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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

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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。. - PowerPoint PPT Presentation

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煤气发生炉安全问题 的煤气发生炉安全问题 的探讨探讨(压力容器部分)(压力容器部分)

广东省特种设备检测研究院广东省特种设备检测研究院佛山检测院佛山检测院

宋志英宋志英

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近年我区煤气发生炉检验情况的介绍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、管理的有关规定煤气发生炉使用、管理的有关规定

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一:近年我区煤气发生炉检验情况一:近年我区煤气发生炉检验情况的介绍的介绍

我区目前有煤气发生炉约我区目前有煤气发生炉约 100100 台,近台,近

年检验发现的问题主要是炉体上部年检验发现的问题主要是炉体上部 1/31/3 处处

存在鼓包。鼓包处材质肉眼看呈蓝黑色,存在鼓包。鼓包处材质肉眼看呈蓝黑色,

是明显的过热特征,通过金相进一步分是明显的过热特征,通过金相进一步分

析,也证明了这一点。析,也证明了这一点。

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• 我院在我院在 20082008 年底至年底至 20092009年初对三水全区陶瓷厂在用煤气发年初对三水全区陶瓷厂在用煤气发生炉进行内部检验,共检验煤气发生炉进行内部检验,共检验煤气发生炉生炉 8080 台,发现筒体(受火侧) 台,发现筒体(受火侧) 鼓包问题的煤气发生炉鼓包问题的煤气发生炉 1919 台(报台(报废废 22 台),占所检验煤气发生炉近台),占所检验煤气发生炉近24%24% 。其后,每年检出鼓包问题。其后,每年检出鼓包问题煤气发生炉约煤气发生炉约 2~32~3 台。至目前为台。至目前为止,我区因鼓包问题报废或更换的止,我区因鼓包问题报废或更换的煤气发生炉达煤气发生炉达 14~1514~15 台。台。

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二:缺陷产生的原因及几个问题二:缺陷产生的原因及几个问题的探讨的探讨

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• 第一种:汽包满水导致炉体产生的蒸汽无法排第一种: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第二种:炉体缺水导致炉体过热产生鼓包 1.1. 进水管(汽包至炉体)因水垢堵塞造成缺水。进水管(汽包至炉体)因水垢堵塞造成缺水。 2.2. 人为疏忽忘了给水造成缺水。人为疏忽忘了给水造成缺水。 3.3. 设备漏水造成缺水。设备漏水造成缺水。 4.4. 排污不当造成缺水。排污不当造成缺水。

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经过我们调查和分析,我们认为缺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。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但缺水的情况主要有 44 种:种:

• 1.1. 进水管(汽包至筒体)因水垢堵进水管(汽包至筒体)因水垢堵塞造成缺水。在塞造成缺水。在 20082008 年底检验发现年底检验发现1919 台鼓包的煤气发生炉中,有台鼓包的煤气发生炉中,有 88 台煤台煤气发生炉筒体及汽包结垢严重,导致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(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。缺水,最终因缺水过热产生炉体鼓包。

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由于煤气发生炉是近几年才在广东使用的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煤气炉的的水质总硬度严重超过国家《《 GB1576-2008GB1576-2008 》》小型工业锅炉用水标小型工业锅炉用水标准(准( 0.03mmol/L0.03mmol/L )的)的 60~7060~70 倍)。倍)。

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• 目前的情况来看,许多厂只是把加防垢目前的情况来看,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。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,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使煤气发生炉给水中的结垢物质(( Ca+Ca+ ,, Mg+Mg+ )转变为悬浮状流动性较)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。碱性防垢剂举例说明。

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• 碱性防垢剂主要由碱性防垢剂主要由 NaoH NaoH 、 、 Na2Co3 Na2Co3 、 、 Na3Po4 Na3Po4 、有机胶质等组成,它们与原水、有机胶质等组成,它们与原水中的中的 CaCl2CaCl2 、 、 MgCl2 MgCl2 、 、 Ca(HCo3)2 Ca(HCo3)2 、、 Mg(HCo3)2 Mg(HCo3)2 生成 生成 Mg(OH)2 ↓Mg(OH)2 ↓ 、 、 CaCo3 ↓CaCo3 ↓ 、、 Mg3(Po4)2 ↓ Mg3(Po4)2 ↓ 、 、 Ca3(Po4)2 ↓ Ca3(Po4)2 ↓ 、、 Ca10(OH)2 (Po4)6 ↓Ca10(OH)2 (Po4)6 ↓ ,,所生成的这些沉淀中,只有所生成的这些沉淀中,只有 Ca3(Po4)2 ↓ Ca3(Po4)2 ↓ 、、Ca10(OH)2 (Po4)6 ↓Ca10(OH)2 (Po4)6 ↓ 粘附性较差、流动粘附性较差、流动性较好,不容易形成二次水垢外,其它沉性较好,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,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(即二次很容易粘附在金属壁转化成水垢(即二次水垢)水垢)

