高爐煤氣干法除塵系統除鹽研究

蓋東興，周 全，胡建亮，祝建國，黃永紅

（中冶南方工程技術有限公司技術研究院，湖北武漢 430223）

1 引言

高爐煤氣干法除塵及余壓透平發電（TRT）系統是現代大型高爐必備的能源回收系統，一般可回收高爐鼓風機所需電能的40%～50%，經濟效益十分顯著。高爐煤氣干法除塵具有除塵效率高、節水、節電等優點，且充分保留了高爐煤氣所具有的壓力能和熱能從而提高了TRT的發電量，但是高爐煤氣干法煤氣除塵技術無法將煤氣中易晶結垢的酸性氣體除掉，在高爐煤氣管路尤其是TRT透平機內積鹽（主要是透平機二級葉片和排氣蝸殼內積鹽嚴重，最厚可達50～60m m），透平機轉子上積鹽會引起機組振動，從而導致嚴重的事故，所以必須定期的人工除垢，基本上每一到兩個月就需打開透平機清理一次，不僅增加的機組維護工作量，還浪費了大量的高爐煤氣余壓能，帶來巨大的經濟損失[1，2]。因此，如何有效地防止和控制TRT透平機積鹽問題，是高爐煤氣干法除塵及余壓透平發電系統所面臨的重要課題。

目前，從高爐煉鐵產生的副產煤氣中大多都含有氯離子。高爐煤氣中的飽和水蒸汽隨著煤氣溫度的降低而逐漸析出，則氯離子易溶于水中，因此，高爐煤氣冷凝水中的氯離子含量較高，其溶液呈較強的酸性，故對煤氣管道和附件造成嚴重腐蝕，腐蝕部位一般集中于管道的下部、管道焊縫、管道補償器、管道排水器等部位，其腐蝕速度較快，破壞了高爐煤氣管網的安全穩定運行。

當前，企業為解決高爐煤氣冷凝水中的氯離子對煤氣管道和附件產生的腐蝕，采取了高爐煤氣管道內部噴涂防氯離子腐蝕的涂料以及管道補償器采取選用抗氯離子腐蝕的材料等，由于防腐涂料宜脫落及管道補償器的波紋管采用254或825的材質的資金投入較大，則收效不理想[3，4]。

2 高爐煤氣干法除塵系統除鹽機理

隨著高爐富氧噴煤技術、燒結礦噴灑CaCl2溶液等技術的廣泛應用，導致高爐煤氣中酸性氣體含量升高，隨著高爐煤氣干法除塵系統的廣泛應用，煤氣中的酸性氣體無法排除而導致煤氣管道及其附屬設備產生腐蝕、結鹽等問題。

由于高爐煤氣在透平機內膨脹做功而溫度不斷降低，煤氣中的酸性氣體容易在此產生大量積鹽，經分析知其主要成分是N H4C l晶體[5]。積鹽的原理是：在煤氣進入透平機膨脹做功后，溫度會逐漸降低，當低于水汽的露點時就有凝結水形成，此時煤氣中的一些復雜成分如N H4C l等在透平排氣溫度低于其化合產物露點(約80～90℃)以下遇水及粉塵時，會以固體形態析出并附著在透平的動靜葉片和機殼內壁上，日積月累就形成堅固的垢層。在機組運行過程中隨著垢層的不斷集結和局部脫落，透平轉子動平衡破壞，引起振動超標而報警停機，只能打開透平機清洗積鹽，在增加工作量的同時也浪費了大量的高爐煤氣壓力能。

氯化銨在加熱到100℃時顯著揮發，337.8℃離解成氨氣和氯化氫，遇冷后又重新化合生成顆粒極小的氯化銨而呈白色濃煙，不易下沉，也極不易再溶于水，加熱至350℃升華，沸點520℃。粉狀氯化銨極易吸潮結塊。

3 高爐煤氣干法除塵系統除鹽系統

高爐1產生的煤氣首先經過重力除塵器2（或旋風除塵器）粗除塵和布袋除塵器3精除塵，透平機5出口的部分凈煤氣在燃燒器7中燃燒放熱，通過換熱器8加熱透平機入口的高爐煤氣，高溫高壓的高爐煤氣通過透平機5帶動發電機6將壓力能轉換成電能；空氣預熱器9的作用是提高燃燒器7的熱效率；在透平發電系統檢修或出現故障時，凈煤氣通過減壓閥組4使煤氣壓力降到合適的水平，然后送入煤氣管網[6]。

通過調節進入燃燒器7的煤氣量控制透平機5入口的煤氣溫度。透平機入口的煤氣溫度應該始終高于150℃，出口煤氣溫度在90℃左右，即可保證透平機內不會積鹽[6]。

圖1 防結鹽高爐煤氣干法TRT系統示意圖

圖2 煤氣洗滌塔示意圖

來自透平機或者減壓閥組的高爐煤氣通過煤氣進口管道進入洗滌塔的導流管，在洗滌塔的導流管上方設置有多層噴嘴，其噴霧水帶走煤氣中氯離子，含有氯離子的水從洗滌塔底部的水封排水器排出，煤氣經過導流管進入水滴捕集層脫除機械水后，由洗滌塔的出口管道引出。也可用加有N a O H堿液作為噴灑水，能更有效脫除煤氣中腐蝕性較強的氯離子[7]。

4總結

本文討論了一種通過提高高爐煤氣溫度來防止酸性氣體在TRT透平機內結鹽的方法，并在TRT系統之后通過洗凈塔將高爐煤氣中的腐蝕性鹽除掉，其優點是：①減少透平機內結鹽而造成事故；②提高了TRT系統的發電量；③通過洗凈塔出去酸性鹽，減少煤氣管網及煤氣柜受腐蝕。

[1]蘇峰，唐效國.干法除塵高爐煤氣酸性腐蝕防控技術在萊鋼的應用及探索[J].冶金動力，2010，17(1):20-24.

[2]呂勇，李蘋.提高TRT發電效率優化措施研究[C].全國能源環保生產技術會議論文集，2010，597-600.

[3]杜慶平，王須革.提高高爐TRT發電量促進企業節能減排[C].國能源環保生產技術會議論文集，2010，224-227.

[4]劉鷗.高爐提高TRT發電量方法淺談[J].節能，2011，17(2):60-61.

[5]樊波，張春霞，徐海川.煤氣干法除塵技術在大型高爐的應用及節能分析[J].冶金能源，2009，28(1):10-13,17.

[6]蓋東興，黃永紅，葉理德，王虹，胡建亮.高爐煤氣余壓透平發電系統[P].專利號：201120359665.3，2012-06-13授權.

[7]祝建國，田國慶，夏朝暉.煤氣洗滌塔[P].專利號：201020666004.0，2011-08-31授權.