安钢高炉煤气干法除尘及TRT系统设计*

宋文强 韩广懿 祁玲 刘业(安阳钢铁股份有限公司)

安钢高炉煤气干法除尘及TRT系统设计*

宋文强 韩广懿 祁玲 刘业(安阳钢铁股份有限公司)

介绍了高炉煤气干法除尘模式特点及安钢新建3号干法除尘高炉煤气净化及TRT工艺布置形式、特点，分析了干法除尘煤气因高温、高腐蚀性影响对后部设备产生的影响，提出了相应的解决办法。

干法除尘 氯离子腐蚀 喷淋降温塔

0 前言

高炉煤气除尘工艺有干法除尘与湿法除尘之分。国内早期投产的大型高炉煤气除尘工艺基本采用湿法除尘方式。由于湿法除尘工艺会损失部分煤气余压及余热能量，并且污环水处理，系统能耗高，煤气洗涤用污环水处理困难，小微粒会在污环水处理系统中循环、富集，最终外排造成环境二次污染，因此该工艺并不是最佳除尘方案。干法除尘与湿法相比的优点是不仅能充分利用高炉煤气的压力能，而且还充分利用煤气显热，使TRT装置能够回收的能量大大增加。近年来随着布袋技术的完善，解决了布袋在炉顶温度100℃～300℃之间易损坏的问题，使干法除尘成为各大钢厂高炉煤气除尘模式的首选。每一种除尘模式即有它的优点也有其自身不足，干法除尘后的煤气因呈高温及高腐蚀性，会对后部管网及用户运行带来了很多新的问题。目前各大钢厂都纷纷采取措施应对干法除尘带来的新的问题，安钢新建3号干法除尘高炉在设计之初就针对这些问题采取了改进措施，使干法除尘优点得以充分体现。

1 安钢3号高炉煤气干法除尘净化系统工艺简介

传统的高炉煤气除尘后管道布置形式通常为先经过喷淋降温塔除氯后才外供热风炉及锅炉使用，这种布置形式不能充分利用煤气的热量，造成热能的浪费。安钢在工艺布置中，充分考虑到通过TRT后的煤气温度在100℃左右，冷凝水较少，不会对热风炉及锅炉用户管道造成腐蚀，因而大胆采用了以下工艺:即高炉煤气经过重力旋风除尘、布袋精除尘后，通过TRT发电或减压阀组降温降压，高温高压煤气做功后大部分直接送往热风炉和锅炉使用，其余的煤气通过喷淋降温塔，降温除氯后进入外管网，且从布袋除尘到TRT入口处管道全部采取保温措施。相关工艺流程如图1所示。

图1 安钢干法除尘煤气净化系统工艺流程

2 安钢3号高炉煤气干法除尘及TRT系统工艺技术特点

2.1 干法除尘煤气净化系统

2.1.1 补偿器的选择

因干法除尘煤气中含有大量氯离子，氯离子遇煤气冷凝水后具有较强腐蚀性，对后部管网尤其是补偿器造成腐蚀性破坏。所以补偿器的选用在干法除尘中高炉煤气输送中显得尤为关键，很多钢铁企业因补偿器材质的选择不适，约1年～3年腐蚀严重需全部停产更换，造成很大的经济损失。安钢6号高炉补偿器安装较早，材质耐腐蚀程度较低，现已腐蚀严重。因补偿器材质特性，补救措施也很少，主管道的停气更换不宜，煤气泄漏严重。安钢新建高炉波纹管补偿器选用双层特殊材质，煤气侧材质为254SMo，厚度0.8 mm，非煤气侧材质为 316 L，厚度1.0 mm。有厂家制造的波纹管补偿器呈6层～7层且多层为316 L，从腐蚀角度考虑，氯离子对316 L腐蚀比较严重，多层抗腐蚀能力也有限，一旦开始出现腐蚀趋势，很快多层316 L也会很快被腐蚀穿透，建议316 L只要一层即可。补偿器易腐蚀点在补偿器与管道搭接口，故为加强耐腐蚀能力，采用特殊的254SMo焊条，可有效增强耐腐蚀能力。同样TRT进出口插板阀带补偿器也需要用254SMo材质或825系列耐腐蚀材质。

