煤氣溶液脫濕技術(shù)

張善明，宋立麗

（1.寧波鋼鐵有限公司能源環(huán)保部，浙江寧波315807；2.北京碩人海泰能源科技有限公司，北京100120)

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煤氣溶液脫濕技術(shù)

張善明1，宋立麗2

（1.寧波鋼鐵有限公司能源環(huán)保部，浙江寧波315807；2.北京碩人海泰能源科技有限公司，北京100120)

依據(jù)溶液脫濕在民用通風(fēng)領(lǐng)域的使用效果，通過(guò)不同種溶液不同配比對(duì)煤氣進(jìn)行脫濕研究，以獲取較好的煤氣脫濕效果。

煤氣；脫濕；溶液；配比

1 前言

高爐煤氣采用干法除塵后，煤氣冷凝水中Cl-含量明顯增加，加快了管道的腐蝕速度。同時(shí)煤氣中含水量高，既影響了管道的輸送能力，也降低了煤氣燃燒的熱效率。

脫除煤氣中水的方法很多，其中主要有化學(xué)吸附法、吸收法、冷凍法和機(jī)械法。基于吸附法原理的溶液吸附脫濕，不僅可以有效地脫除溶液中的水分，還可有效利用低品質(zhì)熱源進(jìn)行再生回收，利用冷卻水進(jìn)行冷卻循環(huán)利用，從而降低煤氣脫濕的處理能耗。溶液脫濕方式還可實(shí)現(xiàn)高密度的能量蓄存，從而協(xié)調(diào)各種能源供應(yīng)中的負(fù)荷匹配。

基于溶液脫濕在民用通風(fēng)領(lǐng)域的廣泛使用，本次研究通過(guò)不同種溶液不同配比對(duì)煤氣進(jìn)行脫濕試驗(yàn)，以尋求煤氣脫濕的效果、脫濕溶液的耐久性、試驗(yàn)煤氣的最佳流速。

2 高爐煤氣含濕量及冷凝水檢測(cè)

在2010年對(duì)寧鋼公司高爐煤氣、轉(zhuǎn)爐煤氣、焦?fàn)t煤氣含水量進(jìn)行測(cè)試及冷凝水取樣分析的基礎(chǔ)上初步擬定對(duì)高爐煤氣進(jìn)行脫濕試驗(yàn)。詳見(jiàn)表1。

3 試驗(yàn)原理和裝置

本技術(shù)原理是用溶液法對(duì)高爐煤氣進(jìn)行脫濕、除塵，工藝流程如圖1所示。高爐煤氣經(jīng)絲網(wǎng)脫水后送入脫濕器，與高濃度的鹽溶液接觸傳質(zhì)，由于鹽溶液水汽分壓較低，煤氣中的水分被其吸收，實(shí)現(xiàn)煤氣除水；稀釋的鹽溶液進(jìn)入再生器中，加熱后由空氣吸收其水分，實(shí)現(xiàn)溶液的再生；再生的濃溶液與冷卻水換熱，降到常溫后，繼續(xù)循環(huán)使用。

表1 煤氣含水量

圖1 高爐煤氣溶液脫濕系統(tǒng)工藝流程圖

4 脫濕效果分析

高爐煤氣在經(jīng)過(guò)溶液脫濕設(shè)備后應(yīng)該有很大的不同，我們對(duì)脫濕前后高爐煤氣的含水量；溶液的吸水程度對(duì)應(yīng)的濃度值；溶液的流速、流量；不同溶液的脫濕效果；溶液的吸水量；煤氣的流速、流量等進(jìn)行跟蹤記錄。

4.1 數(shù)據(jù)分析

本次試驗(yàn)采用A1、A2、A3三種無(wú)機(jī)鹽溶液，并按不同溶液的濃度進(jìn)行對(duì)比試驗(yàn)，尋找最佳的脫濕途徑。對(duì)無(wú)機(jī)鹽溶液A1、A2、A3的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)分析從溶液整體運(yùn)行的脫濕效果、煤氣參數(shù)對(duì)脫濕量變化兩大方面進(jìn)行評(píng)價(jià)：

4.1.1 溶液整體運(yùn)行的脫濕效果

煤氣脫濕前絕對(duì)濕度平均約為60 g/m3左右；脫濕后煤氣絕對(duì)濕度平均約為30 g/m3，最好效果能夠達(dá)到20 g/m3；單級(jí)溶液脫濕設(shè)備脫除煤氣脫濕量平均為30 g/m3，最高能夠達(dá)到40 g/m3。

