煤气发生炉水夹套和汽包的结垢、酸洗和防垢措施

水夹套是煤气发生炉的炉体重要组成部分，主要作用：回收气化段的大量散热，通过热交换使夹套内软化水产生夹套蒸汽，提高煤气发生炉的热效率。夹套补给水水质不良或运行管理对水质监督不严格造成结垢的话，必须及时酸洗，并采取防垢措施。

1. 夹套水汽循环系统结垢的原因和水垢的危害

1.1. 夹套水汽循环系统结垢的原因

　　水由汽包下水管进入水夹套底部，受热产生的蒸汽，从水夹套上部出口管进入汽包，形成水循环（图1）。夹套对补给水的水质要求为：PH=6.5-9.5，悬浮物＜20mg/l，总硬度（1/2Ca2+、Mg2+）＜2.10mmol/l。如果补给水硬度超标，夹套水在不断浓缩和加热条件下，容易发生下列化学反应：

　　　　　　　　　　　　　　　　　　

1.2　水垢的危害

　　由于煤气发生炉气化反应温度在1000-1200℃，而附着在夹套壁上的水垢传热系数小，热阻很大，气化段热量不易导出，容易引起局部过热，烧坏水套，造成事故。同时，结垢部分容易产生垢下腐蚀，对金属材质造成损害。笔者所在煤气站2台φ2m热煤气发生炉，汽包蒸汽供给气化剂蒸汽和探火孔汽封蒸汽，2000年曾因水质不良造成水夹套和汽包结垢严重，汽包自产蒸汽不足，尤其在热备时汽包无蒸汽可用，给安全生产造成了极大威胁。我们对2台煤气发生炉相继进行了酸洗，并对补给水进行了严格处理，至今设备运行正常。

2　煤气发生炉的酸洗

　　以笔者所在煤气站2台φ2m HMF2000型热煤气发生炉为例，水夹套和汽包材质为20g钢。水夹套内径2032mm，夹套宽度200mm，高3m，水容积为4.2m3；汽包Φ800*2000mm，水容积为1m3。2.1　酸洗前的准备工作

(1)彻底冲洗水夹套和汽包内的泥垢，防止浪费酸液和降低酸洗效果。

(2)打开汽包端盖和水夹套检查孔，检查结垢面积和垢层厚度，当水垢平均厚度在0.5mm以上，传热面水垢覆盖面积大于80％时，方可进行酸洗。

(3)取出垢样，进行成分分析，根据水垢成分，采取相应的酸洗措施。

(4)取出有代表性的垢样，进行溶垢试验，确定酸洗时间、酸的浓度和温度等条件。

(5)根据水套和汽包的容积和水垢厚度，计算酸洗液和缓蚀剂的用量。

(6)卸下汽包安全阀、压力表及铜质部件，防止酸洗时造成腐蚀。

(7)备好配酸槽、耐酸泵和Ф50耐酸胶管，按图2连接好系统，经水压试验严密不漏。

　　　　　　　　　　　　　

2.2  工艺技术参数

　　由于水垢主要为碳酸盐垢和部分氧化铁锈，根据溶垢试验结果，盐酸不仅有较好的除垢、除锈效果，而且价格便宜，操作过程简便安全，故采用盐酸作为酸洗除垢剂；由于动态酸洗较之静态酸洗有酸洗时间短、效果好的优点，我们采用了动态酸洗。根据2.1试验结果，采纳盐酸浓度：3-5%，缓蚀剂乌洛托品用量：0.3-0.5%，消泡剂用量0.3%，酸洗流速0.2-0.5m/s，酸洗时间2-3小时。煤气发生炉酸洗总面积47 m2，垢量182kg，消耗化学药品量：32%工业盐酸：1.8T，乌洛托品：80kg，消泡剂：50 kg，磷酸钠：430 kg。

2.3  工艺过程

2.3.1 酸洗：

（1）关闭汽包补水门、蒸汽出口门、排污门；

（2）Ф50耐酸胶管与水套DN40排污门出口联接，汽包安全门卸掉后接回酸管（Ф50耐酸胶管）至酸箱，启动酸泵进酸；

（3）酸洗阶段，每5-10分钟取样化验一次，两次酸液浓度差小于0.2%，基本上无CO2气泡产生时，酸洗结束。

（4）卸掉胶管，尽可能快地从夹套排污门排掉废酸。

2.3.2  冲洗：废酸排尽后，立即启动给水泵，用补给水冲洗残余废酸，至排水加入甲基橙指示剂不变红色为止。

2.3.3  钝化：将配置好的2% Na3PO4溶液送入汽包，用氢氧化钠调节PH为10-11，循环钝化60分钟后，排尽碱液，启动给水泵冲洗至排水清净为止。

2.3.4  检查酸洗效果

　　酸洗后水垢已经洗掉，金属本体镀有黑色磷酸钠保护膜。从酸洗后运行情况看，煤气炉汽包产汽量明显增加，说明水夹套热交换效率明显提高，这一点在煤气炉热备期间更明显。

2.3.5  酸洗废液处理：酸洗过程产生的酸、碱废液集中到废水处理池中和后，PH达到7-9方可排放。

3　防垢措施

3.1　由于水夹套和汽包运行压力低（一般不大于0.3MPa），可以采用炉内加阻垢剂（如纯碱处理、磷酸盐处理、复合阻垢剂处理等），使水中的硬度形成水渣，通过排污达到防垢目的。

3.2  对于硬度较大的水，单纯应用炉内处理往往效果不佳，最好采取离子交换系统进行软化，彻底去除Ca2+、Mg2+，从根本上达到防垢目的。笔者在对2台煤气发生炉酸洗后，加装一台 ZDF-4单阀多柱连续式软水器，内装001×7强阳树脂，工业食盐作再生剂，软水残余硬度≤0.03mmol/l，提高补给水品质，解决了结垢问题，运行成本低。

3.3  无论采取何种处理方式，都必须加强对煤气发生炉运行中的水汽监督，在补给水水质合格的同时，建议按照《低压锅炉水质标准》要求，控制汽包水样PH=10-12，碱度≤22mmol/l，超标时要加强排污。

4　结论

4.1  采用盐酸动态酸洗工艺，尤其是采取下进上排的进酸方式，新鲜酸液先接触气化层垢层较厚的部分，同时有利于酸洗产生的气体排出，而且充分利用水夹套进水和蒸汽出口两个环形管，酸液沿夹套流动均匀，酸洗效果很好。

4.2  充分认识煤气发生炉运行中水汽监督工作的重要性。根据水质和水套蒸汽产量的具体情况，选择合理的补给水处理方法，是防止水汽系统结垢、保证煤气发生炉安全、经济运行的根本。