煤气发生炉定期检验中常见缺陷及产生原因探讨之化学论文

　　【摘要】针对煤气发生炉定期检验中发现一些常见缺陷产生的原因进行分析并提出应对措施
　　【关键词】煤气发生炉论文；水夹套论文；水垢；鼓包；腐蚀；磨损
　　煤气发生炉是一种用烟煤、无烟煤做原料的，气化产生水煤气的设备，煤炭气化技术可以广泛应用到建材、陶瓷、化工、耐火材料、机械等行业。特别是在陶瓷行业的应用，降低成本是非常显著的。
　　煤气发生炉在生产时内罐温度极高，且内部反应复杂。日常生产时，氧化层释放出大量的热量，使得煤气发生炉内罐温度可达到1200℃以上，内罐中心温度甚至可达到1400℃左右。此时夹套中的冷却水就对内罐钢板的保护起了至关重要的作用。在夹套缺水或无水情况下，就会引起炉体钢板过热，甚至变形，若此时操作工作操作失误，紧急补水，就会引起夹套压力突然升高，导致夹套变形，甚至炉体爆炸，造成人员伤亡、经济损失。在对泉州地区部分厂家煤气发生炉定期检验时，发现有将近30%左右的厂家煤气发生炉出现鼓包变形，腐蚀,磨损等缺陷。
　　一：水垢的生成及水处理：
　　1、水垢的生成及危害论文
　　我国的地域宽广，水质情况复杂，绝大多数是非碱性水，水的硬度也因地区的不同而有差别。水的硬度是指水中溶解的钙镁盐类、总硬度。硬度包括暂时硬度和永久硬度，即碳酸盐硬度（如Ca（HCO3）2、Mg（HCO3）2等）和非碳酸盐硬度（指水中的CaCl2、MgCl2、CaSO4、MgSO4等非碳酸盐的含量生成水垢的主要原因有以下几个方面：
　　给水中的钙镁盐类在高温下分解，在夹套内表面上析出难溶性物质形成水垢。因为钙镁盐类溶解度随着温度的升高而降低，所以当低温给水送入夹套内受热时，温度升高从而析出沉淀。未及时排污或者排污不够，夹套内水不断蒸发，水中的盐类不断浓缩，当达到钙镁某些盐类的饱和浓度时，如继续蒸发，在夹套内表面会有结晶析出形成水垢。
　　排污不合理，不及时，夹套内生成的非黏结性松散的水渣类物质，二次生成水垢，黏结在夹套受热面。水垢的存在对水夹套的安全稳定运行危害极大，最直接的后果是影响热传递。水垢的导热性能很差，经测定，水垢的导热系数只有金属的几十分之一，由于夹套内表面有水垢，致使受热面的传热不良，燃料燃烧释放出的热量不能有效地传递给水，水得不到热量，无法产出足够的蒸汽，从而影响煤气炉运行水垢导致热传递能力下降的同时会使受热面金属壁温升高。
　　水垢厚度越大，受热面金属壁温上升也越高，金属的强度则相应地下降。当壁温超过450°时，金属将发生蠕动变形，在外压作用下形成鼓包或者出现裂缝。甚至导致爆炸等严重事故的发生，水夹套运行中生成的水垢还会粘附在是给水管内壁，造成进水管管口变窄，致使供水不足，严重时会引起事故。
　　2、水的软化处理和合理排污
　　TSGR0004-2009《固定式压力容器安全技术监察规程》6.1.2水质要求：以水为介质产生蒸汽的压力容器，应当做好水质管理和监测工作，没有可靠的水处理设施，不应当投入使用。煤气发生炉水夹套的水质硬度指标应符合以下要求：水的软化目前广泛采用的阳离子交换法，在阳离子交换法中，最常用的是钠离子交换，即以Na+与水中的Ca2+、Mg2+离子进行置换反应，使水得到软化。钠离子交换剂能除去水中的暂时硬度和永久硬度，钠离子交换法使得软化水质量好，效率高，一般采用此法。现在常用的软水设备为全自动钠离子交换器。