2.1.2 氯离子处理方法

对于氯离子腐蚀的处理，可采取两种方法:第一种方法是从源头进行控制，即在烧结矿中添加低氯烧结注剂代替CaCl2溶液，此方法下氯离子含量较小，可简单的在TRT出口管道设置二组环管喷雾装置，用于降低煤气温度。因为只是纯降温设施，水量可设置较小，30万 m3/h煤气量一般30 m3/h～50 m3/h即可，出口温度可控制在50℃～60℃左右。第二种方法是在TRT出口管道后部设置煤气喷淋降温塔及附属加药装置，可同时减小煤气中氯离子含量及降低煤气温度。

除去热风炉和锅炉用气，剩余煤气输送管道前，通过单独设立的煤气喷淋净化塔，采取加30%液碱去氯离子形式，也可人工根据在线PH检测值添加碱片，通压缩空气及蒸汽搅拌，合格后通过加药泵输送至喷淋塔，投资成本低，但碱用量及浓度工艺控制较困难。安钢3号高炉煤气净化系统正常处理煤气量约10万m3/h，最大量30万m3/h，喷淋循环水200 m3/h，冷热水池各一个，分别对应三组泵组。冷却塔设置一用一备，通过对迁钢、邯钢等单位考察，循环水冷却后温度在42℃～44℃左右，煤气温降约13℃，冷却塔基本不需启用。但各公司煤气温度有所差异，故建议上一座冷却塔，无需备用，以节省投资。

2.1.3 喷淋降温塔用喷嘴及加药装置的选择

喷嘴的选型对于喷淋降温塔的降温除氯效果影响很大，首先材质需具备耐氯离子腐蚀能力，其次喷嘴布置形式及角度需交叉覆盖喷淋塔筒体径向全部区域，保证所有通过煤气均和喷淋水完全接触。安钢喷淋降温塔喷嘴形式采用哈斯合金下螺旋喷嘴，喷雾角度120°，喷雾轴线与喷雾入口方向成直角。喷嘴共计36个，分三层布置，工作压力0.35 MPa～0.4 MPa，采用 BSPT外螺纹连接。因喷嘴口径较小，且浊环水中含有Cl－、SO2－4等离子和少量灰尘，煤气喷淋塔喷头及管道积盐较多，根据各企业煤气品质不同，约3个～6个月需拆卸喷枪末端处法兰抽出后，拆卸喷头定期清洗。喷淋塔设置在外供煤气主管网上，建议为避免影响高炉煤气外供，喷淋塔前后设置可靠切断阀，并设置旁通管路，双切断喷淋塔来源气后停气检修。

煤气喷淋塔是通过卸碱泵把药剂输送至酸碱罐，再通过计量泵打入喷淋塔内，因安钢水质的不确定性，故设置两个酸碱罐，一个加酸，一个加碱。另由于场地限制，容积只能设为6 m3，使用时工作强度较大，一周就需重新加药。建议酸碱罐无论加何种药剂，都设置两个，且容积一般不小于10 m3，若加药剂为盐酸，加药间还需设置酸雾收集器。

2.2 干法TRT系统

2.2.1 大容积TRT的应用

安钢3号高炉配套陕鼓全干式TRT为两级静叶可调，透平入口煤气流量635000 Nm3/h，透平设计输出功率最大点30600 kW，实际输出功率21400 kW，配套30000 kW发电机组，入口煤气温度150℃，设计按进气压力0.30 MPa，温度按300℃设计制造。

TRT容积较大，在国内属大容积系列，故现有制造工艺受到限制，所以采用C02气体保护焊Q390C焊接工艺机壳。随着焊接工艺的提升，焊接机壳焊接点安全性越来越高，相比铸造机壳的严密性优点来说，焊接机壳重量轻、投资小等优点，其性价比越来越被大型机组选型时所接受。