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• 一、原水水垢的形成一、原水水垢的形成• 1. 1. 受热分解受热分解•含有暂时硬度的水进入煤气发生炉后 含有暂时硬度的水进入煤气发生炉后 , , 在加在加

热过程中 热过程中 , , 一些钙、镁盐类受热分解 一些钙、镁盐类受热分解 , , 从溶从溶于水的物质转变成难溶于水的物质 于水的物质转变成难溶于水的物质 , , 附 着于附 着于锅炉金属表面上结为水垢 锅炉金属表面上结为水垢 , , 钙、镁盐类分解钙、镁盐类分解如下 如下 ::

• Ca(HC0Ca(HC033))22 → → CaC0CaC033 ↓ +H ↓ +H22O+C0O+C022↑↑• Mg(HC0Mg(HC033))22 → → MgC0MgC033+H+H22O+C0O+C022↑↑• MgC0MgC033+H+H22O O →→ Mg(OH) Mg(OH)22↓+C0↓+C022↑↑• 2. 2. 某些盐类超过其溶解度。由于锅水的不断某些盐类超过其溶解度。由于锅水的不断

蒸发和浓缩 蒸发和浓缩 , , 水中的溶解盐类含量不断增水中的溶解盐类含量不断增加 加 , , 当某些盐类达到过饱和时 当某些盐类达到过饱和时 , , 盐类在蒸发盐类在蒸发面上析出固相 面上析出固相 ,, 结成水垢。结成水垢。

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• 3. 3. 溶解度下降溶解度下降• 随着锅水温度的升高 随着锅水温度的升高 , , 锅水中某些盐类溶解度下锅水中某些盐类溶解度下降 降 , , 如如 CaS0CaS044 和 和 CaSi0CaSi033 等盐类。等盐类。

• 4. 4. 相互反应 。 给水中原溶解度较大的盐类和锅水相互反应 。 给水中原溶解度较大的盐类和锅水中其他盐类、碱反应 后 中其他盐类、碱反应 后 , , 生成难溶于水的化合物 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 从而结成水垢。一些盐和碱相互反应如下 : :

• Ca(HC0Ca(HC033))22+2NaOH=CaC0+2NaOH=CaC033↓↓+ Na+ Na22C0C033+H+H220 0 • CaClCaCl22+Na+Na22C0C033=CaC0=CaC033↓↓+2NaCl+2NaCl CaClCaCl22+Na+Na22ss0044=Ca=Cass0044↓↓+2NaCl +2NaCl

CaClCaCl22+Na+Na22sisi0033=Ca=Casisi0033↓↓+2NaCl+2NaCl 5. 5. 水渣转化水渣转化• 当锅内水渣过多时 当锅内水渣过多时 , , 而且又粘 而且又粘 , , 如 如 Mg (OH)Mg (OH)22 和 和

MgMg33(P04)(P04)22 等 等 , , 如果排污不及时 如果排污不及时 , , 很容易由泥渣很容易由泥渣转化为水垢。转化为水垢。

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• 加防垢剂生成沉淀物和不加任何药剂生成水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:垢的成份对比:

• 1.1. 它们都生成了它们都生成了 CaC03 ↓ Mg(OH)2 ↓ CaC03 ↓ Mg(OH)2 ↓ 沉淀 沉淀

• 2.2. 加了除垢剂少生成: 加了除垢剂少生成: CaS04 ↓ CaS04 ↓ 和 和 CaSi03 ↓ CaSi03 ↓ 但多增加了但多增加了 Mg3(Po4)2 ↓ Mg3(Po4)2 ↓ 、、 Ca3(Po4)2 ↓ Ca3(Po4)2 ↓ 、、 Ca10(OH)2 (Po4)6 ↓Ca10(OH)2 (Po4)6 ↓

• 所以,防垢剂的作用主要是:生成不易粘结、所以,防垢剂的作用主要是:生成不易粘结、流动性好流动性好 Ca3(Po4)2 ↓ Ca3(Po4)2 ↓ 、、 Ca10(OH)2 (Po4)6 Ca10(OH)2 (Po4)6 ↓↓,并以其作为结晶中心,使,并以其作为结晶中心,使 CaC03 CaC03 Mg(OH)2Mg(OH)2 在其周围析出,降低在其周围析出,降低 CaC03 CaC03 Mg(OH)2Mg(OH)2 的粘度,增强流动性,以便排污时排出的粘度,增强流动性,以便排污时排出。。

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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(( CaCa++ ,,MgMg++ )迅速)迅速反应,生成反应,生成沉淀(水沉淀(水渣)。渣)。

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但由于煤气发生炉结构决定其水循环性能差,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,最终使得汽包越积越多,慢慢形成二次水垢,最终使得汽包至筒体的进水包至筒体的进水

管通流面积大大管通流面积大大 缩小(或,被汽缩小(或,被汽 包脱落块状的水包脱落块状的水 垢堵塞)造成严垢堵塞)造成严 重缺水。重缺水。

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讨论:如何让煤气发生炉炉体进讨论:如何让煤气发生炉炉体进水管结构更合理水管结构更合理

