解决高炉干法除尘煤气腐蚀的一种工艺方法

邓蔚军，邹诚成，谢镇全

（广西柳钢中金不锈钢有限公司，广西壮族自治区 玉林 537624）

在高炉煤气的具体干法除尘过程中，一些不良情况会严重影响煤气管网，尤其是当含有酸性气体的煤气进入煤气管网时，会将其腐蚀，从而严重影响煤气的正常使用。在传统高炉生产中，随着高炉冶炼强度的提高，喷煤量也需不断增加，通过增加喷煤量可以充分降低高炉冶炼的焦炭率，通过溶液喷洒烧结体的方式可以有效增加烧结体的强度。但是该方法的使用也可能导致高炉煤气中酸性气体含量越来越高，逐渐加剧煤气管网设备的腐蚀，尤其是采用干气除尘后，减少了原来中管或洗涤器中湿法除尘对气体中酸性气体的溶解过程，致使酸性气体成分只能随气体流动进入下道[1]。

1 腐蚀的原因分析

近年来，高炉干法除尘技术在实际应用中已经取得明显的效果，主要凭借其节电、节水、污染少、除尘效率高等优点已成为国内高炉煤气净化技术的首选方案。该技术可以有效提升煤气净化效果，而随着高炉干法除尘技术的长期应用，其存在的腐蚀现象也越来越严重，这种腐蚀现象的发生主要与其中存在的酸性物质有关，这种酸性介质的产生可能会使高炉煤气冷凝水pH值有所降低，从而突出冷凝水酸性腐蚀的作用，这种酸腐蚀发生在高炉煤气管网及其附属设备[2]。

随着高炉干法除尘煤气腐蚀问题越来越严重，一些钢铁企业也采取了一些补救措施，例如使用加厚高炉煤气管道的方式，将壁厚的管道底部进行重新包裹，但其中存在的强酸现象并未根除，而随着时间的逐渐推移，高炉干法除尘煤气腐蚀问题将继续暴露。而在高炉煤气管道补偿器的不锈钢材料上采用耐腐蚀的氯离子材料，这样可以有效增加其使用寿命，因此，需采取切实可行的措施来防止酸性物质的大量渗出，通过这种方式可以去除煤气介质中含有的大量酸性介质，以增加管道和设备的使用寿命。

同时，为了降低焦炭比，在高炉生产时会进行不同程度的溶液喷洒，这就导致气体冷凝液中难免含有三氧化硫离子等，且部分钢铁企业高炉原料采用进口原料，选矿时会在海上运输过程中喷洒海水，导致水中大量硫酸根离子和氯离子进入炼铁原料，进而形成强酸溶液，一旦冷凝水在管道和设备中沉淀，溶解的强腐蚀性介质就会腐蚀管道系统。

2 工艺选取

以某钢铁公司高炉检修为例，本次使用的高炉干法除尘工艺技术与钢铁公司之前的湿法工艺相比，干法除尘技术的气体温度要高得多，通常来说，布袋出口处的气体温度通常为150~200℃，高温气体需要用原湿法气体主管道并网，而使用干法除尘工艺的高温气体不能直接并网，需要增加煤气冷却除酸工艺。

3 解决高炉干法除尘煤气腐蚀的工艺技术

一般来说，解决高炉干法除尘煤气腐蚀工艺中的煤气凝析油的pH值一般在1~2之间的正常范围内，该范围内的pH值具有强酸性特质，因此，要想采用干法除尘的高炉煤气，就需要在管道内进行喷水雾冷却。这种工艺方法通过在喷淋设备中设置加碱装置来实现，以中和气体中的酸性气体[3]。

同时，为了能够使煤气储气罐内的温度保持在70℃以下，进而充分确保储气罐操作的安全性特点，在燃气进出口管道上设计了一套煤气喷雾冷却装置，以进一步提升储气罐的安全性。该装置具体由泵站、双流体喷枪、水箱和控制系统组成。当喷雾系统工作时，需要同时供给其一定压力的压缩气体（如氮气）和一定压力的水，并将其提供给喷嘴内部，通过压缩气体和水的多次撞击，可以产生非常小的水颗粒，当雾化颗粒与高温气体结合后，能够在短时间内迅速蒸发，从而带走大量热量，使气体温度迅速下降。

