精制焦爐煤氣管道腐蝕原因分析及對策

魏新莉

（寧波鋼鐵股份有限公司能環部，浙江寧波315000）

精制焦爐煤氣管道腐蝕原因分析及對策

魏新莉

（寧波鋼鐵股份有限公司能環部，浙江寧波315000）

由于煉鋼廠精制焦爐煤氣管道積灰導致煤氣過濾器堵塞嚴重，通過分析管道內粉末的組成及形成原因，提出了相應的解決措施，實施后取得顯著效果。

精制焦爐煤氣管道；積灰；堵塞；防腐

1 引言

寧鋼廠區內精制焦爐煤氣管道全長約2000 m，采用?219×6的碳鋼管道，輸送的介質為二次脫硫脫萘后的加壓焦爐煤氣，輸送壓力為0.8 MPa，主要用戶有：煉鋼廠連鑄坯切割、煉鋼廠點閥箱、熱軋廠點閥箱以及RH真空包工位烘烤。煉鋼廠近期出現了火焰切割小車煤氣過濾器堵塞嚴重的情況，清堵周期由原來的15天增加到每天一次。清理出來的雜質為黑褐色粉末，對粉末檢測結果為：Fe含量46.91%，C含量8.72%，S含量在60%以上。根據檢測結果以及對粉末顏色的專業判斷，應有一部分單體硫以及鐵的氧化物。

2 精制煤氣管道內粉末形成原因

2.1 管道內積灰組成分析

因硫化亞鐵為黑褐色固體，單體硫為黃色易燃物質，初步判斷管道積灰中含有固體硫化亞鐵FeS、固體碳C、單體硫S。為了進一步驗證判斷結果，對取來的粉末進行點燃，粉末可以燃燒同時散發出一種特別的硫磺味，由此推斷以上判斷正確。

2.2 積灰形成原因分析

（1）硫化亞鐵形成原因

精制焦爐煤氣中含有飽和水，煤氣經加壓后，煤氣中的飽和水大量析出，由于夏季溫度高，煤氣含濕量大，管道內游離水較多，焦爐煤氣中含有的硫化氫氣體溶于水（1：2.6），形成弱酸性物質，稱為氫硫酸。氫硫酸與鐵發生化學反應生成硫化亞鐵（FeS），FeS覆蓋在管壁上，形成的H2進入焦爐煤氣中。反應式如下：

精制焦爐煤氣系統最大處理能力為1200 m3/h，目前，精制焦爐煤氣最大輸送量為1400 m3/h，超出精制系統最大能力，精制煤氣H2S含量一直超過同行業標準。尤其2014年4月10日～5月16日焦化脫硫工段年修45天期間，精制焦爐煤氣中的H2S含量最大2800 mg/m3。

由于精制煤氣主管道內長期含有超標的H2S，加之今年脫硫系統年修45天，加劇了H2S的腐蝕程度。

（2）單質硫S形成原因

H2S的H—S鍵較弱，不穩定，在加熱條件下發生分解反應，生成單質S和氫氣：

2014年7月份以來，寧波連續進入高溫季節，加之焦化脫硫工段年修，硫化氫含量高，兩者條件下，易使煤氣中的H2S部分分解，形成單質硫進入管道中。

（3）積灰中單質碳C的形成

精制煤氣的精制塔填料主要為活性炭和自產焦炭，活性炭采用?3～5 mm的柱狀顆粒，自產焦炭粒徑在40～50 mm。填料之間分層裝填，每層之間用不銹鋼網固定，填料的最下層和最上層分別裝100 mm厚的?10～30球狀白色惰性鋁球，鋁球再用不銹鋼絲網固定。本次管道積灰中未發現白色粉末狀物體，可以推斷不存在填料未壓實的情況。

通過各種原因分析，最后確定引起管道積碳的主要原因為：填料在運輸裝填過程中，由于外力作用，會存在少量細微的碳粒。在裝填結束后未將精制塔中的碳粒吹掃，使得碳粒進入管道，隨氣流進入用戶。

3 采取的對策

3.1 解決主管道內游離水措施

精制焦爐煤氣主管道上未設排水裝置，僅在壓縮機二級缸上及緩沖罐底部設有排水閥，動力巡檢每小時排一次水，即使如此，也無法將所有冷凝水及時排出。需要在管道沿線最低點設一定數量的排水罐，解決管道內積水問題。

3.2 解決目前管道積灰措施

利用9月5日公司系列定修，連鑄雙線停12 h的機會，全停精制焦爐煤氣系統，對含精制塔在內的全廠精制焦爐煤氣主管網進行氮氣吹掃。打開管道末端及沿線的放散管，利用高壓氮氣對管道進行徹底清掃。

3.3 解決管道內防腐措施

現有管道內防腐無法進行在線補做，對腐蝕穿孔的管段進行更換，對更換下的管線做腐蝕性預判，如果腐蝕嚴重，則對管道進行更新改造，新建管道做內防腐涂層。

3.4 解決脫硫工段年修期間硫超標問題

脫硫工段每2年年修一次，年修后，對精制煤氣填料造成嚴重污染，使填料失效。填料更換周期為1年，為此，可以協調焦化廠和設備部，盡量將脫硫年修與更換填料同步進行（即填料更換周期前一個月進行），脫硫年修結束后，立刻更換被污染失效的填料，避免填料提前失效影響后續脫硫效果。同時將脫硫工段年修盡量安排在冬季，在煤氣中飽和水較少時進行，可以減弱H2S對管道內壁的腐蝕。

3.5 解決精制系統能力不足及系統設計缺陷問題

在寧鋼用氣規劃中，將引入天然氣納入規劃中，天然氣為清潔能源，適合連鑄切割、點閥箱等用量小、質量要求高的用戶。利用天然氣替代精制焦爐煤氣。

3.6 解決填料微粒碳進入管道問題

對精制塔填料裝填要求進行完善，要求填料裝填完畢后，利用蒸汽對裝填新料的精制塔進行吹掃直至無灰塵溢出后，再并入系統。

3.7 解決煉鋼連鑄切割槍末端易堵塞問題

目前，煉鋼連鑄切割槍末端無氮氣吹掃源，無法按照規定要求定期對支管吹掃，已要求煉鋼增加管道N2吹掃頭，定期對末端管道進行吹掃。

4 實施效果

按照以上對策，已對全廠精制煤氣系統進行了氮氣吹掃，對填料塔進行了蒸汽吹掃，在沿線幾個最低點增加排水罐，更換了腐蝕穿孔的管道，在煉鋼廠在進口總管加裝過濾器；在連鑄切割槍前煤氣管道上增加氮氣吹掃頭。目前精制煤氣管道運行正常，取得了顯著的效果。但是鑒于管道內部腐蝕嚴重，通過鑒定，需將管道全線更新，計劃新管道于9月份投運，新管道投運后腐蝕堵塞問題將得到徹底解決。

Analysis of Corrosion Causes of Refined Coking Gas Pipes and Countermeasures

WEI Xinli
（EnergyandEnvironmentDepartmentofNingboIronandSteelCo.,Ltd.,Ningbo,Zhejiang315000,China）

Dust deposit in the pipes of refined coking gas led to serious blockage in gas filters.Through analysis of the composition of powders in the gas pipes and the causes of formation,corresponding solutions were put forward,which have produced significant results after implementation.

pipe of refined coking gas;dust deposit;blockage;corrosion prevention

TQ547.8

B

1006-6764(2014)12-0028-02

2014－09－02

魏新莉（1967－），女，1989年畢業于哈爾濱建筑工程學院燃氣專業，高級工程師，現從事冶金動力運行管理工作。