幾種煤氣爐水夾套常見缺陷的分析

（山東省特種設(shè)備檢驗(yàn)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(fēng)琴，宮艷斌

（山東省特種設(shè)備檢驗(yàn)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(diǎn)，被廣泛應(yīng)用于小城鎮(zhèn)居民生活用氣，以及機(jī)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(guān)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(guò)不完全燃燒產(chǎn)生半水煤氣，燃燒產(chǎn)生的熱量通過(guò)水夾套內(nèi)的水來(lái)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(dāng)，通常會(huì)出現(xiàn)鼓包、腐蝕、磨損、水垢等缺陷。這些缺陷如不及時(shí)被發(fā)現(xiàn)，必將縮短設(shè)備的使用壽命，影響正常生產(chǎn)，甚至危及人民生命財(cái)產(chǎn)的安全。本文從鼓包、腐蝕、磨損、水垢等這幾個(gè)方面來(lái)對(duì)缺陷進(jìn)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(wú)備用水箱，在水泵不能正常工作時(shí)，無(wú)法對(duì)爐內(nèi)進(jìn)行及時(shí)補(bǔ)水，如果不明情況，盲目加水，很容易造成水激事故，進(jìn)而可能造成物理爆炸將爐膛撕裂引發(fā)化學(xué)爆炸，危害極其嚴(yán)重。如果爐內(nèi)嚴(yán)重缺水，內(nèi)壁就無(wú)法進(jìn)行換熱，進(jìn)而很容易達(dá)到相變溫度以上，強(qiáng)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(guò)程中司爐人員應(yīng)加強(qiáng)責(zé)任意識(shí)，同時(shí)配備應(yīng)急水箱，遇到不正常的情況及時(shí)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(jì)損失很大。針對(duì)這種事故原因，當(dāng)?shù)仄髽I(yè)紛紛采取了增加高低水位報(bào)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(jìn)入水夾套的水未進(jìn)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(shí)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(dāng)達(dá)到鈣、鎂等鹽類的飽和濃度時(shí)，如繼續(xù)蒸發(fā)，在夾套內(nèi)表面也會(huì)結(jié)晶析出。由于夾套內(nèi)表面有水垢，導(dǎo)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(qiáng)度則相應(yīng)地下降。當(dāng)壁溫超過(guò) 450℃時(shí)，金屬將發(fā)生蠕動(dòng)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(qiáng)環(huán)處積垢過(guò)多形成鼓包。同時(shí)也有水夾套使用不足1年其進(jìn)水管就完全被水垢堵實(shí)，整個(gè)夾套內(nèi)壁鼓成四個(gè)大包的情況。因此，在實(shí)際操作過(guò)程中，一定要做好水質(zhì)管理和監(jiān)測(cè)工作，使用單位必須配備經(jīng)培訓(xùn)合格的持證化驗(yàn)員，進(jìn)入水夾套的水必須是經(jīng)化驗(yàn)合格的水，每個(gè)臺(tái)班化驗(yàn)水兩次，并且要督促司爐人員按規(guī)定的排污時(shí)間和排污量進(jìn)行定期排污。在檢修時(shí)，應(yīng)檢查夾套內(nèi)表面的結(jié)垢情況，并及時(shí)將結(jié)垢清除。

3．加煤不均勻產(chǎn)生鼓包

煤氣發(fā)生爐運(yùn)行中由分煤擋板和分煤器負(fù)責(zé)均勻平整地布煤，再配合司爐人員進(jìn)行定時(shí)扎釬和打釬，從而確保爐內(nèi)煤層和渣層的均勻。在實(shí)際操作時(shí)，若分煤擋板和分煤器位置調(diào)節(jié)不當(dāng)會(huì)導(dǎo)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(huì)較長(zhǎng)，對(duì)應(yīng)該區(qū)水夾套處產(chǎn)生的上升蒸汽相對(duì)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(dǎo)致夾套中上部局部受熱面的金屬溫度升高，材料的強(qiáng)度下降，造成鼓包。因此，實(shí)際使用過(guò)程中應(yīng)把布煤器位置調(diào)整恰當(dāng)，保證布煤均勻。司爐人員應(yīng)定時(shí)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(xué)腐蝕來(lái)講，對(duì)爐體本身影響不是很嚴(yán)重。這里要討論的主要是物理磨損。

1．煤層轉(zhuǎn)動(dòng)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(dāng)爐內(nèi)灰渣層較高時(shí)，轉(zhuǎn)動(dòng)灰盤出灰。由于灰盤上的爐篦轉(zhuǎn)動(dòng)，其帶動(dòng)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(shí)，如果夾套軸心與灰盤爐篦軸心不同心，則當(dāng)爐篦帶動(dòng)煤層轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，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(shí)，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(huì)加速內(nèi)壁的磨損。因此，在設(shè)計(jì)時(shí)可以把內(nèi)壁下筒節(jié)設(shè)計(jì)得較厚一些，增大磨損裕度。在安裝和維修時(shí)應(yīng)保證夾套與爐篦同心； 在使用操作時(shí)應(yīng)搞好水處理，降低內(nèi)壁金屬溫度，以減少磨損，延長(zhǎng)夾套使用壽命。

2．堆灰處灰盆轉(zhuǎn)動(dòng)造成夾套外壁及U型圈磨損減薄

當(dāng)灰盆轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，通過(guò)擋板，爐灰會(huì)自動(dòng)從灰盆上方溢出，而就在溢出的同時(shí)，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(hù)板，磨損的就是爐體本身，這里需要強(qiáng)調(diào)的是由于水封的存在，這個(gè)部位存在的是化學(xué)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(xué)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(shè)計(jì)成水封。操作時(shí)因工藝需要向爐內(nèi)噴淋冷卻水或蒸汽。在停爐時(shí)，若不及時(shí)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(yīng)生成硫酸和亞硫酸，二氧化碳與水反應(yīng)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(xué)腐蝕和電化學(xué)腐蝕，在局部區(qū)域出現(xiàn)斑點(diǎn)、局部凹坑、穿孔等。這些腐蝕往往很嚴(yán)重，導(dǎo)致水夾套需要焊補(bǔ)或提前更換。

三、結(jié)語(yǔ)

從以上這幾種缺陷，不難看出，對(duì)煤氣爐設(shè)備精心設(shè)計(jì)、正確安裝、嚴(yán)格使用管理的重要性和必要性。從使用上，使用單位應(yīng)按照《特種設(shè)備安全法》的要求，建立一整套完善的崗位責(zé)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(yàn)人員的崗位培訓(xùn)，及時(shí)制定和認(rèn)真執(zhí)行設(shè)備的檢修和定期檢驗(yàn)計(jì)劃，以確保煤氣發(fā)生爐的安全經(jīng)濟(jì)運(yùn)行。

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