煤气发生炉

煤气发生炉安全问题的探讨（压力容器部分）广东省特种设备检测研究院佛山检测院宋志英近年我区煤气发生炉检验情况的介绍缺陷产生的原因及几个问题的探讨煤气发生炉使用、管理的有关规定一：近年我区煤气发生炉检验情况的介绍我区目前有煤气发生炉约100台，近年检验发现的问题主要是炉体上部1/3处存在鼓包。鼓包处材质肉眼看呈蓝黑色，是明显的过热特征，通过金相进一步分析，也证明了这一点。•我院在2008年底至2009年初对三水全区陶瓷厂在用煤气发生炉进行内部检验，共检验煤气发生炉80台，发现筒体（受火侧）鼓包问题的煤气发生炉19台（报废2台），占所检验煤气发生炉近24%。其后，每年检出鼓包问题煤气发生炉约2~3台。至目前为止，我区因鼓包问题报废或更换的煤气发生炉达14~15台。二：缺陷产生的原因及几个问题的探讨•第一种：汽包满水导致炉体产生的蒸汽无法排出至汽包，炉体上部产生较大的汽空间，冷却不良引起炉体过热产生鼓包•第二种：炉体缺水导致炉体过热产生鼓包1.进水管（汽包至炉体）因水垢堵塞造成缺水。2.人为疏忽忘了给水造成缺水。3.设备漏水造成缺水。4.排污不当造成缺水。经过我们调查和分析，我们认为缺水是造成煤气发生炉鼓包的根本原因。但缺水的情况主要有4种：•1.进水管（汽包至筒体）因水垢堵塞造成缺水。在2008年底检验发现19台鼓包的煤气发生炉中，有8台煤气发生炉筒体及汽包结垢严重，导致（汽包至筒体）水垢堵住进水管，造成补给水不能满足煤气炉的蒸发量而缺水，最终因缺水过热产生炉体鼓包。由于煤气发生炉是近几年才在广东使用的产品，许多工厂都是初次使用，对它没有足够的认识和足够的重视。从目前情况来看，很多使用单位为了节约成本，没有安装水处理器，只采用炉内加药除垢代替水处理），煤气发生炉长期在水质总硬度严重超标情况下运行，（其中抽查了两间厂煤气炉的的水质总硬度严重超过国家《GB1576-2008》小型工业锅炉用水标准（0.03mmol/L）的60~70倍）。•目前的情况来看，许多厂只是把加防垢剂代替软水处理，这里存在较严重的误区。防垢剂虽然有许多种类，但无论是碱性药剂、有机胶体还是水质稳定剂，它们的作用都是通过向给水投入一定数量的药剂，使煤气发生炉给水中的结垢物质（Ca+，Mg+）转变为悬浮状流动性较好的水渣。由于时间关系，这里我们只以碱性防垢剂举例说明。•碱性防垢剂主要由NaoH、Na2Co3、Na3Po4、有机胶质等组成，它们与原水中的CaCl2、MgCl2、Ca(HCo3)2、Mg(HCo3)2生成Mg(OH)2↓、CaCo3↓、Mg3(Po4)2↓、Ca3(Po4)2↓、Ca10(OH)2(Po4)6↓，所生成的这些沉淀中，只有Ca3(Po4)2↓、Ca10(OH)2(Po4)6↓粘附性较差、流动性较好，不容易形成二次水垢外，其它沉淀物初生时，虽然多是水渣形态，但它们的流动性差、粘附性强，如不及时排出，很容易粘附在金属壁转化成水垢（即二次水垢）•一、原水水垢的形成•1.受热分解•含有暂时硬度的水进入煤气发生炉后,在加热过程中,一些钙、镁盐类受热分解,从溶于水的物质转变成难溶于水的物质,附着于锅炉金属表面上结为水垢,钙、镁盐类分解如下:•Ca(HC03)2→CaC03↓+H2O+C02↑•Mg(HC03)2→MgC03+H2O+C02↑•MgC03+H2O→Mg(OH)2↓+C02↑•2.某些盐类超过其溶解度。由于锅水的不断蒸发和浓缩,水中的溶解盐类含量不断增加,当某些盐类达到过饱和时,盐类在蒸发面上析出固相,结成水垢。•3.溶解度下降•随着锅水温度的升高,锅水中某些盐类溶解度下降,如CaS04和CaSi03等盐类。•4.相互反应。给水中原溶解度较大的盐类和锅水中其他盐类、碱反应后,生成难溶于水的化合物,从而结成水垢。一些盐和碱相互反应如下:•Ca(HC03)2+2NaOH=CaC03↓+Na2C03+H20•CaCl2+Na2C03=CaC03↓+2NaClCaCl2+Na2s04=Cas04↓+2NaClCaCl2+Na2si03=Casi03↓+2NaCl5.水渣转化•当锅内水渣过多时,而且又粘,如Mg(OH)2和Mg3(P04)2等,如果排污不及时,很容易由泥渣转化为水垢。•加防垢剂生成沉淀物和不加任何药剂生成水垢的成份对比：•1.它们都生成了CaC03↓Mg(OH)2↓沉淀•2.