Попробуйте на слушающем сокете включить SO_KEEPALIVE (в nginx параметр
so_keepalive
директивы
listen
) с каими-нибудь агрессивными значениями.
Документация:
nginx.org/r/listen/ru
Кто знает, возможно постоянно путешествующие ACK-и будут поддерживать соединение в рабочем состоянии.