幾種煤氣爐水夾套常見缺陷的分析

（山東省特種設備檢驗研究院淄博分院，山東 淄博 255000）

幾種煤氣爐水夾套常見缺陷的分析

孫偉松，閆風琴，宮艷斌

（山東省特種設備檢驗研究院淄博分院，山東 淄博 255000）

分析了煤氣爐夾套鼓包、腐蝕、磨損、水垢等缺陷。

水夾套；鼓包；腐蝕；磨損；水垢

煤氣發(fā)生爐生產(chǎn)煤氣是煤炭氣化的一條主要途徑，具有氣化率高、生產(chǎn)調(diào)節(jié)靈活等優(yōu)點，被廣泛應用于小城鎮(zhèn)居民生活用氣，以及機械、冶金、建材、輕工等行業(yè)的熱加工車間。水夾套是煤氣發(fā)生爐的關鍵部件之一，位于煤氣發(fā)生爐的中部。夾套內(nèi)側(cè)是高溫的煤層，煤通過不完全燃燒產(chǎn)生半水煤氣，燃燒產(chǎn)生的熱量通過水夾套內(nèi)的水來冷卻，燃燒后的煤渣則由旋轉(zhuǎn)的灰盤排至爐外。

水夾套如果使用不當，通常會出現(xiàn)鼓包、腐蝕、磨損、水垢等缺陷。這些缺陷如不及時被發(fā)現(xiàn)，必將縮短設備的使用壽命，影響正常生產(chǎn)，甚至危及人民生命財產(chǎn)的安全。本文從鼓包、腐蝕、磨損、水垢等這幾個方面來對缺陷進行分析。

一、鼓包、水垢缺陷分析（圖1、2）

圖1

1．操作失誤，爐內(nèi)缺水加水情況造成的鼓包

圖2

由于工人的工作失誤，或者由于無備用水箱，在水泵不能正常工作時，無法對爐內(nèi)進行及時補水，如果不明情況，盲目加水，很容易造成水激事故，進而可能造成物理爆炸將爐膛撕裂引發(fā)化學爆炸，危害極其嚴重。如果爐內(nèi)嚴重缺水，內(nèi)壁就無法進行換熱，進而很容易達到相變溫度以上，強度、硬度急劇降低，一旦加水，液態(tài)水瞬間氣化，形成爆破力，引起爐內(nèi)鼓包甚至撕裂。因此，在操作過程中司爐人員應加強責任意識，同時配備應急水箱，遇到不正常的情況及時分析并采取措施，防止發(fā)生缺水和水循環(huán)不暢而引起的事故。2010年8月，山東省淄博市一建陶廠由于夾套缺水操作工盲目加水發(fā)生煤氣爐體炸裂而引發(fā)的水煤氣和空氣混合的二次爆炸。據(jù)悉，本次事故人員傷亡及經(jīng)濟損失很大。針對這種事故原因，當?shù)仄髽I(yè)紛紛采取了增加高低水位報警儀和上水管路截止閥控制系統(tǒng)，從物理上最大程度降低缺水的可能。

2．水處理不合理產(chǎn)生水垢及鼓包

某些企業(yè)由于資金或管理上的原因，進入水夾套的水未進行水處理或水處理不合格，使水夾套內(nèi)的水硬度大、雜質(zhì)多，其中鈣、鎂重碳酸鹽類在高溫下分解，在夾套內(nèi)表面上析出難溶性物質(zhì)形成水垢。由于未及時排污或排污不夠，夾套內(nèi)水不斷蒸發(fā)，水中的鹽類不斷濃縮，當達到鈣、鎂等鹽類的飽和濃度時，如繼續(xù)蒸發(fā)，在夾套內(nèi)表面也會結晶析出。由于夾套內(nèi)表面有水垢，導致熱傳遞能力下降，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(fā)生蠕動變形，在外壓作用下形成鼓包。此外，如果水質(zhì)情況很差，還極容易在人孔上方，以及組裝加強環(huán)處積垢過多形成鼓包。同時也有水夾套使用不足1年其進水管就完全被水垢堵實，整個夾套內(nèi)壁鼓成四個大包的情況。因此，在實際操作過程中，一定要做好水質(zhì)管理和監(jiān)測工作，使用單位必須配備經(jīng)培訓合格的持證化驗員，進入水夾套的水必須是經(jīng)化驗合格的水，每個臺班化驗水兩次，并且要督促司爐人員按規(guī)定的排污時間和排污量進行定期排污。在檢修時，應檢查夾套內(nèi)表面的結垢情況，并及時將結垢清除。