加了除垢剂少生成：CaS04↓和CaSi03↓但多增加了Mg3(Po4)2↓、Ca3(Po4)2↓、Ca10(OH)2(Po4)6↓•所以，防垢剂的作用主要是：生成不易粘结、流动性好Ca3(Po4)2↓、Ca10(OH)2(Po4)6↓，并以其作为结晶中心，使CaC03Mg(OH)2在其周围析出，降低CaC03Mg(OH)2的粘度，增强流动性，以便排污时排出。当给水和防垢剂进入汽包时，由于温度迅速升高，防垢剂和给水中的（Ca+，Mg+）迅速反应，生成沉淀（水渣）。但由于煤气发生炉结构决定其水循环性能差，水循环很难将汽包产生的沉淀（水渣）带到水夹套，即使排污时，也很难对汽包的沉淀（水渣）产生有效的抽吸作用，沉淀（水渣）在汽包越积越多，慢慢形成二次水垢，最终使得汽包至筒体的进水管通流面积大大缩小（或，被汽包脱落块状的水垢堵塞）造成严重缺水。讨论：如何让煤气发生炉炉体进水管结构更合理•2.人为疏忽忘了给水造成缺水。目前全区在用煤气炉都没有安装自动给水及低水位报警装置，全靠人工定时打开进水阀给水（一般每小时3~4次），而且煤气发生炉无间断启用和操作平台共有4-5层楼，遇到晚班或工作比较繁忙的时侯，再加上管理制度和人员配备不到位，人为疏忽忘了给水就在所难免了。经过我们深入了解，某些煤气站的工作人员“说出”了由于工作疏忽有时会忘了给水的事时有发生。•另外，有些厂甚至将给水阀门开到一个“经验”开度长期运行，当用气突然增多或减少时，煤气发生炉缺水或满水都无人知道。•3.设备漏水造成缺水。经过我们检查和了解，有一间厂也“承认”了该厂的一台煤气发生炉鼓包是由于手孔漏水没有引起足够重视，继续使用造成炉体缺水引起的。这也反映了，煤气站的许多操作人员甚至管理层的经验和意识也还有许多要提高。另外，由于操作工人流动性大，有些厂新召操作工人没有经过系统培训就上岗。今后应加强煤气炉的管理人员和操作人员培训，没有经过培训或无证的人员严禁上岗。加大对全区在用煤气炉的管理人员和操作人员抽查力度，确保煤气炉安全运行。•4.排污不当造成缺水。煤气发生炉汽包的容量在1.5m3左右，排污阀的通经为DN50，经计算，若排污阀全开，30秒左右就可以把汽包里的水排完。并且排污时工人很难掌握汽包水位情况，因为排污在炉体下部（第二工作平台），汽包在第三工作平台，所以排污时工人很难观察到汽包水位，容易造成缺水。以上是造成炉体缺水的四种主要原因。•生(原)水通过装有钠离子交换剂的交换器，水中的钙、镁离子与交换剂上的钠离子交换，水中的钙、镁离子为交换剂吸着，交换剂的纳离子则进入水中，而钠盐的溶解度很高，在锅炉中不会析出沉淀，因而防止了水垢的生成。钠离子交换水处理从源头做好水质处理工作•钠离子水处理成本：••1.流动床4千元/2吨•浮动床3千元/2吨•2.树脂2~3年换一次•3.再生用盐••总费用应该不会比加防垢剂贵，且更安全使用。•第三种：操作不当，火界(氧化层)上移，造成炉体过热发生鼓包煤气炉炉体水位1号炉炉体水位2号炉炉体水位•煤气发生炉炉体正常运行过程中，上封头以下300mm范围内是汽相空间，当火界（氧化层1000~1200℃）上移至炉体汽相空间时，炉体钢板得不到有效冷却（无水汽化吸收大量热量）而引起过热发生鼓包。问题的思考和应对措施•经过检验发现问题，我们对煤气发生炉要有更深刻的认识——从表象看，煤气发生炉的使用压力只有0.25MPa左右，属于压力比较低的设备，看上去好像非常安全。其实这些容器直接受高温加热，只要存在水质做得不好或人为忘了及时补水，设备还是非常危险的。高温直接加热的设备即使压力不高甚至常压状态，但由于缺水运行一样容易产生金属过热（甚至过烧）变形拉裂焊缝（或板材本身）造成事故。特别是煤气发生炉这种设备，万一发生金属过热变形拉裂焊缝（或板材本身），造成煤气泄露，那后果是不堪想象的。•应对措施：•1.坚决做好煤气发生炉的年度内部检验工作。•2.使用单位要做好自检工作，在平时停炉的时候打开夹套、汽包、进水管等设备进行检查，发现水垢（水渣）及时清理工作。•3.搞好煤气发生炉水质处理、以炉外软化处理为主、停炉时炉内加药除垢处理为辅、使煤气发生炉用水达到国家要求、保证煤气发生炉安全经济运行。并做好水质送检工作。•4.控制好炉体氧化层的高度，防止壁温过热。•5.加强管理。从今年检验来看，人员配备不到位或工作疏忽造成缺水占了相当大的比例，建议加强员工思想教育，做到及时补水不缺水，有条件的企业可以加装低水位报警及自动给水系统，以确保煤气发生炉的安全运行。•6.建议在筒体或夹套上部1/3处加装温度监测及超温报警装置，随时掌握筒体或夹套的温度，杜绝事故的发生。