高爐干法除塵技術(shù)應(yīng)用現(xiàn)狀

湯雪松，張晨程

（1.中冶華天南京工程技術(shù)有限公司，江蘇 南京 210019；2.中天鋼鐵集團(tuán)有限公司，江蘇 常州 213011）

高爐煤氣干法除塵技術(shù)是鋼鐵行業(yè)重點(diǎn)推廣的新型節(jié)能環(huán)保技術(shù)，它具有節(jié)水環(huán)保等特點(diǎn)，屬高爐煤氣凈化工藝領(lǐng)域的一次革命。在我國環(huán)保形勢嚴(yán)峻、整體資源不足的形勢下，干法除塵工藝發(fā)展?jié)摿薮螅阎鸩奖桓髌髽I(yè)廣泛所采用。干法除塵具有系統(tǒng)占地少、運(yùn)行成本低、回收煤氣顯熱多等優(yōu)勢[1]。

1 高爐干法除塵在大小高爐上的應(yīng)用狀況

1.1 高爐干法除塵應(yīng)用現(xiàn)狀

高爐干法除塵技術(shù)在2005年前多數(shù)應(yīng)用在450m3級以下高爐，450m3級以上高爐仍以濕法為主。1000m3以上高爐僅有萊鋼1#、太鋼3#高爐等少數(shù)高爐采用干法除塵技術(shù)，2000m3級以上高爐尚無應(yīng)用全干法除塵技術(shù)[1，2]。早期干法除塵技術(shù)及操作不成熟，多數(shù)高爐采用干、濕并用的兩套除塵系統(tǒng)。

最近隨著干法除塵技術(shù)發(fā)展和推廣，300m3級以下小高爐幾乎全部采用干法除塵技術(shù)。1000m3以上高爐近40座[3]采用干法除塵技術(shù)，主要有太鋼、攀鋼、首鋼、首秦、唐鋼、濟(jì)鋼、遷鋼等企業(yè)，其中已實(shí)現(xiàn)全部高爐都采用煤氣全干法除塵的有企業(yè)有首秦、包鋼、萊鋼、韶鋼、承鋼等。

1.2 高爐干法除塵的發(fā)展

從高爐干法除塵工藝的發(fā)展來看，高爐干法除塵工藝經(jīng)歷以下過程：

1974年，國內(nèi)純干法除塵技術(shù)首次應(yīng)用在河北涉縣鐵廠13m3高爐上。1974年至1984年,全國100m3以下高爐基本采用了干法除塵技術(shù)。1985年至1995年，全國300m3級高爐基本采用了干法除塵技術(shù)。1987年和1998年，干法除塵技術(shù)運(yùn)用在太鋼和攀鋼1250m3級高爐上[4]。2002年，全干式煤氣布袋除塵技術(shù)應(yīng)用到萊鋼、韶鋼等企750m3級高爐。2004年，萊鋼、三鋼、首秦等企業(yè)將干法除塵技術(shù)應(yīng)用到1000m3級高爐。2005年至2006年，韶鋼、遷鋼、包鋼等企業(yè)將干法除塵技術(shù)推廣到2000m3級高爐。2007年9月，唐鋼將干法除塵技術(shù)應(yīng)用到3000m3級高爐。2009年5月，首鋼京唐鋼鐵成功將全干法除塵技術(shù)應(yīng)用在5500m3高爐上[5]。

隨著干法除塵技術(shù)的發(fā)展及即將新建高爐的建設(shè)，將使我國干法除塵技術(shù)應(yīng)用進(jìn)一步增加。

2 干法除塵工藝對高爐生產(chǎn)的影響

雖然干法除塵工藝已成熟穩(wěn)定的應(yīng)用在我國的大小高爐上，產(chǎn)生了較好的經(jīng)濟(jì)和環(huán)境效益，但國內(nèi)相關(guān)企業(yè)在應(yīng)用干法除塵工藝后出現(xiàn)管網(wǎng)系統(tǒng)煤氣管道及附屬設(shè)備快速腐蝕失效等問題[6]，給高爐生產(chǎn)帶來影響。

