高爐煤氣噴堿除氯技術簡介及應用

王亞楠

【摘 要】今年來隨著高爐煤氣干式布袋除塵技術的普及，使得高爐煤氣中氯離子含量增加，造成了冶金企業(yè)煤氣管網(wǎng)的腐蝕現(xiàn)象。本文介紹了高爐煤氣中氯離子的來源，含氯離子高爐煤氣對冶金企業(yè)的影響。針對這種現(xiàn)象，中冶京誠工程技術有限公司開發(fā)了高爐煤氣噴堿除氯技術，并簡介了該技術的原理、流程以及在國內(nèi)外的應用，并取得了良好的社會和經(jīng)濟效益。

【關鍵詞】高爐煤氣 噴堿 除氯 氯離子腐蝕

1 引言

高爐煤氣屬于高爐冶煉生產(chǎn)的副產(chǎn)二次能源介質，其成分受高爐生產(chǎn)配料影響。近年來，鋼廠為降低焦比，在高爐中都不同程度的噴吹煙煤或無煙煤，因而煤氣中含硫是不可避免的；其次，鋼鐵廠會采用進口原料礦，其選礦工藝多采用海水且在海運過程中噴灑海水，因此海水中大量硫酸根離子和氯離子會隨原料進入到煤氣中；此外，煉鐵用燒結礦采用含氯助劑也會導致煤氣中含有大量氯離子等腐蝕性物質。

近十年來，高爐煤氣全干式布袋除塵技術在國內(nèi)鋼鐵企業(yè)得到大范圍地推廣，這一技術給鋼鐵企業(yè)帶來了極大的經(jīng)濟效益的同時，隨著生產(chǎn)經(jīng)驗不斷積累，逐漸發(fā)現(xiàn)該技術使高爐煤氣中的酸性離子不能在除塵環(huán)節(jié)被去除，而是被帶到低壓管網(wǎng)中。

煤氣管網(wǎng)中的氯離子等一部分隨煙氣排放至大氣中：進入氣流層的可反復破壞臭氧分子，也能使臭氧分子減少到形成“空洞”；另一部分則隨煤氣冷凝水析出，聚集在管道底部，導致冷凝液pH值呈強酸性，對管道及設備產(chǎn)生腐蝕作用，從而在煤氣輸送及使用過程中造成安全隱患。

2 高爐煤氣噴堿除氯技術

2.1 國內(nèi)外高爐煤氣除氯技術簡介

目前國內(nèi)外高爐煤氣脫氯技術主要包括以下三類：（1）物理吸收式脫除 該技術主要是利用煤氣中酸性物質易溶于水的特性，在塔內(nèi)對高爐煤氣噴淋大量水。大量水的噴淋對管底的酸性積液有稀釋作用，從而降低管道內(nèi)冷凝液的離子濃度，減緩對管網(wǎng)的腐蝕作用。但該方法噴水量不能隨煤氣參數(shù)變化而進行調節(jié)，耗水量大。（2）堿液吸收式脫除 該技術是利用酸堿中和原理，在管道內(nèi)直接噴淋堿液。因管道內(nèi)煤氣流速較高，堿液與煤氣接觸不充分，酸性介質的吸收率較低，若使管網(wǎng)冷凝液pH值達到中性，堿液消耗量相對較高。（3）堿性氧化物吸收式脫除 該技術主要是日本住友金屬提出的采用Fe2O3與HCL反應的方法，去除煤氣中的氯離子。采用含F(xiàn)e2O3的高爐灰混于水，再加壓噴淋高爐煤氣，以除去氯離子。該方法會導致脫水填料堵塞或管網(wǎng)內(nèi)沉積不溶水的灰泥。

2.2 高爐煤氣噴堿除氯技術

2.2.1 高爐煤氣噴堿除氯技術簡介

為解決高爐煤氣含氯離子等酸性介質高的問題，中冶京誠開發(fā)噴堿除氯工藝設施。該系統(tǒng)繼續(xù)沿用液體吸收酸性介質這一思路，秉承降低運行費用理念，實現(xiàn)了水量及堿液的精確噴淋控制。其工藝流程圖如圖1：

圖1 工藝流程圖

2.2.2 工藝流程特點

（1）該工藝可以根據(jù)噴堿塔煤氣入口溫度，實現(xiàn)分層控制噴淋水量，以最少的水量使煤氣中的水分達到飽和狀態(tài)。噴水利用噴堿塔的下部排水循環(huán)使用。（2）當煤氣中水分處于飽和狀態(tài)時，對煤氣進行噴堿水處理，能達到最好的酸堿中和效果，迅速高效地脫除煤氣中的氯離子等酸性介質。（3）為保證噴水效果和覆蓋面積，噴堿塔截面不留死角。每層噴槍布置均采用長、短噴槍配合的布置方式。（4）煤氣經(jīng)過噴淋后，煤氣中機械水含量高達50g/Nm3。煤氣從下往上，通過脫水裝置，使煤氣中機械水含量達到3g/Nm3以內(nèi)。（5）噴堿除氯設施的噴淋水自成循環(huán)系統(tǒng)，僅需定期補充新水及加藥處理。

3 高爐煤氣噴堿除氯技術應用

中冶京誠在河北某鋼鐵公司3200m3高爐以總包形式配套高爐煤氣噴堿除氯設施，工程已于2010年9月份投產(chǎn)，目前設備運行良好、穩(wěn)定。煤氣中冷凝水pH值控制在7.5左右（用戶選取偏堿工況），煤氣中機械水含量<3g/Nm3，系統(tǒng)壓差控制在2kPa以內(nèi)。解決了后續(xù)管道及設備的腐蝕問題。

自建成噴堿除氯裝置后，每年可減少氯離子排放約65t，每年帶來的經(jīng)濟效益分項如下：（1）減少全廠配套設備更換費用約300萬；（2）減少人工成本約50萬；（3）降低高爐休風率及全廠煤氣管道檢修率，增收約300萬。

2011年，在韓國浦項6000m3高爐配套干法改造項目中，中冶京誠憑借技術優(yōu)勢力敵新日鐵以及國內(nèi)其他競爭對手，將噴堿除氯設施與干式布袋除塵系統(tǒng)一起作為成套技術，推廣至韓國。

該項目采用EP形式，在2013年6月投產(chǎn)。目前該系統(tǒng)運行穩(wěn)定，得到了用戶的認可，整套設施在運行一年后，順利通過了韓方業(yè)主苛刻的檢驗，收到了用戶的產(chǎn)品合格證書。

4 結語

按照可持續(xù)發(fā)展和循環(huán)經(jīng)濟理念，中國鋼鐵工業(yè)協(xié)會提出了"三干"與"三利用"技術，被人們認為將是未來我國鋼鐵工業(yè)節(jié)能環(huán)保的發(fā)展方向。高爐煤氣噴堿除氯技術可以完善高爐煤氣干法除塵技術，既可以使TRT系統(tǒng)獲得最大的能量回收效益，又可以有效避免干法除塵帶來的管道和設備腐蝕問題，具有廣闊的前景。

參考文獻：

[1] 高致遠，梁麗萍，劉志強.高爐煤氣干法除塵管道腐蝕機理的研究與防護[J].冶金動力，2008，（4）.

[2] 董艷蘋，張傳波.干法除塵工藝高爐煤氣噴堿除氯技術[J].冶金動力，2011，（7）.