高炉煤气干法除尘系统除盐研究

盖东兴，周 全，胡建亮，祝建国，黄永红

（中冶南方工程技术有限公司技术研究院，湖北武汉 430223）

1 引言

高炉煤气干法除尘及余压透平发电（TRT）系统是现代大型高炉必备的能源回收系统，一般可回收高炉鼓风机所需电能的40%～50%，经济效益十分显著。高炉煤气干法除尘具有除尘效率高、节水、节电等优点，且充分保留了高炉煤气所具有的压力能和热能从而提高了TRT的发电量，但是高炉煤气干法煤气除尘技术无法将煤气中易晶结垢的酸性气体除掉，在高炉煤气管路尤其是TRT透平机内积盐（主要是透平机二级叶片和排气蜗壳内积盐严重，最厚可达50～60m m），透平机转子上积盐会引起机组振动，从而导致严重的事故，所以必须定期的人工除垢，基本上每一到两个月就需打开透平机清理一次，不仅增加的机组维护工作量，还浪费了大量的高炉煤气余压能，带来巨大的经济损失[1，2]。因此，如何有效地防止和控制TRT透平机积盐问题，是高炉煤气干法除尘及余压透平发电系统所面临的重要课题。

目前，从高炉炼铁产生的副产煤气中大多都含有氯离子。高炉煤气中的饱和水蒸汽随着煤气温度的降低而逐渐析出，则氯离子易溶于水中，因此，高炉煤气冷凝水中的氯离子含量较高，其溶液呈较强的酸性，故对煤气管道和附件造成严重腐蚀，腐蚀部位一般集中于管道的下部、管道焊缝、管道补偿器、管道排水器等部位，其腐蚀速度较快，破坏了高炉煤气管网的安全稳定运行。

当前，企业为解决高炉煤气冷凝水中的氯离子对煤气管道和附件产生的腐蚀，采取了高炉煤气管道内部喷涂防氯离子腐蚀的涂料以及管道补偿器采取选用抗氯离子腐蚀的材料等，由于防腐涂料宜脱落及管道补偿器的波纹管采用254或825的材质的资金投入较大，则收效不理想[3，4]。

2 高炉煤气干法除尘系统除盐机理

随着高炉富氧喷煤技术、烧结矿喷洒CaCl2溶液等技术的广泛应用，导致高炉煤气中酸性气体含量升高，随着高炉煤气干法除尘系统的广泛应用，煤气中的酸性气体无法排除而导致煤气管道及其附属设备产生腐蚀、结盐等问题。

由于高炉煤气在透平机内膨胀做功而温度不断降低，煤气中的酸性气体容易在此产生大量积盐，经分析知其主要成分是N H4C l晶体[5]。积盐的原理是：在煤气进入透平机膨胀做功后，温度会逐渐降低，当低于水汽的露点时就有凝结水形成，此时煤气中的一些复杂成分如N H4C l等在透平排气温度低于其化合产物露点(约80～90℃)以下遇水及粉尘时，会以固体形态析出并附着在透平的动静叶片和机壳内壁上，日积月累就形成坚固的垢层。在机组运行过程中随着垢层的不断集结和局部脱落，透平转子动平衡破坏，引起振动超标而报警停机，只能打开透平机清洗积盐，在增加工作量的同时也浪费了大量的高炉煤气压力能。

氯化铵在加热到100℃时显著挥发，337.8℃离解成氨气和氯化氢，遇冷后又重新化合生成颗粒极小的氯化铵而呈白色浓烟，不易下沉，也极不易再溶于水，加热至350℃升华，沸点520℃。粉状氯化铵极易吸潮结块。

3 高炉煤气干法除尘系统除盐系统

高炉1产生的煤气首先经过重力除尘器2（或旋风除尘器）粗除尘和布袋除尘器3精除尘，透平机5出口的部分净煤气在燃烧器7中燃烧放热，通过换热器8加热透平机入口的高炉煤气，高温高压的高炉煤气通过透平机5带动发电机6将压力能转换成电能；空气预热器9的作用是提高燃烧器7的热效率；在透平发电系统检修或出现故障时，净煤气通过减压阀组4使煤气压力降到合适的水平，然后送入煤气管网[6]。

通过调节进入燃烧器7的煤气量控制透平机5入口的煤气温度。透平机入口的煤气温度应该始终高于150℃，出口煤气温度在90℃左右，即可保证透平机内不会积盐[6]。

图1 防结盐高炉煤气干法TRT系统示意图

图2 煤气洗涤塔示意图

来自透平机或者减压阀组的高炉煤气通过煤气进口管道进入洗涤塔的导流管，在洗涤塔的导流管上方设置有多层喷嘴，其喷雾水带走煤气中氯离子，含有氯离子的水从洗涤塔底部的水封排水器排出，煤气经过导流管进入水滴捕集层脱除机械水后，由洗涤塔的出口管道引出。也可用加有N a O H碱液作为喷洒水，能更有效脱除煤气中腐蚀性较强的氯离子[7]。

4总结

本文讨论了一种通过提高高炉煤气温度来防止酸性气体在TRT透平机内结盐的方法，并在TRT系统之后通过洗净塔将高炉煤气中的腐蚀性盐除掉，其优点是：①减少透平机内结盐而造成事故；②提高了TRT系统的发电量；③通过洗净塔出去酸性盐，减少煤气管网及煤气柜受腐蚀。

[1]苏峰，唐效国.干法除尘高炉煤气酸性腐蚀防控技术在莱钢的应用及探索[J].冶金动力，2010，17(1):20-24.

[2]吕勇，李苹.提高TRT发电效率优化措施研究[C].全国能源环保生产技术会议论文集，2010，597-600.

[3]杜庆平，王须革.提高高炉TRT发电量促进企业节能减排[C].国能源环保生产技术会议论文集，2010，224-227.

[4]刘鸥.高炉提高TRT发电量方法浅谈[J].节能，2011，17(2):60-61.

[5]樊波，张春霞，徐海川.煤气干法除尘技术在大型高炉的应用及节能分析[J].冶金能源，2009，28(1):10-13,17.

[6]盖东兴，黄永红，叶理德，王虹，胡建亮.高炉煤气余压透平发电系统[P].专利号：201120359665.3，2012-06-13授权.

[7]祝建国，田国庆，夏朝晖.煤气洗涤塔[P].专利号：201020666004.0，2011-08-31授权.