煤氣溶液脫濕技術

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)

燃氣

煤氣溶液脫濕技術

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領域的使用效果，通過不同種溶液不同配比對煤氣進行脫濕研究，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，其中主要有化學吸附法、吸收法、冷凍法和機械法?；谖椒ㄔ淼娜芤何矫摑?，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)熱源進行再生回收，利用冷卻水進行冷卻循環(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現(xiàn)高密度的能量蓄存，從而協(xié)調(diào)各種能源供應中的負荷匹配。

基于溶液脫濕在民用通風領域的廣泛使用，本次研究通過不同種溶液不同配比對煤氣進行脫濕試驗，以尋求煤氣脫濕的效果、脫濕溶液的耐久性、試驗煤氣的最佳流速。

2 高爐煤氣含濕量及冷凝水檢測

在2010年對寧鋼公司高爐煤氣、轉爐煤氣、焦爐煤氣含水量進行測試及冷凝水取樣分析的基礎上初步擬定對高爐煤氣進行脫濕試驗。詳見表1。

3 試驗原理和裝置

本技術原理是用溶液法對高爐煤氣進行脫濕、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，實現(xiàn)煤氣除水；稀釋的鹽溶液進入再生器中，加熱后由空氣吸收其水分，實現(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)過溶液脫濕設備后應該有很大的不同，我們對脫濕前后高爐煤氣的含水量；溶液的吸水程度對應的濃度值；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、流量等進行跟蹤記錄。

4.1 數(shù)據(jù)分析

本次試驗采用A1、A2、A3三種無機鹽溶液，并按不同溶液的濃度進行對比試驗，尋找最佳的脫濕途徑。對無機鹽溶液A1、A2、A3的實驗數(shù)據(jù)分析從溶液整體運行的脫濕效果、煤氣參數(shù)對脫濕量變化兩大方面進行評價：

4.1.1 溶液整體運行的脫濕效果

煤氣脫濕前絕對濕度平均約為60 g/m3左右；脫濕后煤氣絕對濕度平均約為30 g/m3，最好效果能夠達到20 g/m3；單級溶液脫濕設備脫除煤氣脫濕量平均為30 g/m3，最高能夠達到40 g/m3。

4.1.2 鹽溶液不變煤氣參數(shù)變化時脫濕量的變化

（1）煤氣流量、含濕量對脫濕量影響

煤氣脫濕后的絕對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。可見脫濕溶液對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）煤氣溫度對脫濕量影響

煤氣沿管道流通，絕對含濕量隨著外界氣溫變化而變化。當早晚時空氣溫度較低，流通到試驗煤氣管道中的煤氣相應的溫度也較低，有飽和水析出，所以早晚時煤氣絕對含濕量較低，脫濕量相應的也較低。當中午時煤氣管道溫度升高，試驗煤氣管道與寧鋼煤氣主管道中煤氣溫差較小，所以絕對含濕量較高，煤氣脫濕量也較高。盡管脫濕前煤氣含濕量相對外界環(huán)境溫度波動較大，脫濕后的煤氣含濕量相對外界環(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測含濕量

4.2.2 現(xiàn)場試驗結果分析

通過脫濕前、后管道內(nèi)鐵器掛件腐蝕性對比，煤氣脫濕后對鐵器銹蝕速度下降尤其是不銹鋼，見圖2。

圖2 煤氣脫濕前后銹蝕情況對比圖

5 結論

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

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

5.3 溶液脫濕還可有效利用低品質(zhì)熱源進行再生回收，利用冷卻水進行冷卻循環(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現(xiàn)高密度的能量蓄存，從而協(xié)調(diào)各種能源供應中的負荷匹配。

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)于華東冶金學院煤化工專業(yè)，大學本科學歷，高級工程師，現(xiàn)從事煤氣技術管理工作。