专用缓蚀阻垢剂在钢厂高炉TRT 中的应用

刘向朝， 魏泽盟， 陈卫通， 刘艺， 王明珠

（中海油天津化工研究设计院有限公司，天津300131）

TRT 发电装置是与高炉配套的发电装置，是用于高炉冶炼过程中产生的高炉煤气所具有的压力能和热能进行回收发电，一般可回收高炉鼓风机所需能量的30%～50%。其介质是从高炉炉顶出来经除尘后的煤气，采用干式布袋除尘系统，它可以充分保留高炉煤气所具有的压力能和热能, 具有除尘效率高、节电、节水、煤气质量好等特点, 经济效益显著, 已成为当代炼铁一项很普及的技术[1]。

河北某钢厂TRT 发电机组日发电量为38 万kW·h。该TRT 装置于2009年7 月份试车，8 月份满负荷运行，在发电装置在未投加除垢剂的条件下运行半年后，于2010年1 月份开盖停工检修，对管道内部进行全面检查，发现内壁附着有白色的结晶物，装置内积盐严重[2]。

1 煤气参数

3200 m3高炉煤气瞬时参数见表1。

表1 煤气参数

2 工艺流程

该TRT 装置工艺流程见图1。

图1 工艺流程图

高炉产生的煤气，经重力除尘器和两级文氏管，进入TRT 机组的入口管道,经入口处的电动碟阀、入口插板阀、调速阀、快切阀后, 经透平机膨胀作功，使压力能转换成机械能并带动发电机发电,从而将压力能转换成电能。降压后的高炉煤气从透平机径向排出, 经出口插板阀、出口蝶阀进入高炉煤气低压管网。

3 系统存在的问题和处理

对某钢厂TRT 装置的运行情况进行详细了解，并对由装置前快切阀处取到的垢样进行垢样分析和加药处理。

3.1 垢样分析

垢样分析结果如表2。

表2 垢样分析结果

3.2 垢样成分判断

外观特征:灰白色、有分层、均匀分布、颗粒松散；

物理性能:易溶于水、比重3 左右、pH=4 左右；

化学分析结果：主要成分是氯化氨( NH4Cl) 与灰的结晶, 含有微量Fe2O3、MgO、SiO2、CaO 等无机盐成分。

采用XRD 衍射分析仪器对垢样定性分析灰垢的主要成分，发现XRD 分析结果与NH4Cl 的谱线基本一致，但是由于XRD 衍射分析仪对百分含量少于2%的物质衍射峰强度太低而无法识别，与NH4Cl 标准卡片对比之下稍有些杂峰，而且垢样中的成分中还含有少量的灰尘等杂质，所以谱线不会完全一致。根据XRD 的谱图分析结果可以确认TRT 透平叶片上灰垢的主要成分是NH4Cl，含量大概在70%左右。

3.3 积盐和腐蚀形成的机理

高炉炼钢的原料和工艺使得在形成高炉煤气过程中存在 着CO2、SO2、H2S、HCl、NOx 等 酸 性 气体组分以及少量的盐杂质，虽然经过一系列的干法除尘，但其中仍含有少量水分、盐杂质和过热的水蒸气，所以最终进入TRT 透平机的介质为气-汽-固组成的多相流。高炉煤气的温度随着在TRT 透平机内膨胀做功而逐渐降低，当透平机内的煤气温度低于煤气露点温度时，煤气中所含的酸性气体就会冷凝析出，并沿着管道内壁在管道底部汇聚，形成强腐蚀性液体，这种液体气流推动下流动，流过的地方发生化学反应，破坏了管道材料结构形成腐蚀层。随着腐蚀程度加剧，最终导致管道底部穿孔、漏气和滴水现象。

同时，煤气中所含的盐分如NH4Cl 等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及出口管道上，日积月累就形成坚固的垢层，形成积盐。

4 药剂特效说明

本系统所使用的专用缓蚀阻垢剂是根据高炉煤气流量、温度、组份性质，干式TRT 结垢部位、TRT 装置积盐结垢的特点、垢样组份性质等多种因素研制开发的专用缓蚀除垢剂。药剂通过自动加药计量泵加入到TRT 装置入口前的高炉煤气管道中，借助高炉煤气温度气化，气化的药剂与烟气的均匀混合，实现直接在气态状态下对引起TRT 装置结垢物的有效抑制。同时，该产品还具有使老垢脱落的作用，并通过中和酸性物质与在TRT 动静叶片表面形成薄膜而到达抑制表面腐蚀的效果。使用专用阻垢缓蚀剂后，TRT 系统可以长时间平稳运行，延长透平机叶片使用寿命；同时也给企业带来良好经济效益。

5 药剂在实际中的应用

5.1 加药流程

1）加药装置一套：不锈钢罐容积800 kg 一个、连续加药泵两台，药剂投加流程图见图2。

图2 加药流程图

2）在快切阀前入口1.5m 处，安装可以喷射出药剂的喷头。

3）在加药装置投入运行后，根据叶片的结垢情况以及TRT 装置的温差变化对加药浓度随时进行调整。

5.2 加药浓度及加药方式

药剂通过计量泵24 h 连续投加至系统，药剂投加浓度和加药方式见表3。

表3 加药浓度及加药方式

5.3 现场处理结果

加药前后管道内积盐情况对照见图3 和图4。

图3 加药前

图4 加药后

6 结论

1）TRT 发电装置是利用高炉冶炼的副产品，是钢铁企业进行能量回收的重要装置，不产生污染、低噪声，是绿色节能环保项目。

2）经干式除尘后的煤气，其组分中仍含有酸性气体、水分及少量杂质，在煤气进入透平机膨胀作功后，会在透平的动静叶片和机壳内壁及出口管道上形成沉积盐和腐蚀现象，盐分主要为氯化铵。

3） 在使用由我院研发的TRT 专用缓蚀阻垢剂后，能够有效解决TRT 装置的叶片及管道内沉积盐的问题；同时具有良好的防止叶片被酸性气体腐蚀的缓蚀效果，不仅可以提高设备运行稳定性和使用寿命，同时使TRT 发电量得到大幅度提高，体现出较高的经济效益。