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

1. 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

2. 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

3. 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。

8. 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。

9. 二：缺陷产生的原因及几个问题的探讨

10. 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。

11. 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。

12. 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）。

13. 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。

14. 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）

15. 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。

16. 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↓+2NaCl CaCl2+Na2s04=Cas04↓+2NaCl CaCl2+Na2si03=Casi03↓+2NaCl 5. 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。

17. 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：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CaC03 Mg(OH)2在其周围析出，降低CaC03 Mg(OH)2的粘度，增强流动性，以便排污时排出。

18. 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）。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）。

20. 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。

21. 讨论：如何让煤气发生炉炉体进水管结构更合理讨论：如何让煤气发生炉炉体进水管结构更合理

25. 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。

26. 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。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。

27. 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。

28. 从源头做好水质处理工作 • 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

30. 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。

31. 第三种：操作不当，火界(氧化层)上移，造成炉体 过热发生鼓包

32. 煤气炉炉体水位

34. 1号炉炉体水位 2号炉炉体水位

35. 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。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。

36. 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。

37. 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。

38. 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。