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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，高爐冶煉強度、降低高爐冶煉成本技術(shù)的廣泛應用，如高爐富氧噴煤技術(shù)、燒結(jié)礦噴灑CaCl2溶液技術(shù)等，導致高爐煤氣中酸性氣體(HCl、HF、HCN、SO?等)含量越來越高。有文獻報道，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。
近年來高爐煤氣干法除塵系統(tǒng)在大高爐上推廣普及，在設計之初缺乏對煤氣中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)生一系列化學反應，進而導致金屬表面保護膜遭到破壞，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，對管壁、排水器等設施產(chǎn)生酸化學腐蝕，由于Cl-的存在對不銹鋼材質(zhì)的部件同樣也造成腐蝕。
煤氣中高濃度HCl導致運行過導致多家鋼鐵企業(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，其中多個不銹鋼波紋補償器先后頻繁發(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)驗在設計中采取了多項預防措施，但部分管道和波紋補償器還是高爐投運后2個雨霧出現(xiàn)了腐蝕穿孔或開裂泄漏事故。2019年河北某鋼鐵公司對2#高爐TRT葉片表面白色結(jié)晶物進行分析，證明結(jié)晶物為NH4Cl，半個月葉片表面結(jié)晶厚度增加10~15mm，局部位置結(jié)晶物掉落導致葉片受力不均而產(chǎn)生震動，嚴重影響了TRT的正常運行。
高爐煤氣管網(wǎng)和補償器腐蝕、TRT葉片結(jié)晶給鋼廠帶來很大安全運行隱患和經(jīng)濟損失，同時結(jié)合目前整個高爐煤氣精脫硫工藝而言，高爐煤氣脫氯勢在必行。
近些年國家及地方政策鼓勵鋼鐵企業(yè)實施高爐煤氣精脫硫，部分企業(yè)在TRT后端設置了脫硫（脫酸）反應器，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之前補償器腐蝕、除塵器內(nèi)壁結(jié)晶、TRT葉片結(jié)晶等問題依舊未得到解決。
二、技術(shù)簡介
經(jīng)過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)合北京科技大學歷時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，重塑脫氯機制并發(fā)明改性適用于高爐煤氣氣氛下的專用脫氯劑，以簡潔的工藝流程和簡便的操作，實現(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)鍵核心設備制備技術(shù)，高效脫氯劑制備技術(shù)，復雜環(huán)境下氯的檢測技術(shù)等一系列關(guān)鍵核心技術(shù)組成。目前該技術(shù)已完成實驗室研究、中試試驗和工業(yè)示范項目建設，工程應用效果優(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)申請專利3項，授權(quán)發(fā)明專利2項，實用新型專利1項。
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)開啟時，在高壓氮氣的作用下脫氯劑從儲罐稀相輸送至高爐布袋除塵器前段強紊流區(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)生化學反應。脫氯劑以及反應后的副產(chǎn)物均粒徑100~800目，被布袋攔截捕集，進一步延長反應停留時間，實現(xiàn)脫氯劑的高效利用。脫氯劑的噴入量、噴吹壓力與HCl光譜檢測儀反饋數(shù)據(jù)實時聯(lián)動調(diào)節(jié)。
（二）、核心技術(shù)之關(guān)鍵核心設備
采用正壓稀相輸送系統(tǒng)，氣源為高壓氮氣，經(jīng)正壓鎖氣均壓后，利用變頻旋轉(zhuǎn)給料機勻速供料至煤氣管道內(nèi)。罐體之間采用氣動圓頂閥進行密封，閥門開關(guān)過程中球頂和閥體無任何接觸，避免了磨損，大大延長了閥門的使用壽命，也確保了氣力噴吹系統(tǒng)的可靠性。
四、工程應用效果
某鋼鐵企業(yè)2#高爐煤氣前端脫氯示范工程項目于2022年7月立項，10月開始建設，11月底建成并完成調(diào)試，現(xiàn)已穩(wěn)定運行數(shù)月。系統(tǒng)設計參數(shù)如表3-1所示：
表3-1某鋼鐵企業(yè)高爐前端脫氯設計基本參數(shù)
分別檢測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)，個別時期濃度較低約75mg/m3～95mg/m3。當噴吹脫氯劑后，脫氯效率大于90%。項目運行情況如圖3-1所示：
圖3-1
五、工技術(shù)經(jīng)濟分析程
BKDCl脫氯工藝與其他工藝技術(shù)的優(yōu)勢對比如表4-1所示：
表4-1脫氯工藝對比