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• 2.2. 人为疏忽忘了给水造成缺水。 目前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水位报警装置,全靠人工定时打开进水阀给水(一般每小时给水(一般每小时 3~43~4 次),而且煤气发次),而且煤气发生炉无间断启用和操作平台共有生炉无间断启用和操作平台共有 4-54-5 层楼,层楼,遇到晚班或工作比较繁忙的时侯,再加上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,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某些煤气站的工作人员““说出说出””了由于工了由于工作疏忽有时会忘了给水的事时有发生。作疏忽有时会忘了给水的事时有发生。

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• 另外,有些厂甚至将给水阀门开到一个另外,有些厂甚至将给水阀门开到一个““经验经验””开度长期运行,当用气突然增多或减少时,煤气开度长期运行,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。发生炉缺水或满水都无人知道。

• 3.3. 设备漏水造成缺水。经过我们检查和了解,设备漏水造成缺水。经过我们检查和了解,有一间厂也有一间厂也““承认承认””了该厂的一台煤气发生炉鼓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多操作人员甚至管理层的经验和意识也还有许多要提高。要提高。另外,另外,由于操作工人流动性大,有些厂新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。炉安全运行。

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• 4.4. 排污不当造成缺水。煤气发生炉汽排污不当造成缺水。煤气发生炉汽包的容量在包的容量在 1.5m1.5m33左右,排污阀的通经为左右,排污阀的通经为DN50DN50 ,经计算,若排污阀全开,,经计算,若排污阀全开, 3030 秒左秒左右就可以把汽包里的水排完。并且排污时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。缺水的四种主要原因。

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• 生生 (( 原原 )) 水通过装有钠水通过装有钠离子交换剂的交换器,水离子交换剂的交换器,水中的钙、镁离子与交换剂中的钙、镁离子与交换剂上的钠离子交换,水中的上的钠离子交换,水中的钙、镁离子为交换剂吸着,钙、镁离子为交换剂吸着,交换剂的纳离子则进入水交换剂的纳离子则进入水中,而钠盐的溶解度很高,中,而钠盐的溶解度很高,在锅炉中不会析出沉淀,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从源头做好水质处理工作

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•钠离子水处理成本:钠离子水处理成本:• • 1.1. 流动床 流动床 44 千元千元 /2/2 吨吨• 浮动床 浮动床 33 千元千元 /2/2 吨吨• 2.2. 树脂 树脂 2~32~3 年换一次年换一次• 3.3. 再生用盐再生用盐

• • 总费用应该不会比加防垢剂贵,且更安总费用应该不会比加防垢剂贵,且更安

全使用。全使用。

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• 第三种:第三种:操作不当操作不当,火界,火界 ((氧化层氧化层 ))上移,造上移,造成炉体 成炉体 过热发生过热发生鼓包鼓包

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煤气炉炉体水位

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1 号炉炉体水位 2 号炉炉体水位

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• 煤气发生炉炉体正常运行过程中,上封头煤气发生炉炉体正常运行过程中,上封头以下以下 300mm300mm 范围内是汽相空间,当火界范围内是汽相空间,当火界(氧化层(氧化层 1000~12001000~1200℃℃ )上移至炉体汽)上移至炉体汽相空间时,炉体钢板得不到有效冷却(无相空间时,炉体钢板得不到有效冷却(无水汽化吸收大量热量)而引起过热发生鼓水汽化吸收大量热量)而引起过热发生鼓包。包。

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问题的思考和应对措施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经过检验发现问题,我们对煤气发生炉要

有更深刻的认识有更深刻的认识————从表象看,煤气发生炉的从表象看,煤气发生炉的使用压力只有使用压力只有 0.25MPa0.25MPa 左右,属于压力比较左右,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,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。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。露,那后果是不堪想象的。

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• 应对措施:应对措施:• 1.1. 坚决做好煤气发生炉的年度内部检验坚决做好煤气发生炉的年度内部检验

工作。工作。• 2.2. 使用单位要做好自检工作,在平时停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)及时清理工进行检查,发现水垢(水渣)及时清理工作。作。

• 3.3. 搞好煤气发生炉水质处理、以炉外软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。并做好水质证煤气发生炉安全经济运行。并做好水质送检工作。送检工作。

• 4.4. 控制好炉体氧化层的高度,防止壁控制好炉体氧化层的高度,防止壁温过热。温过热。

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• 5.5. 加强管理。从今年检验来看,人员加强管理。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,做到大的比例,建议加强员工思想教育,做到及时补水不缺水及时补水不缺水,,有条件的企业可以加装低有条件的企业可以加装低水位报警及自动给水系统,以确保煤气发水位报警及自动给水系统,以确保煤气发生炉的安全运行。生炉的安全运行。

• 6.6. 建议在筒体或夹套上部建议在筒体或夹套上部 1/31/3 处加装温处加装温度监测及超温报警装置,随时掌握筒体或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。夹套的温度,杜绝事故的发生。