　　使用软化水的目的是保持水夹套受热面无垢或者薄垢运行，但软化后的水中仍然含有溶解盐类。夹套运行水不断蒸发时，水中的盐类不断浓缩，会形成水渣，沉淀物等。当浓缩程度达到其饱和浓度时，如继续蒸发，在夹套内表面也会结晶析出形成水垢，所以夹套运行时应合理排污。排污量控制：水夹套排污率的计算公式为：P=A给/(A炉-A给)；式中P为排污率，取5-10%；A为给水碱度mg/l；A炉为水夹套中水的碱度mg/l合理安排排污时间：水夹套应在停炉时或者避开强热交换期（开车时的鼓风段）排污，这样可以避免因蒸汽压力变化影响生产。
　　少量多次的原则：排污时把需排污的液量分几次排出，遵循少量多次的原则。一次排污控制在液位下降到液位表低限时停止排污，待水位升到正常水位后，再进行排污。如此连续几次进行，将夹套内炉垢大量排出，保证夹套安全运行。
　　二：鼓包的发生及防治:
　　1、水垢严重导致鼓包：当水夹套内壁结垢严重时，会使煤气发生炉受热面金属壁温升高，金属强度下降，超过金属承受能力后，发生蠕动变形，在外压作用下形成鼓包论文。
　　2、水夹套供水不足导致鼓包
　　在煤气发生炉的使用中，汽包和水夹套之间的连接管必须保持通畅，而且要保证汽包内维持一定的水位。在实际操作中，如果有以下几种情况发生都将导致水夹套缺水。（1）：水处理不合格，进水管与出水管的内表面结垢，管内变窄，水流流通截面面积减小，导致水夹套缺水。（2）、煤气发生炉的水循环管路中加装阀门，使用中没有把阀门全部开启，也会使水循环管道的流通截面积变小，造成水夹套缺水。（3）、水压不足。为了保持进水通畅，必须保持足够的水压。一般由软水泵给压1Mpa以上。如果压力不足，例如发生抢水现象，则导致汽包内蒸汽压力把汽包液位内水倒压出去，致使液位计显示液位下降，时间长将导致汽包缺水。（4）、司炉人员责任心低，不能及时向汽包中补水，确保汽包水位，也将造成夹套内缺水。（5）、操作失误。如操作人员在定期排污时将排污阀开得过大，大量排污，甚至发生排污时长时间见不到液位，就会造成夹套内进水量比排污量小，水夹套内和汽包的水位急剧下降。当水夹套缺水后，夹套上部就会形成一个蒸汽区，使内壁的传热效果减弱，同时使蒸汽区的金属壁温升高，导致鼓包。如果严重缺水，则还可能引起设备的损坏或爆炸事故。
　　3、布煤不均匀产生鼓包
　　煤气发生炉运行中由分煤挡板和粉煤器负责均匀平整地布煤,再配合司炉人员进行定时扎钎和打钎，从而确保炉内煤层和渣层的均匀。在实际操作时，若分煤挡板和粉煤器位置调节不当会导致布煤不均匀，某些部位燃烧层较高，这样同一轴线上高温区会较长，对应该区水夹套处产生的上升蒸汽相对较多，在该部位的中上部形成汽水混合区。由于蒸汽的传热较差，材料的强度下降，造成鼓包。因此，实际使用过程中应把布煤器位置调整恰当，保证布煤均匀。司炉人员应当定
　　时扎钎和打钎，确保燃烧层和灰层得均匀。
　　三：腐蚀的发生和防治
　　1、化学腐蚀
　　在水夹套中常见的化学腐蚀是氧腐蚀。垢下腐蚀、汽水腐蚀、晶间腐蚀等，其中以氧腐蚀为多见，由于化学腐蚀，金属壁厚度逐渐减薄，强度降低，消弱了炉体的承压能力，缩短正常使用寿命。