通常来说，高炉干法除尘的整个气体冷却过程皆由喷雾装置自动控制，喷水装置可根据燃气温差和流量自动控制喷水量，且该装置喷水时不会打湿墙壁，可保证水以气态进入气体，同时可节约大量水资源。高炉干法除尘技术的自动喷淋系统的基本功能是根据气体温度的变化来控制和调节的，包括喷枪开闭等方式，以此控制喷水量，进而保证喷枪出口温度和冷却管温度均控制在合适的范围。

自动喷雾系统的核心是双流体喷嘴，当双流体喷嘴正常工作时，需要供给系统一定压力的水和氮气，喷嘴内部会产生非常小的颗粒。一般情况下，喷嘴的平均使用寿命可达2年以上。主要根据沿气流方向的烟气量，将喷枪设置安装于管道多处，遍布全部管道，这样可以确保当所有喷枪同时工作时，仍然能够有效满足最大冷却的要求，且喷嘴的特殊设计可以使喷雾液滴非常小，蒸发时间很短，适用于气体冷却[4]。

4 解决高炉干法除尘煤气腐蚀的工艺实践

高炉干法除尘技术使用期间，应重点结合实际生产对其进行工艺设计，高炉煤气去除酸性介质方案的确定需要结合国内钢铁企业实际生产情况，并在此对高炉煤气布袋除尘系统进行净化。但是需要注意的是，由于净气后温度一般可达100～160℃或更高，通常气体管道中几乎无冷凝水，因此，所存在的酸介质不易沉淀，但是当煤气管道启动冷凝水沉淀时，酸性介质产生之后会立即溶于水中，并变得不易排出，这样就会导致其容易形成酸性液体。由此可知，在低压净高炉煤气并入管网前，酸性介质既不影响除尘系统的使用，又可以最大限度回收气顶压力和显热能[5]。

高炉干法除尘工艺可以根据入口气体温度分层情况控制喷涂水量，用最少的水使气体中的水饱和，当煤气中的水分饱和时，就需要进行喷碱定型，这种定性主要通过对气体进行喷碱处理来达到最佳酸碱中和效果。为保证喷碱效果，需要将浓缩碱液与软水按比例进行混合，气体充分喷射后，机械含水量较高，需要经填料脱水装置使气体中的小水滴通过填充聚集成大颗粒，并利用重力原理对其进行初步解析，从而充分降低气体中机械水的含量，以满足用户要求。喷碱液后，再进行高效脱水，这样不仅能有效去除气体，还可以充分减少系统的占地面积[6]。

喷碱脱氯塔的喷淋水会逐渐形成自循环系统，采用高炉干法除尘系统后，气体从塔顶经管道脱水机脱水后，通过U型水封和电动蝶阀并入清洁燃气管网，经过加药补水后由抽水喷淋塔回收，给水管配备的管道过滤器需要带旁通阀。计量泵从碱液罐中抽取碱液，软水泵从软水箱中抽取软化水，两者在管道中都是静止的，在混合器混合后送至气碱喷淋塔，喷淋工业用水采用循环加压水泵供水。

通过从循环池取水可初步判断高炉干法除尘煤气压力，这使高炉煤气压力在某些时期会较高，且由于操作人员未能及时调整高炉煤气和转炉煤气调节阀，这就可能会导致高炉煤气在转炉煤气管道回流，该回流主要进到宽厚板厂的正火炉，从而形成正火炉所用气体的热值。为防止高炉干法除尘煤气腐蚀回流现象的发生，转炉煤气主网压力参数设置应满足每个用户的混合压力，且不低于该点高炉煤气压力值，由于高炉干法除尘煤气混合调节未设定压力强制连锁控制，当两种气体压力条件不满足混合时间时，难免会导致气体回流。为此，需要增加高炉干法除尘煤气混合站的气阀压力连锁控制功能，且为了防止气体倒流，必须要求操作人员及时监测煤气压力，以防止在设备故障或错误的情况下阀门无法连接，在锁定动作或故障情况下，可在短时间内对阀门采用手动控制，以确保混合气体不会在混合站内回流。

5 结语

近年来，随着高炉干法除尘工艺的广泛使用，管网及其辅助设备的腐蚀问题日益严重，而高炉干法除尘技术投资小、见效快，可大大减轻管道腐蚀，增加管道的使用质量，有效提高管道整体使用的寿命，进而充分防止管道由于腐蚀问题所引起的燃气泄漏事故发生。同时，将喷雾冷凝液从酸性调节到接近中性时的冷凝水可回收再利用，这就节约了大量水资源，减少环境污染，并带来明显的经济效益和社会效益。采用上述改进措施后，高炉干法除尘煤气腐蚀现象有所缓解。