濟(jì)南鋼鐵高爐干法除塵系統(tǒng)運(yùn)行半年后，補(bǔ)償器、低溫煤氣管道多處腐蝕出現(xiàn)漏點(diǎn)，漏點(diǎn)分布范圍廣且長度約50mm～100mm。現(xiàn)場測得管道平均壁厚約6.2mm～7mm，腐蝕已比較嚴(yán)重[7]。

萊鋼高爐管網(wǎng)中不銹鋼波紋補(bǔ)償器腐蝕嚴(yán)重出現(xiàn)線狀裂口[8](如圖1所示)，部分波紋補(bǔ)償器壽命最短僅5個月。另外TRT機(jī)組葉片上附著大量氯化銨積鹽（如圖2所示），造成機(jī)組振動嚴(yán)重，影響機(jī)組正常運(yùn)行。煤氣管道鋼制排水器鋼板腐蝕嚴(yán)重，管壁減薄至1mm～3mm，局部銹蝕漏水嚴(yán)重影響煤氣系統(tǒng)正常運(yùn)行。

圖1 不銹鋼波紋補(bǔ)償器裂痕圖

圖2 TRT葉片積鹽

唐鋼5座400m3級高爐的煤氣系統(tǒng)均發(fā)生不銹鋼波紋補(bǔ)償器腐蝕。管道壁上堆積和附著大量氯鹽，嚴(yán)重時堵塞管道、爐窯格子磚等使?fàn)t窯效率降低[9]。其它鋼鐵企業(yè)均報道過高爐應(yīng)用法除塵工藝后，煤氣管網(wǎng)中管道、法蘭、排污管焊縫處及TRT葉片均出現(xiàn)不同程度腐蝕[9]，給生產(chǎn)均帶來影響。通過以上案例可得出高爐煤氣管道系統(tǒng)腐蝕狀況基本相同。腐蝕部位多集中在波紋管補(bǔ)償器、焊縫處、閥門及管道底部等部位。對煤氣管網(wǎng)正常運(yùn)行及下游用戶均產(chǎn)生影響。

3 腐蝕原因分析

國內(nèi)部分企業(yè)對煤氣管網(wǎng)冷凝水及管道顆粒物進(jìn)行取樣分析，得出冷凝水PH值為1～2，冷凝水及管道顆粒物含有大量Cl-、SO2-、Ca2+、Fe2+等離子[7]，其中Cl-、SO2-44濃度分別高達(dá)46.2l%、0.49%。

濕法除塵系統(tǒng)管道冷凝水中也含有上述腐蝕性成分，只因冷凝水離子濃度低且呈弱酸性，對管網(wǎng)設(shè)備腐蝕不明顯現(xiàn)，容易被忽視。寶鋼、唐鋼對濕法除塵系統(tǒng)管道冷凝水進(jìn)行了分析，測得冷凝水PH值5～7.5，Cl-濃度約2～100×10-6。這是因?yàn)樵跐穹ǔ龎m工藝中，煤氣中絕大部分固態(tài)及氣態(tài)腐蝕性物質(zhì)被洗滌水溶解帶走，極少數(shù)留在凈煤氣中。

干法除塵工藝中，部分固態(tài)腐蝕性物質(zhì)被除塵布袋攔截，但氣態(tài)腐蝕性物質(zhì)（SO2、SO3、H2S、HCl等）及一小部分以微粒形式存在的固態(tài)腐蝕性物質(zhì)通過布袋留在凈煤氣中。另外爐頂打水調(diào)溫及管道噴淋降溫等都會給煤氣帶來一定量的飽和水。當(dāng)環(huán)境溫度低于水分露點(diǎn)溫度時，煤氣析出冷凝水，冷凝水與煤氣中腐蝕性物質(zhì)形成離子較高的酸性溶液，對管網(wǎng)及其附屬設(shè)備產(chǎn)生腐蝕。

4 結(jié)語

高爐干法除塵工藝應(yīng)用后管網(wǎng)及附屬設(shè)備的腐蝕問題不可忽視，且若不采取切實(shí)可行的防范措施，將會造成煤氣泄漏事故，影響管網(wǎng)運(yùn)行。如何有效地防止和控制高爐煤氣管網(wǎng)腐蝕，是鋼鐵企業(yè)當(dāng)前所面臨的重要課題。