焦炉煤气管道用镀锌管，能撑几年

一个焦化厂的煤气净化车间，从主管上接了一根镀锌支管做取样，DN25，长度不到四米。投用三个月，取样流量越来越小，拧开阀门只有一股气，压力表针几乎不动。割开管子，内壁一层黄绿色结晶，底下是黑褐色黏稠物，再往下锌层已经发黑起皮。

车间的人说，这是煤气脏。煤气确实脏，但脏不是全部。这根管子里同时发生了三件事：萘结晶、焦油黏附、冷凝液腐蚀。三件事互相帮忙，堵和烂一起来。

焦炉煤气跟天然气、液化气都不一样。它是炼焦的副产品，成分复杂，杂质多，而且带着大量水蒸气。用镀锌管走焦炉煤气，得先弄清楚它在管子里会析出什么。

按温度分段看，问题就清楚了：热段、温段、冷段，三段的表现完全不同。

一、焦炉煤气里到底有什么

焦炉煤气的可燃成分主要是氢和甲烷。氢占 55% 到 60%，甲烷 23% 到 27%，一氧化碳 5% 到 8%，剩下的氮和二氧化碳各占几个百分点。低位热值 17 到 19 兆焦每立方米，比天然气低一大截，火焰传播速度却快得多。

真正麻烦的是杂质。未脱硫的煤气，硫化氢每立方米 5 到 8 克；有机硫以二硫化碳、硫醇为主；氰化氢每立方米 0.5 到 1.5 克；氨几十到上百毫克；萘 0.3 到 0.5 克；焦油雾 20 到 50 毫克。这些数字随配煤和炉温波动，不同厂差得很多。

煤气出厂时是水蒸气饱和的。温度一降，水就凝出来，同时把能溶的都溶进去：氨、氰化氢、硫化氢、二氧化碳、酚。这股冷凝液是焦化厂里最脏的水之一，pH 常在 2 到 3。

所以焦炉煤气管道里同时跑着气相、液相和固相。气相是煤气本身，液相是冷凝液和焦油，固相是萘结晶和煤尘。三种形态对管壁的作用完全不同。

二、萘：80 摄氏度以下的结晶

萘是焦炉煤气里最典型的「温度开关」。纯萘的熔点是 80.2 摄氏度，沸点 218 摄氏度。煤气温度高于 80 度时，萘是气态，跟着气流走；低于 80 度，它就开始结晶。

结晶不是一下子堵死，而是先在内壁长出一层针状或者片状的晶体，表面变得粗糙。粗糙面又更容易捕集焦油和煤尘，形成一层黏糊糊的混合物。这层东西越积越厚，管子的有效断面越来越小。

结晶最容易发生在几个位置：管道的变径处、弯头、阀门前后、孔板流量计、取样管、导压管。共同点是气流在这里突然膨胀或者转向，温度降得快，局部流速低。取样管和导压管管径小，更容易被晶体完全封死。

现场处理办法是蒸汽吹扫或者热水冲洗。蒸汽温度一百多度，能把萘重新气化带走。但吹扫要彻底，管子里残留的萘一冷却又结晶，几天就恢复原样。

三、焦油：黏在管壁上的胶体

焦油在煤气里是以雾滴形式存在的，粒径很小，靠重力沉降不下来，得靠电捕焦油器。电捕之后煤气里还剩 20 到 50 毫克每立方米，这部分会在管道里慢慢沉积。

焦油沉积的规律是「湿壁优先」。管壁上只要有冷凝液膜，焦油雾滴撞上去就粘住，不再被气流带走。所以管子的下半部、弯头外弧、支架附近这些容易存水的位置，焦油层最厚。

焦油层本身不腐蚀，但它是个「仓库」。它把冷凝液、硫化物、氰化物都吸在里面，形成一个长期贴在管壁上的腐蚀源。焦油层下面的锌层，往往已经发黑、起皮、局部露出钢基体。

焦油还影响传热和流动。管道保温如果被焦油浸透，保温性能大幅下降，管壁温度更低，萘结晶更严重。这是个正反馈：越冷越堵，越堵越冷。

四、冷凝液：pH 2 到 3 的酸

冷凝液是焦炉煤气腐蚀的主因。它溶了二氧化碳、硫化氢、氰化氢、氨和酚，pH 通常在 2 到 3 之间。这个酸度对锌是直接溶解，反应放出氢气，锌层以每年零点几毫米的速度消耗。

更麻烦的是冷凝液不是均匀铺在管壁上的。它顺着管子往低处流，在低点积成一段液柱，在坡度不够的直管段形成一洼一洼的存液。这些存液区就是腐蚀坑的发源地。

GB 6222-2005《工业企业煤气安全规程》对这件事有明确规定：冷凝物排水器的间距一般为 200 米到 250 米，排水器水封的有效高度应为煤气计算压力至少加 500 毫米。这条规定的目的就是把冷凝液及时排走，不让它在管里积。

