煤气发生炉水处理存在的误区

张伟洪

摘要：本文通过对煤气发生炉的结垢机理、水处理的原理和水质中各种物质的化学反应进行分析，结合监管要求，指出水处理存在的误区，并提出处理方法。

关键词：煤气发生炉；结垢；水处理

1 引言

目前陶瓷厂广泛使用煤气发生炉烧制陶瓷。煤气发生炉主要由炉体水夹套和汽包组成，煤在水夹套隔层的炉膛内燃烧与反应，产生的热量被水吸收后产生蒸汽，汇集到汽包后再通过管道把蒸汽引回到水夹套炽热的煤层上与煤发生反应从而产生煤气。

近期，笔者所在公司通过对全市煤气发生炉的使用状况和水质状况进行抽样监测，发现不少煤气发生炉的水质不合格，有结垢、变形和腐蚀等问题。究其原因是对水处理和水质监管方面存在一些误区。本文将从结垢机理、监管要求、水质状况、处理方法等各方面进行分析，提出处理方法。

2 结垢机理

煤气发生炉的炉体水夹套和汽包虽然属压力容器，但其受热原理、水循环等与锅炉相似，易结生水垢。由于水中含有钙镁离子，它们通常以碳酸氢钙、碳酸氢镁的形式存在，而碳酸氢钙、碳酸氢镁溶于水。当炉水被加热后，水中的钙镁离子会形成沉淀析出，沉积于炉体受热面上而形成水垢，其化学原理如下：

3 监管要求

TSG R0004—2009《固定式压力容器安全技术监察规程》3.23条规定：以水为介质、直接受火焰加热连续操作的压力容器，其水质应当符合GB1576—2008《工业锅炉水质》的要求。

根据《工业锅炉水质》GB1576—2008要求，当锅炉采用炉外处理的方法时，其主要几个水质指标（参照额定压力≤1.0MPa）如表1所示。

当锅炉采用炉内加药处理的方法时，其主要几个水质指标（参照额定压力≤1.0MPa）如表2所示。

4 水质状况

表3为笔者所在公司近期对煤气发生炉水质状况的抽样监测结果。由表可知，大多数煤气发生炉的水质不合格，主要问题是煤气发生炉的给水与炉水pH值偏高、炉水碱度超标。煤气发生炉的给水与炉水pH值偏高、炉水碱度偏高易导致煤气发生炉的钢材发生荷性脆化（俗称碱脆），使钢材的塑性、韧性降低，易产生裂纹等危险性缺陷，最终可能在没有明显变形的情况下发生破裂或爆炸，危险性极大。其主要原因是由于一些煤气发生炉的使用单位为了减少煤气发生炉结垢而采取了直接往给水池里添加阻垢剂的方法来防止结垢。添加阻垢剂的好处是使给水进到炉里后形成不易结垢的水渣，可通过排污排掉。但是坏处也是显而易见的：首先由于很难掌握准确的投放量，容易导致给水和炉水的pH值和碱度过高，产生碱性腐蚀，从而降低了煤气发生炉的使用寿命，甚至导致安全事故；其次碱度高使炉水容易产生泡沫，甚至产生水汽共腾而影响蒸汽质量；再次阻垢剂的用量大、成本高，而且阻垢剂一般具有一定的毒性，直接排放会对环境造成污染，污水的排放处理成本高。因此采用直接添加阻垢剂的方法并不可取。

5 处理方法

为了使煤气发生炉水质合格，达到安全、环保、节能运行的目的，笔者建议在给水系统上安装软水处理设备。原水经软水处理设备处理后其硬度符合标准要求，进入煤气发生炉后不会结生水垢，其pH值和碱度基本达到标准要求，因此水质容易合格。其化学原理如下所述：

原水经过软水处理设备时，设备中添加的树脂会吸收水中的钙、镁离子，从而降低水中的硬度，同时由于置换出了钠离子，把给水由中性盐变成强碱弱酸盐，强碱弱酸盐在高温下容易水解为碱性，使炉水达到一定的碱度，pH值也会升高，基本达到了炉水的水质标准。其化学原理如下：

在安装软水处理设备的同时，应建立建全的水质监管制度，落实水质化验监测工作。根据水质化验结果及时做好水处理的调整，确保水质符合标准，使煤气发生炉水质安全、环保，节能运行。

6 结语

为了人员与设备的安全，也为了响应国家节能减排的号召和造福子孙后代，同时也为了节约生产成本，笔者建议广大煤气发生炉用户少用除垢剂，改用软水处理设备。