2.2.2 TRT叶片积盐问题的处理

干式TRT因除尘效果较好，一般煤气含尘量能控制在2 mg/m3～3 mg/m3，故静叶不易积灰，但随着长期的运行，叶片会积大量盐分，通常一级静叶及动叶迎风面积盐较少，主要积盐在二级静叶和动叶背风面，积盐较松散固结在上述位置，较易去除。处理措施可以在二级静叶及动叶背风面加装水管道及喷头或在快切阀后设置阻垢剂加药装置，平均1个～2个月用加装的水管道冲洗一次，冲洗时电动边盘车边冲洗。阻垢剂加药装置入管道接点必须设置在快切阀后，若设置在快切阀前将影响快切阀的快切功能。在快切阀后端管道的正上方6 m～10 m处开孔，将DN15不锈钢管口砸扁为开口宽度为1 mm的扁平状即可;扁平喷药口从加药点的开孔处伸入管道中，进入长度为主煤气管道直径的1/6，并保持与煤气流动方向垂直。一般认为加药处理后，叶片还会有少量积盐。此种情况可在TRT入口处改造对管道内加喷蒸汽和水，喷水时关闭TRT入口蝶阀，使TRT电动运行，利用煤气流速带走冲洗掉的积盐。采取上述措施一般可除去大部分积盐，使TRT运行更加稳定。

2.2.3 TRT 冷凝水的处理

对于TRT入口排水设施，因煤气温度较高，一般无积水，但TRT长期检修或停运时，管道中仍会积大量冷凝水，在TRT入口处建议设置高压冷凝水排水器，且水封伴热管需穿出水封外，防止高压煤气回串蒸汽管网，也可直接设置二道阀门形式的简易排水管，先开启上部阀门，待排水管满后，关闭上部阀门，同时开启下部阀门，采取此方法时需注意高压煤气的泄漏安全问题。

2.2.4 TRT煤气含尘量检测及大型阀门系统的选择

煤气含尘量检测分为自动在线检测系统及手工取样检测，因国内检测设备的技术限制及检测环境的恶劣，大多出现测量值不准确问题，故建议不设置在线检测系统，而采用手工棉球取样称重法测量。

TRT入口启动阀一般都选用电动运行，很多企业的启动阀在TRT启动时调节前压不灵敏，不利于启机，建议选用液动驱动方式。因干法除尘煤气温度较高，TRT机组顶部放散阀门长时间运行后出现阀门损坏现象，建议选用耐高温铸钢阀门，且要求达到1.6 MPa以上压力等级。

3 效果分析

1)安钢采用特有的干法除尘煤气净化系统工艺布置形式，这种布置形式一是可以充分利用高温煤气热量，节省热风炉及锅炉燃料，减少对热能的浪费;二是减少了后部煤气净化量，减小了后部喷淋塔本体设计规模及水泵房泵组、冷却塔、加药罐等辅助设备的投资。

2)通过对补偿器合理选择，可有效增强补偿器耐氯离子腐蚀能力，多层的不锈钢及护套结构，可延长补偿器使用寿命。喷嘴的合理选择，可有效增强喷淋塔净化煤气能力，充分保障煤气管网的运行安全。耐氯离子的哈斯合金下螺旋喷嘴的应用，大大减少了喷嘴腐蚀后对煤气品质的影响，使水能够在设计要求的120°内完全覆盖筒体断面，有效保证了喷淋塔过流断面的煤气完全逆向和喷淋水接触，达到用户对煤气品质的要求。

3)通过对TRT系统加药及改造管路冲洗系统，有效减小了TRT叶片积盐，使TRT运行更加稳定。但TRT投加的药剂为陕鼓专供药剂，且价格较贵，以本高炉大小为例，理论计算月消耗约为4 t/月，年投加药剂费用很高。是否采用投加药剂方法除去叶片积盐，还需根据各企业煤气品质和经济情况而定。

4 结语

干法除尘煤气温度较高，且煤气中含有大量氯离子，对除尘后部管道及设备有很大的腐蚀作用，且长期运行后会使TRT透平机组静叶产生积盐等问题。安钢在新建3号高炉时，在设计、施工过程中针对干法高炉煤气易出现的问题进行了分析研究，采取了很多合理的工艺优化及设备选型方案，对高炉后部煤气管网及用户的稳定运行起到了重要作用。

［1］谢全安，田庆来，杨庆彬，等.煤气安全防护技术.化工:化学工业出版社，2007:188－189.

BF GAS DRY DUST AND TRT SYSTEM DESIGN

Song Wenqiang Han GuangyiQi Ling Liu Ye
(Anyang Iron and Steel Stock Co.，Ltd)

It introduces the characteristics of BF gas dry dust，gas purification of new 3#BF and TRT process layout characteristics，analyzes the influence of high temperature，high corrosivity on the rear equipments and puts forward relevant measurements.

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2012—6—17