4.1.2 鹽溶液不變煤氣參數(shù)變化時(shí)脫濕量的變化

（1）煤氣流量、含濕量對(duì)脫濕量影響

煤氣脫濕后的絕對(duì)濕度隨著脫濕前水分的增加也有所增加，但是增加的幅度較小。可見(jiàn)脫濕溶液對(duì)煤氣中的含水量起到一定的平衡作用。

隨著煤氣流量的增加，含濕量增加，最高脫濕量達(dá)50 g/m3，加大煤氣的流量增加了溶液的脫濕量，但是大量的水脫出來(lái)后，溶液的再生能力不夠，溶液持續(xù)脫濕，濃度下降。

（2）煤氣溫度對(duì)脫濕量影響

煤氣沿管道流通，絕對(duì)含濕量隨著外界氣溫變化而變化。當(dāng)早晚時(shí)空氣溫度較低，流通到試驗(yàn)煤氣管道中的煤氣相應(yīng)的溫度也較低，有飽和水析出，所以早晚時(shí)煤氣絕對(duì)含濕量較低，脫濕量相應(yīng)的也較低。當(dāng)中午時(shí)煤氣管道溫度升高，試驗(yàn)煤氣管道與寧鋼煤氣主管道中煤氣溫差較小，所以絕對(duì)含濕量較高，煤氣脫濕量也較高。盡管脫濕前煤氣含濕量相對(duì)外界環(huán)境溫度波動(dòng)較大，脫濕后的煤氣含濕量相對(duì)外界環(huán)境溫度比較穩(wěn)定。

4.2 腐蝕性分析

4.2.1 含水量數(shù)據(jù)分析

從表2可以看出，45℃煤氣經(jīng)脫濕后煤氣溫度最低可降至36℃，煤氣中飽和水的含量大幅度降低，濕度從原來(lái)的接近100%，降低到50%以下，有效地降低了飽和水析出量，從而延緩了管道的腐蝕速度，提高了管道的使用壽命。

表2 飽和蒸汽含濕量與實(shí)測(cè)含濕量

4.2.2 現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)結(jié)果分析

通過(guò)脫濕前、后管道內(nèi)鐵器掛件腐蝕性對(duì)比，煤氣脫濕后對(duì)鐵器銹蝕速度下降尤其是不銹鋼，見(jiàn)圖2。

圖2 煤氣脫濕前后銹蝕情況對(duì)比圖

5 結(jié)論

5.1 溶液吸收法是根據(jù)氣相平衡的原理進(jìn)行水分的吸收和解析，經(jīng)本次試驗(yàn)表明采用溶液吸收法能有效地脫除煤氣中的水分。通過(guò)單級(jí)脫濕能將高爐煤氣含水由原來(lái)的60 g/m3降低至20 g/m3，多級(jí)脫濕能降低至10 g/m3。有效地提高了煤氣的熱值，熱風(fēng)爐使用中可以減少焦?fàn)t煤氣的富化比例。

5.2 煤氣脫濕后，可以大大減緩其對(duì)輸送管道和用氣設(shè)備的腐蝕，從而可以降低管道維修和更換頻率，并能延長(zhǎng)用氣設(shè)備的使用壽命。

5.3 溶液脫濕還可有效利用低品質(zhì)熱源進(jìn)行再生回收，利用冷卻水進(jìn)行冷卻循環(huán)利用，從而降低煤氣脫濕的處理能耗。溶液脫濕方式還可實(shí)現(xiàn)高密度的能量蓄存，從而協(xié)調(diào)各種能源供應(yīng)中的負(fù)荷匹配。

5.4 脫濕溶液循環(huán)利用，不存在煤氣冷凝水的處理問(wèn)題。

App lication of Liquid Desiccant Technology in Gas Dehum idification

ZHAGN Shanming1，SONG Lili2
(1.Energy and Environmental dept.of Ningbo Iron and Steel Co.,Ltd.,Ningbo,Zhejiang 315807,China；2. Beijing Shuoren Hitech Energy Technology Co.,Ltd.,Beijing 100120,China)

Based on the application results of liquid desiccant in civilian ventilation field,gas dehumidifying process with different liquid desiccants and different concentrations was studied to achieve higher efficiency of gas dehumidification.

gas;dehumidification;liquor;proportioning

TQ546.5

B

1006-6764(2014)04-0010-02

2013－12－11

張善明（1967-），男，1991年畢業(yè)于華東冶金學(xué)院煤化工專(zhuān)業(yè)，大學(xué)本科學(xué)歷，高級(jí)工程師，現(xiàn)從事煤氣技術(shù)管理工作。