錢衛(wèi)強++韋幫遠(yuǎn)++王彥軍

摘 要：針對冶金行業(yè)高爐煤氣凈化采用全干法除塵工藝后引起的高爐煤氣管道及設(shè)備腐蝕問題，探討了腐蝕產(chǎn)生的原因，分析了高爐煤氣中酸性和腐蝕成分的來源及影響，并總結(jié)和比較了目前開發(fā)的防腐對策。文章進(jìn)一步闡述了高爐煤氣腐蝕綜合防治技術(shù)在5 000 m3級特大型高爐上的應(yīng)用情況，為高爐煤氣腐蝕的治理和全干法布袋除塵技術(shù)在特大型高爐上的推廣提供了有益參考。

關(guān)鍵詞：干法 布袋 高爐煤氣 腐蝕

中圖分類號：TF547 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1674-098X（2017）03（a）-0014-03

高爐煤氣干法除塵工藝具有節(jié)水、污染少、除塵效率高，且能充分利用高爐煤氣余壓發(fā)電等優(yōu)點，已取代傳統(tǒng)的濕法除塵工藝，成為國內(nèi)高爐煤氣凈化工藝的首選，在高爐上得到了廣泛應(yīng)用。在干法除塵工藝的推廣普及過程中，由于干法除塵工藝在原來小高爐上腐蝕的矛盾不突出，又對大高爐傳統(tǒng)濕法除塵煤氣中酸性成分和氯等離子的存在缺少認(rèn)識和對策，造成很多鋼廠的高爐干法除塵系統(tǒng)普遍存在腐蝕問題[1-2]。高爐煤氣腐蝕問題逐漸成為阻礙干法除塵技術(shù)使用，尤其是在5 000m3級特大型高爐上推廣的突出矛盾。

1 腐蝕原因分析及對策

表1是某鋼廠TRT后典型高爐煤氣排水器冷凝水化學(xué)成分的實測值[3]。從化驗結(jié)果可知，煤氣管道腐的主要原因是由于干法除塵后高爐煤氣中攜帶的大量氯、硫等離子，以及酸性液體環(huán)境造成的。這也是產(chǎn)生高爐煤氣腐蝕的兩個必要因素。

首先是高爐煤氣中需含有酸性成分及氯元素等腐蝕性物質(zhì)，但氣態(tài)氯化合物幾乎不會產(chǎn)生腐蝕，氣固態(tài)酸性物質(zhì)不遇水也不會形成酸腐蝕，所以還需另一個必要因素，即需有形成液體環(huán)境的條件—水。

1.1 酸及氯等腐蝕成分的來源

高爐煤氣中大量酸性成分和氯等腐蝕性物質(zhì)的來源主要有以下幾個方面：

（1）鐵礦石帶入。部分鋼鐵企業(yè)高爐原料采用進(jìn)口礦，除了在開采、選礦、海運等過程中不可避免與海水接觸外，其本身原料中亦含有腐蝕成分，都經(jīng)過高爐冶煉帶入高爐煤氣中。

（2）燒結(jié)礦中氯助劑帶入。部分鋼鐵企業(yè)采用氯助劑（如CaCl2等）來提高燒結(jié)礦的強度，降低其低溫還原粉化率，燒結(jié)礦中的氯元素大部分都進(jìn)入高爐煤氣中。

（3）噴吹煤粉及其他原料帶入。煤粉及其他原料中硫元素經(jīng)高溫化學(xué)反應(yīng)產(chǎn)生H2S、SO2、SO3酸性氣體，溶于水后形成酸性溶液?；厥绽脽Y(jié)脫硫廢水、焦化廢水等，也把廢水中的酸性成分帶入到后續(xù)的高爐煤氣中。

（4）高爐煤氣灰回收帶入。

1.2 水的來源

高爐煤氣中水的來源主要有以下幾個方面：

（1）高爐原、燃料帶入。高爐原、燃料（如礦石、煤粉等）本身含有自由水和結(jié)晶水，高爐鼓風(fēng)中水蒸氣，這部分水分通過高爐冶煉進(jìn)入高爐煤氣中。

