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BKDCL高爐煤氣干法脫氯成套技術(shù)
一、技術(shù)研發(fā)背景
隨著鋼鐵企業(yè)的不斷發(fā)展，高爐冶煉強(qiáng)度、降低高爐冶煉成本技術(shù)的廣泛應(yīng)用，如高爐富氧噴煤技術(shù)、燒結(jié)礦噴灑CaCl2溶液技術(shù)等，導(dǎo)致高爐煤氣中酸性氣體(HCl、HF、HCN、SO?等)含量越來(lái)越高。有文獻(xiàn)報(bào)道，寶鋼1#高爐經(jīng)重力除塵后HCl為153.307mg/m3，經(jīng)布袋除塵后HCl的濃度為110.324 mg/m3。
近年來(lái)高爐煤氣干法除塵系統(tǒng)在大高爐上推廣普及，在設(shè)計(jì)之初缺乏對(duì)煤氣中HCl氣體及其他酸性氣體危害的考量。HCl氣體是活性極強(qiáng)的氣態(tài)腐蝕介質(zhì)。高溫下HCl和Fe、FeO、Fe?O?和Fe?O?發(fā)生一系列化學(xué)反應(yīng)，進(jìn)而導(dǎo)致金屬表面保護(hù)膜遭到破壞，加大了氣態(tài)腐蝕介質(zhì)O2、SOX 和HCl等向基體界面的傳遞速率而直接影響腐蝕基體金屬。在TRT之后隨著煤氣溫度逐漸降低，高爐煤氣中水蒸氣冷凝析出并溶解HCl形成酸性溶液，對(duì)管壁、排水器等設(shè)施產(chǎn)生酸化學(xué)腐蝕，由于Cl-的存在對(duì)不銹鋼材質(zhì)的部件同樣也造成腐蝕。
煤氣中高濃度HCl導(dǎo)致運(yùn)行過(guò)導(dǎo)致多家鋼鐵企業(yè)的煤氣管道系統(tǒng)出現(xiàn)不同程度的腐蝕，布袋除塵器內(nèi)壁、TRT葉片出現(xiàn)結(jié)垢現(xiàn)象等。山西某鋼鐵企業(yè)3#高爐在投用僅兩個(gè)月后噴霧降溫后管道與煤氣主管道并網(wǎng)的三通處就發(fā)生了腐蝕穿孔泄露事故，經(jīng)檢查該處管道壁厚由10mm腐蝕到2~3mm左右。河南某鋼鐵公司高爐干法除塵管道系統(tǒng)再投產(chǎn)使用3年后發(fā)生10余次因氯離子腐蝕而引起的泄漏事故，其中多個(gè)不銹鋼波紋補(bǔ)償器先后頻繁發(fā)生泄漏事故。上海某鋼鐵公司1#高爐大修后，將除塵系統(tǒng)改為布袋除塵，盡管借鑒其他鋼鐵企業(yè)的經(jīng)驗(yàn)在設(shè)計(jì)中采取了多項(xiàng)預(yù)防措施，但部分管道和波紋補(bǔ)償器還是高爐投運(yùn)后2個(gè)雨霧出現(xiàn)了腐蝕穿孔或開(kāi)裂泄漏事故。2019年河北某鋼鐵公司對(duì)2#高爐TRT葉片表面白色結(jié)晶物進(jìn)行分析，證明結(jié)晶物為NH4Cl，半個(gè)月葉片表面結(jié)晶厚度增加10~15mm，局部位置結(jié)晶物掉落導(dǎo)致葉片受力不均而產(chǎn)生震動(dòng)，嚴(yán)重影響了TRT的正常運(yùn)行。
高爐煤氣管網(wǎng)和補(bǔ)償器腐蝕、TRT葉片結(jié)晶給鋼廠帶來(lái)很大安全運(yùn)行隱患和經(jīng)濟(jì)損失，同時(shí)結(jié)合目前整個(gè)高爐煤氣精脫硫工藝而言，高爐煤氣脫氯勢(shì)在必行。
近些年國(guó)家及地方政策鼓勵(lì)鋼鐵企業(yè)實(shí)施高爐煤氣精脫硫，部分企業(yè)在TRT后端設(shè)置了脫硫（脫酸）反應(yīng)器，TRT后煤氣中氯離子被脫硫（脫酸）裝置捕集，后續(xù)管網(wǎng)酸腐蝕得到了一定程度的緩解。但TRT之前補(bǔ)償器腐蝕、除塵器內(nèi)壁結(jié)晶、TRT葉片結(jié)晶等問(wèn)題依舊未得到解決。
二、技術(shù)簡(jiǎn)介