3．加煤不均勻產(chǎn)生鼓包

煤氣發(fā)生爐運行中由分煤擋板和分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(nèi)煤層和渣層的均勻。在實際操作時，若分煤擋板和分煤器位置調(diào)節(jié)不當會導致布煤不勻，某些部位燃燒層較高，這樣同一軸線上高溫區(qū)會較長，對應該區(qū)水夾套處產(chǎn)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(qū)。由于蒸汽的傳熱較差，導致夾套中上部局部受熱面的金屬溫度升高，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(diào)整恰當，保證布煤均勻。司爐人員應定時打釬和扎釬，確保燃燒層和灰層的均勻。

二、腐蝕磨損缺陷分析

單純從化學腐蝕來講，對爐體本身影響不是很嚴重。這里要討論的主要是物理磨損。

1．煤層轉(zhuǎn)動造成夾套內(nèi)壁磨損減薄

煤氣發(fā)生爐水夾套內(nèi)壁與煤層接觸，當爐內(nèi)灰渣層較高時，轉(zhuǎn)動灰盤出灰。由于灰盤上的爐篦轉(zhuǎn)動，其帶動的煤層與夾套內(nèi)壁摩擦，造成內(nèi)壁磨損減薄。特別是在安裝時，如果夾套軸心與灰盤爐篦軸心不同心，則當爐篦帶動煤層轉(zhuǎn)動時，煤層偏心側(cè)與夾套內(nèi)壁之間的摩擦力增大，將形成局部偏磨現(xiàn)象。同時，如果水處理不好，水垢較厚，夾套內(nèi)壁溫度升高，受熱面金屬材料硬度下降，耐磨性變差，更會加速內(nèi)壁的磨損。因此，在設計時可以把內(nèi)壁下筒節(jié)設計得較厚一些，增大磨損裕度。在安裝和維修時應保證夾套與爐篦同心； 在使用操作時應搞好水處理，降低內(nèi)壁金屬溫度，以減少磨損，延長夾套使用壽命。

2．堆灰處灰盆轉(zhuǎn)動造成夾套外壁及U型圈磨損減薄

當灰盆轉(zhuǎn)動時，通過擋板，爐灰會自動從灰盆上方溢出，而就在溢出的同時，爐渣與外筒特別是U型圈存在一定的摩擦。如果爐體外側(cè)沒有護板，磨損的就是爐體本身，這里需要強調(diào)的是由于水封的存在，這個部位存在的是化學腐蝕和物理磨損的雙重作用，腐蝕速率較快。

3．停爐期間的化學腐蝕

為了出灰和防止煤氣外溢，在煤氣發(fā)生爐爐體下部裙板和灰盤之間設計成水封。操作時因工藝需要向爐內(nèi)噴淋冷卻水或蒸汽。在停爐時，若不及時清除爐內(nèi)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硫酸和亞硫酸，二氧化碳與水反應生成碳酸。這些腐蝕介質(zhì)以及煤渣中的其它腐蝕介質(zhì)與內(nèi)壁接觸，將發(fā)生化學腐蝕和電化學腐蝕，在局部區(qū)域出現(xiàn)斑點、局部凹坑、穿孔等。這些腐蝕往往很嚴重，導致水夾套需要焊補或提前更換。

三、結語

從以上這幾種缺陷，不難看出，對煤氣爐設備精心設計、正確安裝、嚴格使用管理的重要性和必要性。從使用上，使用單位應按照《特種設備安全法》的要求，建立一整套完善的崗位責任、安全操作、交接班等管理制度，注重司爐人員及水質(zhì)化驗人員的崗位培訓，及時制定和認真執(zhí)行設備的檢修和定期檢驗計劃，以確保煤氣發(fā)生爐的安全經(jīng)濟運行。

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