（2）外部加入。如為防止高溫煤氣進(jìn)布袋而設(shè)的爐頂打水降溫設(shè)施等。

1.3 防腐對策及比較

近年來，隨著對高爐煤氣腐蝕原因和機理研究的深入，各種腐蝕防治技術(shù)開始在工程上應(yīng)用，新的防腐技術(shù)也在不斷開發(fā)中。目前應(yīng)用較多的腐蝕防治措施分類總結(jié)見表2。

1.3.1 提高腐蝕阻力

提高煤氣中腐蝕成分對管道及設(shè)備的腐蝕阻力，可減少管道及設(shè)備的腐蝕速率，工程運用后取得很好效果。近年來，新材質(zhì)開始在工程上得到應(yīng)用[4]，如高分子復(fù)合材質(zhì)波紋管、不銹鋼復(fù)合鋼板等，取得一定效果。但是，提高腐蝕阻力的措施，一方面受成本制約；另一方面又都沒有針對引起腐蝕的各種腐蝕成分采取治理措施，故只能在某些場合和一定程度上緩解腐蝕造成的影響，無法從根本上解決酸性成分對高爐煤氣管道及設(shè)備的腐蝕問題，一般作為輔助防腐措施。

更為有效的腐蝕治理措施是阻止腐蝕形成的兩個必要條件中的一個，從而達(dá)到防治腐蝕的目的。

1.3.2 減少酸性物質(zhì)含量

從減少煤氣中腐蝕性成分含量的角度，從源頭上嚴(yán)格控制鐵礦石、煤粉等原料中的酸性成分含量是有效方法，但此措施受礦石品位和原料供應(yīng)等條件限制，可選擇余地不大。另外，在鋼鐵冶煉的各工序中，減少酸性成分的引入對腐蝕治理有很大效果，如燒結(jié)工序不用氯助劑；控制脫硫廢水、焦化廢水等生產(chǎn)廢水在各工序中的使用等，可有效降低煤氣中酸性成分含量，這些無法循環(huán)使用的生產(chǎn)廢水雖然一定程度上增加了全廠廢水處理的負(fù)荷和環(huán)保投資，但對高爐煤氣腐蝕治理意義重大，應(yīng)引起重視。

減少煤氣中腐蝕成分含量的另一種行之有效的方法是通過充分水洗，并加堿液中和，以洗滌除去煤氣中的大量酸性成分。此技術(shù)也是目前最為主要和有效的腐蝕治理方法。

1.3.3 阻止液體腐蝕環(huán)境形成

從阻止液體腐蝕環(huán)境形成的角度來說，由于高爐煤氣中水的來源不可避免，故除了盡可能減少水的引入外，只有讓煤氣中的水不以液態(tài)水形式析出，才可以達(dá)到防腐目的，煤氣溫度是實現(xiàn)這一目標(biāo)的關(guān)鍵。一般全干法布袋除塵高爐煤氣中含濕量約45 g/Nm3，對應(yīng)的煤氣露點溫度約60℃，理論上只需煤氣實際溫度高于此露點溫度即可避免冷凝水析出；但實際工程上很難保證全廠管網(wǎng)（尤其是末端用戶）的高爐煤氣溫度都高于露點溫度，故控制煤氣溫度的方法無法完全消除腐蝕隱患。

2 高爐煤氣腐蝕綜合防治技術(shù)的應(yīng)用實踐

任何單獨的防腐措施都有其局限性，應(yīng)針對工程實際情況采取綜合防腐措施，以達(dá)到最好的防腐效果。國內(nèi)某鋼鐵企業(yè)5 000 m3級高爐采用綜合防腐技術(shù)，取得了很好的成效。

2.1 設(shè)計參數(shù)

高爐煤氣處理量：695 600 Nm3/h（正常）；762 800 Nm3/h（最大）。

TRT出口煤氣溫度：50～85 ℃（TRT不運行時按150 ℃）。

TRT出口煤氣壓力：12～14 kPa。

凈煤氣溫度：≤55℃（TRT不運行時≤60℃）。

凈煤氣冷凝水pH值：～6。

2.2 綜合防腐技術(shù)應(yīng)用

2.2.1 加堿噴淋洗滌塔

洗滌塔設(shè)在TRT和減壓閥組后，塔直徑10 m，內(nèi)設(shè)三層洗滌噴嘴。從塔下部進(jìn)入的高爐煤氣以逆流方式被3層噴淋水洗滌降溫并除去煤氣中的酸性成分，并經(jīng)脫水后送入凈煤氣管網(wǎng)。噴淋回水從塔底流入回水池，經(jīng)加藥（堿液等）和冷卻后由泵輸送至噴淋塔循環(huán)使用。循環(huán)水水質(zhì)通過定期排污及補充新水得以保證。