　　2、电化学腐蚀论文
　　水夹套给水系统中发生的腐蚀属于电化学腐蚀，主要是由氧气、二氧化碳引起的，尤其溶解氧，在高温、高压和电解质的存在的条件下，腐蚀速度快，后果严重。其反应式为：
　　Fe-2e→Fe2+
　　Fe2++2OH→Fe(OH)2
　　4Fe(OH)2+2H2O+O2→4Fe(OH)3
　　Fe(OH)2+2Fe(OH)3→_______Fe3O4+4H2O
　　溶解氧引起的电化学腐蚀会使金属表面形成直径不等的鼓泡，这些鼓泡直径一般为一到三十毫米，呈点状或块状，成分是Fe2O3.nH2O。鼓泡颜色由黄褐色到砖红色不等，内成分是Fe3O4，呈黑色粉末状，在紧靠钢铁表面还可以看到一层黑色的氧化亚铁。清除这些腐蚀产物后会出现凹坑，引起溃疡腐蚀。在煤气发生炉停用期间还可能产生氧浓度差腐蚀，由于局部腐蚀，造成的危害更大。
　　3、给水除氧
　　为了防止水中的氧气等气体造成的腐蚀情况，必须采取除氧措施。给水除氧的方法有热力除氧。从气体溶解度定律可知，气体在水中的溶解度与该气体在气水界面上的分压力成正比，与水温成反比。在敞开的设备中将水加热，水温升高，气水界面上的水蒸气分压力增大，其他气体的分压力降低，当水达到沸点时，水界面上的水蒸气分压力和外界压力相等，气体气体的分压力趋向于零，水中溶解气体的含量也趋于零。热力除氧即利用此原理进行工作，具体操作中将水加热到104°C即可达到除氧的目的。除了以上原因外，停炉保养不当也会引发腐蚀。在煤气发生炉体下部裙板和灰盘之间设计有水封。操作时因工艺需要向炉内喷淋冷却水或蒸汽。停炉时，若不及时清除炉内的煤渣及水分，煤中的硫燃烧生成的SO2、SO3与煤渣中的水分反应生成H2SO4和H2SO3，二氧化碳和水反应生成碳酸。这些腐蚀介质以及煤渣中其他腐蚀介质与内壁接触，将发生化学腐蚀和电
　　化学腐蚀，在局部区域出现斑点，凹坑、穿孔等，这些腐蚀往往很严重，导致水夹套需要补焊或提前更换。因此，在停炉时应及时把炉内煤渣清除干净，停炉时间较长还应保持炉内干燥论文。
　　四：磨损发生及防治：
　　煤气发生炉使用中操作不当，造成炉内结焦严重，大块的炉渣不容易通过灰盘排出，容易对煤气发生炉内筒的下部造成磨损。所以应制定操作规程并严格执行。针对煤气发生炉的工作原理以及发生鼓包变形及腐蚀的主要原因，我们可以从以下几个方面对煤气发生炉的安全性进行改进：
　　1、在煤气发生炉上方的汽包中装设自动进水装置，在少水的情况下，进水阀自动打开，保证夹套能够正常工作，这样提高煤气发生炉的安全性，减少了由于缺水产生鼓包等缺陷。
　　2、加强操作人员安全培训和教育，提高相关人员的安全意识，制定事故应急预案，在发生夹套缺水炉体过热的情况下，操作工能采取正确的操作，而不是紧急加水，从而杜绝事故发生。
　　3、在日常生产中参照锅炉水质管理办法，采用水处理设施或在汽包中加入纯碱、磷酸三钠或其他除垢剂等，从而达到减少水垢，保护钢板，减少产生鼓包变形及降低腐蚀速度的目的。
　　参考文献：
　　1、《煤气发生炉基础知识及其操作》
　　2、《工业企业煤气安全规程》(GB6222-2005)
　　3、《固定式压力容器安全监察规程》（TSGR0004－2008）