溶液除湿技术在高炉煤气中的应用

宋立丽，刘 昕

（北京硕人海泰能源科技有限公司，北京 100120）

溶液除湿技术在高炉煤气中的应用

宋立丽，刘 昕

（北京硕人海泰能源科技有限公司，北京 100120）

依据溶液除湿在民用领域的使用效果，将溶液除湿应用到高炉煤气除湿中，单机脱水装置将某钢铁厂中高炉煤气的含水量从60g/m3降低到20g/m3，有效提高了高炉煤气的热值，降低了对管道和设备的腐蚀，延长了设备的使用寿命。

高炉煤气；溶液除湿；含水量

1 背景

高炉炼铁过程中，燃料的热量约有30%转移到高炉煤气中，高炉每炼1t生铁产1 700m3的高炉煤气，热值仅为3 000 kJ/m3左右，对高炉煤气有效利用，可以使高炉煤气变废为宝，改善环境，所以对高炉煤气的合理应用是每个企业都十分关注的问题。

2 高炉煤气中含水的危害

2.1 高炉煤气含水对热值的影响

高炉煤气中含有水分，在煤气的燃烧过程中，水分随煤气的燃烧而气化，气化后继续吸热升温。所以煤气中含有水分会消耗大量的能量，降低煤气含水量，可以提高煤气热值和煤气的质量具有重要的意义。

高炉煤气含水量对使用高炉煤气作为热风炉燃料的热风炉系统的送风温度有很大影响，如果高炉煤气含水由原来的60g/m3减少到10g/m3后，高炉煤气的理论燃烧温度可以提高50℃。

2.2 高炉煤气含水对管道影响

高炉煤气含有大量的水分，在运输管道中传输时，会被冷却，其中煤气中的饱和水蒸气形成水滴，在管道内侧形成液膜；伴随液膜的形成，其它杂志也会析出，一起在管道内侧堆积，会增加管道粗糙度，降低实际传输气体管道的直径，影响高炉煤气的传输压力。

2.3 高炉煤气含水对用气设备的影响

高炉煤气中含有氯离子的浓度一般是1～10g/L，有的钢铁厂可高达20g/L以上，通过干法除尘后，氯离子的浓度还会增加。因此在高炉煤气形成的液膜中含有高浓度的氯离子，氯离子会与破坏管道内侧的金属氧化物膜层，降低用气设备的使用寿命。

3 溶液除湿工作原理

溶液除湿工作原理是利用溶液的表面蒸汽压和环境中水蒸气分压的差异性，调节环境中水蒸气的含量（见图1～图2）。现高体积利用率的高效蓄能；可脱除煤气中的杂质；溶液循环利用，降低处理煤气能耗。采用溶液吸湿完成煤气除湿，不存在凝水的处理问题，根除了设备腐蚀的条件，延长了管道和设备的寿命。废弃的除湿溶液在有条件的钢铁厂还可以在上下游工序进行二次循环利用，能有效降低生成成本。

图1 盐溶液除湿过程

图2 盐溶液再生过程

4 溶液除湿在高炉煤气中的应用

4.1 溶液除湿工艺流程

溶液脱湿装置系统主要设备脱湿器、再生器、冷却塔、脱湿泵及脱湿溶液箱、再生泵及再生溶液箱、冷却泵及冷却水箱和液液换热器组成。

由于溶液和高炉煤气直接接触，同时实现除湿和除尘。其流程主要包括：丝网脱水技术去除机械水；溶液除湿进一步脱水，并达到预期高炉煤气水含量；同时除湿溶液的高温再生和冷却。

卸压后的高炉煤气，在脱湿装置中与浓盐溶液接触，煤气中的水分被盐溶液带走，煤气脱除水分；吸水的盐溶液从脱湿器的底部送到再生溶液箱；而再生的浓溶液再输送到稀溶液箱，对脱湿箱的稀溶液就行浓度调和；调和后脱湿溶液又在脱湿泵的作用下与冷却水间接接触降温后输送脱湿器进行煤气脱湿，循环利用；对再生溶液，由于再生溶液箱和脱湿溶液箱相互底部连通，再生溶液能及时得到脱湿回流后的溶液补充，在再生泵的作用下与热源相接触，输送再生器后，经过蒸发除去水分，实现溶液的再生。溶液除湿流程见图3。

图3 溶液除湿流程简图

4.2 溶液除湿效率分析

高炉煤气除湿会受到环境温度、湿度、高炉煤气水含量和溶液除湿运行时间等众多因素的影响。使用单级溶液除湿装置脱水，某钢铁厂高炉煤气除湿前后的绝对湿度最多可以降低40g/m3。

4.3 溶液除湿影响因素分析

（1）对高炉煤气热值的影响

煤气发热值的计算公式Qp=4.18×（30.2φ（CO）+25.8φ（H2）+85.8φ（CH4）+142φ（C2H2）+55.3φ（H2S））

煤气中水蒸气的体积为

由上述公式计算出，高炉煤气从绝对湿度平均约为60g/Nm3降低到绝对湿度10g/Nm3时，高炉煤气的发热值ΔQp提升约200kJ/m3。

（2）对管道腐蚀的影响

对比试验如下，钢铁制品在除湿前后的高炉煤气中放置，发现除湿后可以降低对钢铁制品的腐蚀速率，特别是碳钢和不锈钢。原因是溶液除湿降低了高炉煤气中的氯离子浓度，调节了高炉煤气的PH值。

5 结束语

单级溶液除湿装置的最多可以使高炉煤气的绝对湿度降低40 g/m3，如果使用多级除湿，可以达到更好的除湿效果。高炉煤气除湿能够有效提高高炉煤气的热值，同时减少高炉煤气中氯离子的含量，调节了高炉煤气的PH值，减少对设备和管道的腐蚀，延长设备的使用寿命。

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[3] 张小松，殷勇高，曹毅然.蓄能型液体除湿冷却空调系统的建立与实验研究[J].工程热物理学报，2004，25（4）：546-549.

Application of Solution Dehumidification Technology in Blast Furnace Gas

Song Li-li，Liu Xin

According to the effect of solution dehumidification in civilian use，dehumidification of solution is applied to blast furnace gas dehumidif i cation.The water content of blast furnace gas in a steel plant is reduced from 60 g/Nm3to 20 g/Nm3，and the blast furnace The calorif i c value of the gas，reduce the corrosion of pipes and equipment，extend the service life of the equipment.

blast furnace gas；solution dehumidif i cation；water content

TF547

：A

：1003–6490（2017）04–0066–02

2017–04–06

宋立丽（1983—），女，河北唐山人，工程师，主要研究方向为设备与工艺节能。