作人員安全培訓和教育，提高相關人員的安全意識，制定事故應急預案，在發生夾套缺水爐體過熱的情況下，操作工能采取正確的操作，而不是緊急加水，從而杜絕事故發生。
　　3、在日常生產中參照鍋爐水質管理辦法，采用水處理設施或在汽包中加入純堿、磷酸三鈉或其他除垢劑等，從而達到減少水垢，保護鋼板，減少產生鼓包變形及降低腐蝕速度的目的。
　　參考文獻：
　　1、《煤氣發生爐基礎知識及其操作》
　　2、《工業企業煤氣安全規程》(GB6222-2005)
　　3、《固定式壓力容器安全監察規程》（TSGR0004－2008）