解決高爐干法除塵煤氣腐蝕的一種工藝方法

鄧蔚軍，鄒誠成，謝鎮(zhèn)全

（廣西柳鋼中金不銹鋼有限公司，廣西壯族自治區(qū) 玉林 537624）

在高爐煤氣的具體干法除塵過程中，一些不良情況會嚴(yán)重影響煤氣管網(wǎng)，尤其是當(dāng)含有酸性氣體的煤氣進(jìn)入煤氣管網(wǎng)時，會將其腐蝕，從而嚴(yán)重影響煤氣的正常使用。在傳統(tǒng)高爐生產(chǎn)中，隨著高爐冶煉強(qiáng)度的提高，噴煤量也需不斷增加，通過增加噴煤量可以充分降低高爐冶煉的焦炭率，通過溶液噴灑燒結(jié)體的方式可以有效增加燒結(jié)體的強(qiáng)度。但是該方法的使用也可能導(dǎo)致高爐煤氣中酸性氣體含量越來越高，逐漸加劇煤氣管網(wǎng)設(shè)備的腐蝕，尤其是采用干氣除塵后，減少了原來中管或洗滌器中濕法除塵對氣體中酸性氣體的溶解過程，致使酸性氣體成分只能隨氣體流動進(jìn)入下道[1]。

1 腐蝕的原因分析

近年來，高爐干法除塵技術(shù)在實際應(yīng)用中已經(jīng)取得明顯的效果，主要憑借其節(jié)電、節(jié)水、污染少、除塵效率高等優(yōu)點已成為國內(nèi)高爐煤氣凈化技術(shù)的首選方案。該技術(shù)可以有效提升煤氣凈化效果，而隨著高爐干法除塵技術(shù)的長期應(yīng)用，其存在的腐蝕現(xiàn)象也越來越嚴(yán)重，這種腐蝕現(xiàn)象的發(fā)生主要與其中存在的酸性物質(zhì)有關(guān)，這種酸性介質(zhì)的產(chǎn)生可能會使高爐煤氣冷凝水pH值有所降低，從而突出冷凝水酸性腐蝕的作用，這種酸腐蝕發(fā)生在高爐煤氣管網(wǎng)及其附屬設(shè)備[2]。

隨著高爐干法除塵煤氣腐蝕問題越來越嚴(yán)重，一些鋼鐵企業(yè)也采取了一些補(bǔ)救措施，例如使用加厚高爐煤氣管道的方式，將壁厚的管道底部進(jìn)行重新包裹，但其中存在的強(qiáng)酸現(xiàn)象并未根除，而隨著時間的逐漸推移，高爐干法除塵煤氣腐蝕問題將繼續(xù)暴露。而在高爐煤氣管道補(bǔ)償器的不銹鋼材料上采用耐腐蝕的氯離子材料，這樣可以有效增加其使用壽命，因此，需采取切實可行的措施來防止酸性物質(zhì)的大量滲出，通過這種方式可以去除煤氣介質(zhì)中含有的大量酸性介質(zhì)，以增加管道和設(shè)備的使用壽命。

同時，為了降低焦炭比，在高爐生產(chǎn)時會進(jìn)行不同程度的溶液噴灑，這就導(dǎo)致氣體冷凝液中難免含有三氧化硫離子等，且部分鋼鐵企業(yè)高爐原料采用進(jìn)口原料，選礦時會在海上運輸過程中噴灑海水，導(dǎo)致水中大量硫酸根離子和氯離子進(jìn)入煉鐵原料，進(jìn)而形成強(qiáng)酸溶液，一旦冷凝水在管道和設(shè)備中沉淀，溶解的強(qiáng)腐蝕性介質(zhì)就會腐蝕管道系統(tǒng)。

2 工藝選取

以某鋼鐵公司高爐檢修為例，本次使用的高爐干法除塵工藝技術(shù)與鋼鐵公司之前的濕法工藝相比，干法除塵技術(shù)的氣體溫度要高得多，通常來說，布袋出口處的氣體溫度通常為150~200℃，高溫氣體需要用原濕法氣體主管道并網(wǎng)，而使用干法除塵工藝的高溫氣體不能直接并網(wǎng)，需要增加煤氣冷卻除酸工藝。