此工藝噴淋循環(huán)水量約300～350 m3/h，根據(jù)煤氣中酸性成分含量的多少，靈活調(diào)節(jié)循環(huán)水置換量，平均補水約30 m3/h。噴淋水循環(huán)使用，無需軟水或純水，可節(jié)省運行成本；噴淋洗滌塔位于TRT之后，能最大限度通過TRT回收高爐煤氣頂壓及顯熱的能量。

2.2.2 控制原料酸性成分帶入

鑒于該鋼鐵企業(yè)煤氣中酸性腐蝕成分很高，需在各工序采取降低酸性成分的措施，主要是燒結(jié)工序不使用含氯助劑；同時各工序避免使用焦化廢水和燒結(jié)脫硫廢水。

2.2.3 新型耐蝕合金波紋管使用

254SMO奧氏體不銹鋼具有較強的耐氯離子腐蝕性能，且具有很好的綜合性價比。該項目高爐煤氣管道波紋管均采用254SMO奧氏體不銹鋼，替代對氯腐蝕敏感的300系列不銹鋼（如316L等），大大延長了波紋管的使用壽命。

2.2.4 新型耐蝕合金復(fù)合板的合理使用

高爐煤氣經(jīng)TRT膨脹做功后，壓力溫度下降，在TRT后煤氣管道中易析出冷凝水，由于未經(jīng)處理，冷凝水中含高濃度酸性成分，故TRT后低壓管道是最易腐蝕的區(qū)域。該項目在TRT出口至噴淋塔的10 m左右長度煤氣管道采用復(fù)合鋼板，復(fù)合鋼板內(nèi)層為普通碳鋼，外層為2 mm厚的254 SMo鋼板，并經(jīng)特殊的復(fù)合處理，既控制了投資成本，又大大提高了該段管道抗腐蝕能力。

2.2.5 管道及設(shè)備內(nèi)防腐

高爐煤氣管道及設(shè)備內(nèi)壁防腐涂料均采用酚醛環(huán)氧耐濕熱重防腐涂料（噴涂型），以隔絕煤氣中腐蝕成分與管道內(nèi)壁，可有效阻止及延緩管道內(nèi)壁的腐蝕。

2.2.6 管道及設(shè)備保溫

從爐頂經(jīng)干法布袋除塵和TRT系統(tǒng)，直至噴淋塔的高爐煤氣管道及設(shè)備，均采取保溫措施，可有效減少高爐煤氣溫降，即有利于TRT更好地回收高爐煤氣的能量，又能避免煤氣管道中冷凝水的過早析出腐蝕管道及設(shè)備。

2.2.7 TRT設(shè)備抗腐蝕

在透平入口管道上加藥，藥劑為新型緩蝕阻垢劑，緩蝕率可達(dá)81%；透平機殼進(jìn)氣室、排氣室采用優(yōu)選防腐涂料；透平動葉和靜葉采用超音速等離子熱噴涂工藝進(jìn)行表面防腐耐磨處理。通過這些措施，大大提高了TRT設(shè)備的抗腐蝕能力。

3 運行效果

從投產(chǎn)后運行1年多的實效來看，采用高爐煤氣綜合腐蝕防治技術(shù)后，高爐煤氣管道及波紋管未見明顯腐蝕，TRT工作率高且未出現(xiàn)結(jié)垢及腐蝕問題。綜合腐蝕防治技術(shù)效果顯著。

4 結(jié)語

隨著鋼廠采用全干法布袋除塵工藝暴露的高爐煤氣管道及設(shè)備腐蝕問題愈來愈多，通過單一的防腐措施很難得以全面解決。該文介紹的高爐煤氣腐蝕綜合防治技術(shù)，通過在5 000 m3級特大高爐上的成功運用，為全干法布袋除塵工藝在特大型高爐上的進(jìn)一步推廣，以及鋼鐵行業(yè)現(xiàn)有高爐煤氣腐蝕治理提供了十分有價值的參考。

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