經(jīng)過(guò)BKDCL高爐煤氣前端脫氯技術(shù)由北京北科環(huán)境工程有限公司聯(lián)合北京科技大學(xué)歷時(shí)3年自主研發(fā)，綜合現(xiàn)有傳統(tǒng)固定床脫氯、酸堿中和、冷凝除濕等現(xiàn)有技術(shù)優(yōu)點(diǎn)，重塑脫氯機(jī)制并發(fā)明改性適用于高爐煤氣氣氛下的專用脫氯劑，以簡(jiǎn)潔的工藝流程和簡(jiǎn)便的操作，實(shí)現(xiàn)煤氣高效脫氯。
該成套技術(shù)由干法脫氯工藝技術(shù)，關(guān)鍵核心設(shè)備制備技術(shù)，高效脫氯劑制備技術(shù)，復(fù)雜環(huán)境下氯的檢測(cè)技術(shù)等一系列關(guān)鍵核心技術(shù)組成。目前該技術(shù)已完成實(shí)驗(yàn)室研究、中試試驗(yàn)和工業(yè)示范項(xiàng)目建設(shè)，工程應(yīng)用效果優(yōu)異，成為行業(yè)首創(chuàng)，圍繞該技術(shù)北科環(huán)境公司已經(jīng)申請(qǐng)專利3項(xiàng)，授權(quán)發(fā)明專利2項(xiàng)，實(shí)用新型專利1項(xiàng)。
三、關(guān)鍵核心技術(shù)
（一）、核心技術(shù)之工藝技術(shù)
干法脫氯工藝技術(shù)采用粉末脫氯劑，脫氯系統(tǒng)開(kāi)啟時(shí)，在高壓氮?dú)獾淖饔孟旅撀葎膬?chǔ)罐稀相輸送至高爐布袋除塵器前段強(qiáng)紊流區(qū)域的煤氣管道，脫氯劑與煤氣迅速充分混合，在高溫下脫氯劑迅速被激活，其比表面積進(jìn)一步增大，懸浮在氣流中與荒煤氣充分接觸1~6秒，發(fā)生化學(xué)反應(yīng)。脫氯劑以及反應(yīng)后的副產(chǎn)物均粒徑100~800目，被布袋攔截捕集，進(jìn)一步延長(zhǎng)反應(yīng)停留時(shí)間，實(shí)現(xiàn)脫氯劑的高效利用。脫氯劑的噴入量、噴吹壓力與HCl光譜檢測(cè)儀反饋數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)聯(lián)動(dòng)調(diào)節(jié)。
（二）、核心技術(shù)之關(guān)鍵核心設(shè)備
采用正壓稀相輸送系統(tǒng)，氣源為高壓氮?dú)猓?jīng)正壓鎖氣均壓后，利用變頻旋轉(zhuǎn)給料機(jī)勻速供料至煤氣管道內(nèi)。罐體之間采用氣動(dòng)圓頂閥進(jìn)行密封，閥門(mén)開(kāi)關(guān)過(guò)程中球頂和閥體無(wú)任何接觸，避免了磨損，大大延長(zhǎng)了閥門(mén)的使用壽命，也確保了氣力噴吹系統(tǒng)的可靠性。
四、工程應(yīng)用效果
某鋼鐵企業(yè)2#高爐煤氣前端脫氯示范工程項(xiàng)目于2022年7月立項(xiàng)，10月開(kāi)始建設(shè)，11月底建成并完成調(diào)試，現(xiàn)已穩(wěn)定運(yùn)行數(shù)月。系統(tǒng)設(shè)計(jì)參數(shù)如表3-1所示：
表3-1某鋼鐵企業(yè)高爐前端脫氯設(shè)計(jì)基本參數(shù)
分別檢測(cè)2#高爐煤氣中氯離子濃度及布袋除塵器除塵灰中氯離子含量，氯離子濃度多分布在100mg/m3～150mg/m3范圍內(nèi)，個(gè)別時(shí)期濃度較低約75mg/m3～95mg/m3。當(dāng)噴吹脫氯劑后，脫氯效率大于90%。項(xiàng)目運(yùn)行情況如圖3-1所示：
圖3-1
五、工技術(shù)經(jīng)濟(jì)分析程
BKDCl脫氯工藝與其他工藝技術(shù)的優(yōu)勢(shì)對(duì)比如表4-1所示：
表4-1脫氯工藝對(duì)比