3 解決高爐干法除塵煤氣腐蝕的工藝技術(shù)

一般來說，解決高爐干法除塵煤氣腐蝕工藝中的煤氣凝析油的pH值一般在1~2之間的正常范圍內(nèi)，該范圍內(nèi)的pH值具有強(qiáng)酸性特質(zhì)，因此，要想采用干法除塵的高爐煤氣，就需要在管道內(nèi)進(jìn)行噴水霧冷卻。這種工藝方法通過在噴淋設(shè)備中設(shè)置加堿裝置來實現(xiàn)，以中和氣體中的酸性氣體[3]。

同時，為了能夠使煤氣儲氣罐內(nèi)的溫度保持在70℃以下，進(jìn)而充分確保儲氣罐操作的安全性特點，在燃?xì)膺M(jìn)出口管道上設(shè)計了一套煤氣噴霧冷卻裝置，以進(jìn)一步提升儲氣罐的安全性。該裝置具體由泵站、雙流體噴槍、水箱和控制系統(tǒng)組成。當(dāng)噴霧系統(tǒng)工作時，需要同時供給其一定壓力的壓縮氣體（如氮氣）和一定壓力的水，并將其提供給噴嘴內(nèi)部，通過壓縮氣體和水的多次撞擊，可以產(chǎn)生非常小的水顆粒，當(dāng)霧化顆粒與高溫氣體結(jié)合后，能夠在短時間內(nèi)迅速蒸發(fā)，從而帶走大量熱量，使氣體溫度迅速下降。

通常來說，高爐干法除塵的整個氣體冷卻過程皆由噴霧裝置自動控制，噴水裝置可根據(jù)燃?xì)鉁夭詈土髁孔詣涌刂茋娝浚以撗b置噴水時不會打濕墻壁，可保證水以氣態(tài)進(jìn)入氣體，同時可節(jié)約大量水資源。高爐干法除塵技術(shù)的自動噴淋系統(tǒng)的基本功能是根據(jù)氣體溫度的變化來控制和調(diào)節(jié)的，包括噴槍開閉等方式，以此控制噴水量，進(jìn)而保證噴槍出口溫度和冷卻管溫度均控制在合適的范圍。

自動噴霧系統(tǒng)的核心是雙流體噴嘴，當(dāng)雙流體噴嘴正常工作時，需要供給系統(tǒng)一定壓力的水和氮氣，噴嘴內(nèi)部會產(chǎn)生非常小的顆粒。一般情況下，噴嘴的平均使用壽命可達(dá)2年以上。主要根據(jù)沿氣流方向的煙氣量，將噴槍設(shè)置安裝于管道多處，遍布全部管道，這樣可以確保當(dāng)所有噴槍同時工作時，仍然能夠有效滿足最大冷卻的要求，且噴嘴的特殊設(shè)計可以使噴霧液滴非常小，蒸發(fā)時間很短，適用于氣體冷卻[4]。

4 解決高爐干法除塵煤氣腐蝕的工藝實踐

高爐干法除塵技術(shù)使用期間，應(yīng)重點結(jié)合實際生產(chǎn)對其進(jìn)行工藝設(shè)計，高爐煤氣去除酸性介質(zhì)方案的確定需要結(jié)合國內(nèi)鋼鐵企業(yè)實際生產(chǎn)情況，并在此對高爐煤氣布袋除塵系統(tǒng)進(jìn)行凈化。但是需要注意的是，由于凈氣后溫度一般可達(dá)100～160℃或更高，通常氣體管道中幾乎無冷凝水，因此，所存在的酸介質(zhì)不易沉淀，但是當(dāng)煤氣管道啟動冷凝水沉淀時，酸性介質(zhì)產(chǎn)生之后會立即溶于水中，并變得不易排出，這樣就會導(dǎo)致其容易形成酸性液體。由此可知，在低壓凈高爐煤氣并入管網(wǎng)前，酸性介質(zhì)既不影響除塵系統(tǒng)的使用，又可以最大限度回收氣頂壓力和顯熱能[5]。

