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，謝鎮全

（廣西柳鋼中金不銹鋼有限公司，廣西壯族自治區 玉林 537624）

在高爐煤氣的具體干法除塵過程中，一些不良情況會嚴重影響煤氣管網，尤其是當含有酸性氣體的煤氣進入煤氣管網時，會將其腐蝕，從而嚴重影響煤氣的正常使用。在傳統高爐生產中，隨著高爐冶煉強度的提高，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，通過溶液噴灑燒結體的方式可以有效增加燒結體的強度。但是該方法的使用也可能導致高爐煤氣中酸性氣體含量越來越高，逐漸加劇煤氣管網設備的腐蝕，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入下道[1]。

1 腐蝕的原因分析

近年來，高爐干法除塵技術在實際應用中已經取得明顯的效果，主要憑借其節電、節水、污染少、除塵效率高等優點已成為國內高爐煤氣凈化技術的首選方案。該技術可以有效提升煤氣凈化效果，而隨著高爐干法除塵技術的長期應用，其存在的腐蝕現象也越來越嚴重，這種腐蝕現象的發生主要與其中存在的酸性物質有關，這種酸性介質的產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，這種酸腐蝕發生在高爐煤氣管網及其附屬設備[2]。

隨著高爐干法除塵煤氣腐蝕問題越來越嚴重，一些鋼鐵企業也采取了一些補救措施，例如使用加厚高爐煤氣管道的方式，將壁厚的管道底部進行重新包裹，但其中存在的強酸現象并未根除，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暴露。而在高爐煤氣管道補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的大量滲出，通過這種方式可以去除煤氣介質中含有的大量酸性介質，以增加管道和設備的使用壽命。

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

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與鋼鐵公司之前的濕法工藝相比，干法除塵技術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，而使用干法除塵工藝的高溫氣體不能直接并網，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

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，該范圍內的pH值具有強酸性特質，因此，要想采用干法除塵的高爐煤氣，就需要在管道內進行噴水霧冷卻。這種工藝方法通過在噴淋設備中設置加堿裝置來實現，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的溫度保持在70℃以下，進而充分確保儲氣罐操作的安全性特點，在燃氣進出口管道上設計了一套煤氣噴霧冷卻裝置，以進一步提升儲氣罐的安全性。該裝置具體由泵站、雙流體噴槍、水箱和控制系統組成。當噴霧系統工作時，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部，通過壓縮氣體和水的多次撞擊，可以產生非常小的水顆粒，當霧化顆粒與高溫氣體結合后，能夠在短時間內迅速蒸發，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，噴水裝置可根據燃氣溫差和流量自動控制噴水量，且該裝置噴水時不會打濕墻壁，可保證水以氣態進入氣體，同時可節約大量水資源。高爐干法除塵技術的自動噴淋系統的基本功能是根據氣體溫度的變化來控制和調節的，包括噴槍開閉等方式，以此控制噴水量，進而保證噴槍出口溫度和冷卻管溫度均控制在合適的范圍。

自動噴霧系統的核心是雙流體噴嘴，當雙流體噴嘴正常工作時，需要供給系統一定壓力的水和氮氣，噴嘴內部會產生非常小的顆粒。一般情況下，噴嘴的平均使用壽命可達2年以上。主要根據沿氣流方向的煙氣量，將噴槍設置安裝于管道多處，遍布全部管道，這樣可以確保當所有噴槍同時工作時，仍然能夠有效滿足最大冷卻的要求，且噴嘴的特殊設計可以使噴霧液滴非常小，蒸發時間很短，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

高爐干法除塵技術使用期間，應重點結合實際生產對其進行工藝設計，高爐煤氣去除酸性介質方案的確定需要結合國內鋼鐵企業實際生產情況，并在此對高爐煤氣布袋除塵系統進行凈化。但是需要注意的是，由于凈氣后溫度一般可達100～160℃或更高，通常氣體管道中幾乎無冷凝水，因此，所存在的酸介質不易沉淀，但是當煤氣管道啟動冷凝水沉淀時，酸性介質產生之后會立即溶于水中，并變得不易排出，這樣就會導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前，酸性介質既不影響除塵系統的使用，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，當煤氣中的水分飽和時，就需要進行噴堿定型，這種定性主要通過對氣體進行噴堿處理來達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行混合，氣體充分噴射后，機械含水量較高，需要經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行初步解析，從而充分降低氣體中機械水的含量，以滿足用戶要求。噴堿液后，再進行高效脫水，這樣不僅能有效去除氣體，還可以充分減少系統的占地面積[6]。

噴堿脫氯塔的噴淋水會逐漸形成自循環系統，采用高爐干法除塵系統后，氣體從塔頂經管道脫水機脫水后，通過U型水封和電動蝶閥并入清潔燃氣管網，經過加藥補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，噴淋工業用水采用循環加壓水泵供水。

通過從循環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整高爐煤氣和轉爐煤氣調節閥，這就可能會導致高爐煤氣在轉爐煤氣管道回流，該回流主要進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象的發生，轉爐煤氣主網壓力參數設置應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節未設定壓力強制連鎖控制，當兩種氣體壓力條件不滿足混合時間時，難免會導致氣體回流。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測煤氣壓力，以防止在設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，可在短時間內對閥門采用手動控制，以確保混合氣體不會在混合站內回流。

5 結語

近年來，隨著高爐干法除塵工藝的廣泛使用，管網及其輔助設備的腐蝕問題日益嚴重，而高爐干法除塵技術投資小、見效快，可大大減輕管道腐蝕，增加管道的使用質量，有效提高管道整體使用的壽命，進而充分防止管道由于腐蝕問題所引起的燃氣泄漏事故發生。同時，將噴霧冷凝液從酸性調節到接近中性時的冷凝水可回收再利用，這就節約了大量水資源，減少環境污染，并帶來明顯的經濟效益和社會效益。采用上述改進措施后，高爐干法除塵煤氣腐蝕現象有所緩解。