排水器本身也有讲究。规范要求排水器设清扫孔和放水的闸阀或旋塞，每只排水器设检查管头，溢流管口设漏斗。这些细节都是为了清焦油和萘，不设清扫孔的排水器，半年就堵死。

五、氰化氢：把锌拉进溶液的第三只手

硫化氢对锌的作用是生成硫化锌。硫化锌难溶，理论上能钝化。但在湿煤气环境里，生成的硫化锌层疏松、含氢、附着力差，一冲就掉，保护作用有限。而且硫化氢和氰化氢同时存在时，氰根会把锌变成可溶的锌氰络合物，硫化锌的保护就彻底失效了。

氰化氢在焦炉煤气里每立方米零点五到一点五克，这个浓度不算高，但氰根对锌的络合能力很强。四个氰根配一个锌离子，产物溶于水，跟氨的络合是一个道理。氨在煤气里也有，几十到上百毫克，同样参与络合。

所以焦炉煤气对锌的腐蚀是「酸溶加络合」的双通道。酸在不停地溶，络合剂在不停地把溶出来的锌离子拉走，保持表面浓度梯度，反应速率一直维持在高的水平。

这也是为什么焦炉煤气管道不能用镀锌的一个核心理由：不是锌不耐酸，而是锌在含氰、含氨的酸性水里根本没有机会钝化。

六、算一笔账：三个月堵，半年穿

先说堵。取样管 DN25，内径约 27 毫米。煤气里萘 0.4 克每立方米，取样流量按每小时 0.5 立方米算，一天带进来的萘是 4.8 克。这些萘只要有一成沉积在四米管子里，就是 0.48 克每天，体积约 0.5 立方厘米。三个月九十天，沉积 45 立方厘米，而四米 DN25 的管子内容积是 2290 立方厘米，看起来不多。

但结晶不是均匀铺的。它集中在管壁和弯头，厚度不均，局部长得很快。加上焦油和煤尘的捕集，实际堵塞速度比纯萘计算快好几倍。现场三个月流量明显下降，跟这个估算对得上。

再说穿。85 微米锌层，607 克每平方米。pH 2 到 3 的冷凝液，锌的腐蚀速率按每年 0.3 到 0.8 毫米算，85 微米只够撑一到一个半月。当然实际不是全年泡在酸里，只有冷凝液覆盖的那部分在快速消耗，所以现场看到的是局部穿孔，不是整段烂掉。

两个数字放在一起，结论很清楚：焦炉煤气的支管、取样管、导压管，用镀锌管，堵比烂来得更快，但两者都在半年内发生。

七、怎么选：干段、湿段、仪表段

干段指的是脱硫、脱萘、脱水之后的净煤气，温度高于露点，不含液滴。这一段可以用碳钢无缝管，也可以用镀锌管，前提是保温到位、不让管壁温度降到露点以下。镀锌在这里的作用是备用的外防腐，不是主力。

湿段指的是净化前、水洗后、冷凝鼓风前后的煤气，含水蒸气饱和、含焦油和萘。这一段一律用碳钢无缝管，壁厚加腐蚀余量，外壁做防腐和保温。不能用镀锌，也不建议用薄壁管。

仪表段包括取样管、导压管、分析管。这一段管径小、流速低、最容易堵，材质用不锈钢，管径不小于 DN15，长度尽量短，坡度朝排水方向，配蒸汽伴热或者电伴热。用镀锌管是自找麻烦。

排水管和水封段，用碳钢或者不锈钢。这一段常年泡在 pH 2 到 3 的冷凝液里，是全线腐蚀最重的位置。有些厂在这里用塑料管，要注意静电和阻燃，煤气区域不能随便用非金属。

管道连接方式也有讲究。煤气管道以焊接为主，法兰只用在阀门和设备接口。镀锌管焊接会烧掉锌层，焊口反而成了薄弱点，这也是煤气管道不推荐镀锌的原因之一。焊接破坏锌层这件事，GB 50242 在建筑管道里有明确说法，工业煤气管道同理。

八、运行上的几个动作

保温要连续，不能有断点。法兰、阀门、支架这些位置最容易漏保温，也最容易成为萘结晶的起点。保温层外面要包防水层，进了水就失去作用。

排水器要定期清。规范要求的清扫孔不是摆设，焦油和萘在排水器里积起来，水封高度不够，煤气就可能窜出来。清的时候要按煤气作业规程走，办票、检测、监护。

吹扫要按 GB 50235 的要求做。煤气管道投用前用蒸汽或者氮气吹扫，流速不低于 20 米每秒，吹到靶板合格。吹扫这件事，镀锌管道安装完，吹扫怎么吹才干净 里有详细做法，介质换成煤气时还要加一条：吹扫后必须做含氧量分析，氧含量合格才能引气。

在线监测要盯几个点：煤气温度、露点、萘含量、管道压差。压差上升是堵塞的第一信号，比流量下降更早。

焦炉煤气、高炉煤气、转炉煤气这几类工业煤气的管道、管件、排水器、补偿器如果一次要配齐，把煤气种类、温度、压力、含尘含萘量、管径列成清单发到钢管动力，做无缝钢管和煤气专用管件的厂能按工况配，壁厚和材质都能对上，不用拿建筑管道的经验硬套。钢标控公众号里也有煤气管道选材的整理，可以对着看。

数据来源：来自公开网络。

钢管动力，关联公众号：钢标控。