高爐干法除塵工藝可以根據(jù)入口氣體溫度分層情況控制噴涂水量，用最少的水使氣體中的水飽和，當(dāng)煤氣中的水分飽和時，就需要進(jìn)行噴堿定型，這種定性主要通過對氣體進(jìn)行噴堿處理來達(dá)到最佳酸堿中和效果。為保證噴堿效果，需要將濃縮堿液與軟水按比例進(jìn)行混合，氣體充分噴射后，機(jī)械含水量較高，需要經(jīng)填料脫水裝置使氣體中的小水滴通過填充聚集成大顆粒，并利用重力原理對其進(jìn)行初步解析，從而充分降低氣體中機(jī)械水的含量，以滿足用戶要求。噴堿液后，再進(jìn)行高效脫水，這樣不僅能有效去除氣體，還可以充分減少系統(tǒng)的占地面積[6]。

噴堿脫氯塔的噴淋水會逐漸形成自循環(huán)系統(tǒng)，采用高爐干法除塵系統(tǒng)后，氣體從塔頂經(jīng)管道脫水機(jī)脫水后，通過U型水封和電動蝶閥并入清潔燃?xì)夤芫W(wǎng)，經(jīng)過加藥補(bǔ)水后由抽水噴淋塔回收，給水管配備的管道過濾器需要帶旁通閥。計量泵從堿液罐中抽取堿液，軟水泵從軟水箱中抽取軟化水，兩者在管道中都是靜止的，在混合器混合后送至氣堿噴淋塔，噴淋工業(yè)用水采用循環(huán)加壓水泵供水。

通過從循環(huán)池取水可初步判斷高爐干法除塵煤氣壓力，這使高爐煤氣壓力在某些時期會較高，且由于操作人員未能及時調(diào)整高爐煤氣和轉(zhuǎn)爐煤氣調(diào)節(jié)閥，這就可能會導(dǎo)致高爐煤氣在轉(zhuǎn)爐煤氣管道回流，該回流主要進(jìn)到寬厚板廠的正火爐，從而形成正火爐所用氣體的熱值。為防止高爐干法除塵煤氣腐蝕回流現(xiàn)象的發(fā)生，轉(zhuǎn)爐煤氣主網(wǎng)壓力參數(shù)設(shè)置應(yīng)滿足每個用戶的混合壓力，且不低于該點高爐煤氣壓力值，由于高爐干法除塵煤氣混合調(diào)節(jié)未設(shè)定壓力強(qiáng)制連鎖控制，當(dāng)兩種氣體壓力條件不滿足混合時間時，難免會導(dǎo)致氣體回流。為此，需要增加高爐干法除塵煤氣混合站的氣閥壓力連鎖控制功能，且為了防止氣體倒流，必須要求操作人員及時監(jiān)測煤氣壓力，以防止在設(shè)備故障或錯誤的情況下閥門無法連接，在鎖定動作或故障情況下，可在短時間內(nèi)對閥門采用手動控制，以確?；旌蠚怏w不會在混合站內(nèi)回流。

5 結(jié)語

近年來，隨著高爐干法除塵工藝的廣泛使用，管網(wǎng)及其輔助設(shè)備的腐蝕問題日益嚴(yán)重，而高爐干法除塵技術(shù)投資小、見效快，可大大減輕管道腐蝕，增加管道的使用質(zhì)量，有效提高管道整體使用的壽命，進(jìn)而充分防止管道由于腐蝕問題所引起的燃?xì)庑孤┦鹿拾l(fā)生。同時，將噴霧冷凝液從酸性調(diào)節(jié)到接近中性時的冷凝水可回收再利用，這就節(jié)約了大量水資源，減少環(huán)境污染，并帶來明顯的經(jīng)濟(jì)效益和社會效益。采用上述改進(jìn)措施后，高爐干法除塵煤氣腐蝕現(xiàn)象有所緩解。