張偉洪

摘要：本文通過對(duì)煤氣發(fā)生爐的結(jié)垢機(jī)理、水處理的原理和水質(zhì)中各種物質(zhì)的化學(xué)反應(yīng)進(jìn)行分析，結(jié)合監(jiān)管要求，指出水處理存在的誤區(qū)，并提出處理方法。

關(guān)鍵詞：煤氣發(fā)生爐；結(jié)垢；水處理

1 引言

目前陶瓷廠廣泛使用煤氣發(fā)生爐燒制陶瓷。煤氣發(fā)生爐主要由爐體水夾套和汽包組成，煤在水夾套隔層的爐膛內(nèi)燃燒與反應(yīng)，產(chǎn)生的熱量被水吸收后產(chǎn)生蒸汽，匯集到汽包后再通過管道把蒸汽引回到水夾套熾熱的煤層上與煤發(fā)生反應(yīng)從而產(chǎn)生煤氣。

近期，筆者所在公司通過對(duì)全市煤氣發(fā)生爐的使用狀況和水質(zhì)狀況進(jìn)行抽樣監(jiān)測(cè)，發(fā)現(xiàn)不少煤氣發(fā)生爐的水質(zhì)不合格，有結(jié)垢、變形和腐蝕等問題。究其原因是對(duì)水處理和水質(zhì)監(jiān)管方面存在一些誤區(qū)。本文將從結(jié)垢機(jī)理、監(jiān)管要求、水質(zhì)狀況、處理方法等各方面進(jìn)行分析，提出處理方法。

2 結(jié)垢機(jī)理

煤氣發(fā)生爐的爐體水夾套和汽包雖然屬壓力容器，但其受熱原理、水循環(huán)等與鍋爐相似，易結(jié)生水垢。由于水中含有鈣鎂離子，它們通常以碳酸氫鈣、碳酸氫鎂的形式存在，而碳酸氫鈣、碳酸氫鎂溶于水。當(dāng)爐水被加熱后，水中的鈣鎂離子會(huì)形成沉淀析出，沉積于爐體受熱面上而形成水垢，其化學(xué)原理如下：

3 監(jiān)管要求

TSG R0004—2009《固定式壓力容器安全技術(shù)監(jiān)察規(guī)程》3.23條規(guī)定：以水為介質(zhì)、直接受火焰加熱連續(xù)操作的壓力容器，其水質(zhì)應(yīng)當(dāng)符合GB1576—2008《工業(yè)鍋爐水質(zhì)》的要求。

根據(jù)《工業(yè)鍋爐水質(zhì)》GB1576—2008要求，當(dāng)鍋爐采用爐外處理的方法時(shí)，其主要幾個(gè)水質(zhì)指標(biāo)（參照額定壓力≤1.0MPa）如表1所示。

當(dāng)鍋爐采用爐內(nèi)加藥處理的方法時(shí)，其主要幾個(gè)水質(zhì)指標(biāo)（參照額定壓力≤1.0MPa）如表2所示。

4 水質(zhì)狀況

表3為筆者所在公司近期對(duì)煤氣發(fā)生爐水質(zhì)狀況的抽樣監(jiān)測(cè)結(jié)果。由表可知，大多數(shù)煤氣發(fā)生爐的水質(zhì)不合格，主要問題是煤氣發(fā)生爐的給水與爐水pH值偏高、爐水堿度超標(biāo)。煤氣發(fā)生爐的給水與爐水pH值偏高、爐水堿度偏高易導(dǎo)致煤氣發(fā)生爐的鋼材發(fā)生荷性脆化（俗稱堿脆），使鋼材的塑性、韌性降低，易產(chǎn)生裂紋等危險(xiǎn)性缺陷，最終可能在沒有明顯變形的情況下發(fā)生破裂或爆炸，危險(xiǎn)性極大。其主要原因是由于一些煤氣發(fā)生爐的使用單位為了減少煤氣發(fā)生爐結(jié)垢而采取了直接往給水池里添加阻垢劑的方法來防止結(jié)垢。添加阻垢劑的好處是使給水進(jìn)到爐里后形成不易結(jié)垢的水渣，可通過排污排掉。但是壞處也是顯而易見的：首先由于很難掌握準(zhǔn)確的投放量，容易導(dǎo)致給水和爐水的pH值和堿度過高，產(chǎn)生堿性腐蝕，從而降低了煤氣發(fā)生爐的使用壽命，甚至導(dǎo)致安全事故；其次堿度高使?fàn)t水容易產(chǎn)生泡沫，甚至產(chǎn)生水汽共騰而影響蒸汽質(zhì)量；再次阻垢劑的用量大、成本高，而且阻垢劑一般具有一定的毒性，直接排放會(huì)對(duì)環(huán)境造成污染，污水的排放處理成本高。因此采用直接添加阻垢劑的方法并不可取。

5 處理方法

為了使煤氣發(fā)生爐水質(zhì)合格，達(dá)到安全、環(huán)保、節(jié)能運(yùn)行的目的，筆者建議在給水系統(tǒng)上安裝軟水處理設(shè)備。原水經(jīng)軟水處理設(shè)備處理后其硬度符合標(biāo)準(zhǔn)要求，進(jìn)入煤氣發(fā)生爐后不會(huì)結(jié)生水垢，其pH值和堿度基本達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)要求，因此水質(zhì)容易合格。其化學(xué)原理如下所述：

原水經(jīng)過軟水處理設(shè)備時(shí)，設(shè)備中添加的樹脂會(huì)吸收水中的鈣、鎂離子，從而降低水中的硬度，同時(shí)由于置換出了鈉離子，把給水由中性鹽變成強(qiáng)堿弱酸鹽，強(qiáng)堿弱酸鹽在高溫下容易水解為堿性，使?fàn)t水達(dá)到一定的堿度，pH值也會(huì)升高，基本達(dá)到了爐水的水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)。其化學(xué)原理如下：

在安裝軟水處理設(shè)備的同時(shí)，應(yīng)建立建全的水質(zhì)監(jiān)管制度，落實(shí)水質(zhì)化驗(yàn)監(jiān)測(cè)工作。根據(jù)水質(zhì)化驗(yàn)結(jié)果及時(shí)做好水處理的調(diào)整，確保水質(zhì)符合標(biāo)準(zhǔn)，使煤氣發(fā)生爐水質(zhì)安全、環(huán)保，節(jié)能運(yùn)行。

6 結(jié)語

為了人員與設(shè)備的安全，也為了響應(yīng)國(guó)家節(jié)能減排的號(hào)召和造福子孫后代，同時(shí)也為了節(jié)約生產(chǎn)成本，筆者建議廣大煤氣發(fā)生爐用戶少用除垢劑，改用軟水處理設(shè)備。