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首钢京唐钢铁厂高炉全干式除尘煤气管道内壁防腐工艺技术的研究与应用


工程 与技术 

21 0 0年第 1 期 

首钢京唐钢铁厂 高炉全干式 除尘煤气管道 内壁  防腐 工 艺 技 术 的研 究 与 应 用 
于 玉 良 韩 渝 京  肖慧敏   
( 北京 首钢 国际工 程技术 有 限公 司动力设 计 室 , 京 1 0 4 ) 北 0 0 3 

摘 要 高炉煤

气采 用干 式布袋 除 尘工艺后 , 输 配 系统 中的 煤 气管道 内壁 出现 了严重 的腐蚀现 象, 其   新 建 管道 3个 月可 出现 因管道 腐蚀 而 穿孔 漏气 ,严重危 害工厂 的安全运 行 ,为此 经过试 验 手段 筛选 防 

腐 涂料 , 并在 钢铁 厂 高炉  台炼现 场做 了高 炉煤 气清除氯化 物 的试验 , 取得 了相 应 的工 艺数据 , 并将 其优  化, 形成 最终 高 炉煤 气氯化物 清 除工 艺技 术 。通过 应 用效果 看 , 述 两项单项技 术 应 用于首钢 京唐钢 铁  上 厂 55 0n   0  l  高炉煤 气管道 中, 经过 半年 以上 时间运行 生产 , 防腐 效果 显著 。   关键 词 高炉煤 气干 法除 尘  管道 内壁腐蚀  防腐涂料 试验 氯 化物 清除 

Re e r h a   s a c   nd App i a i n i   c o o y o   o e s Co r so   lc to  n Te hn l g   fPr c s   r o i n Pr t c i n i   nn r W a lo   l ? dr   d tng G a   pe o   o e to  n I e   l fFul — y De usi   sPi   n   y —

Bl s  r a eo   h u a gJ n t n  r n & S e l a t a tFu n c   fS o g n   i g a g I o t e  n   Pl
Y   uin   Ha   u ig XioHumi  uY l g a nY j   n a  i n ( S E   h r d n mi  eh oo yS cin e ig1 0 4 ) B I T T emo y a cT c n lg   e t ,B i n  0 0 3   o j
Absr c  Afe   ta t trBFG  d pt  r   a  y e d d si g pr c s , s vee c ro i n p e o e n a p a st  a o s d y b g t p   e u tn   o e s e r   o r so   h n m no   p e r o
ine   al f g s p p ln   f t e ta se   n   iti u i n s se . Th   i e i e n wl   u l w i i   h e   n rw l  o   a   i e i e o  h  r n fr a d d srb to   y t m e p p ln   e y b it t n t r e   h

m nh a  ecr ddS  a ii p r rt   r a  aa e hs e pri s aey prt no  epat o ts nb   o e Ot tts ef ae f   s ek g .T ijo adz   ft  ea o  f h l   c o h      o d o g l   es o i t n
s ro l Th r f r   o r so   r e to   i ti  ee t d b   e nso  e tm e h d,a d t s    G  h o d   e usy. i e e o ec ro i n p otc i npan  ss l ce   y m a   ft s  t o n  e t BF c l r e of i r m ov lfo   G sc ri d o ta  i   fBF  e tn   r c s . Re ai e p o e sdaa i  o lc e e a r m BF i  a re   u  tst o   e m li g p o e s ltv   r c s   t sc le td, a d t e   n  h y
r   p i z d a d d v l p d fn ly a tc n l g     ae o tm i e   n   e e o e   ia l   e h o o y ofBFG  h o d   e o a  r c s . F o   i w  f a pl   c l r e r m v lp o e s i r m ve o  p i —

c to   e ul, t e a ov  wo i d v d ltc n q e   r  p le  o BFG  i e i e o   5 0 3 bls  u a e o   a in r s t h   b e t  n i i ua  e h i u sa e a p i d t   p p ln   f 5 0 m   a tf r c   f n S o ga g Jn t n  r n & S e lPl n . Th   o r i   r o   fe t  e r m a k b e  h u n   i g a g Io te   a t e c roson p o fe f c sa  e r a l . r K e   o ds y w r  BFG  r  e u tn d y d d si g;c ro in o  n e   pe wal e to   o r so   r o  an i g;c lrd   o r so   fi n rpi   l;t s  fc ro in p o fp i tn hoie
r m o a  e v 1

1国 内外 高 炉 煤 气 干 法 除尘 概 况 与 腐 蚀 问  题 
1 1日本 高 炉干 法 系统应 用概 况  .

尘 的有 1 座 、 法湿 法并 用 的有 2 1 干 9座 ,但都没  有 高炉煤 气管 道 内壁腐蚀 的相关报 导 。  

18 9 2年 日本 大仓 钢 铁 厂从 西 德 引进 高 炉煤  气 布袋 除 尘技 术 并 在 2号 18 0m 高 炉试 验 成    5  。 功 ,目前 日本 在役 的大 型高 炉 中 , 采用 全干 法除 

12国 内高炉干 法 系统 发展 概况及 腐蚀 问题  . 钢铁 厂是 国民经济 中能耗 大户 , 铁前 系统 占  钢 铁厂 能 耗 的 7 % ,而炼 铁 工序 又 占铁 前 系统  0 中能耗 的 5 % ,所 以在炼 铁 工序 节 能 降耗具 有  0 很 大 的空 间 。 炉煤气 干法 袋式 除尘工 艺技 术是  高 炼铁 工序 重要 的节 能措施 ,它省水 ,减少二 次污  染, 同时又 可 以使 其下 游 高炉煤气 余压 发 电能力  提高 约 3 % , 0 因此是 国家行 业政 策推 荐性项 目。  

于玉良

高级 工 程 师 ;9 8年 生 ; 16 现从 事 冶金 企业 燃 气 设 计  E al giy s a cm; 稿 / 0 0—0 m isdyl i .o 收   @ n 21 4—2  7

?

46 ?  

21 0 0年第 1 期 

工程 与技 术  T T末级 叶 片上 的结垢 经 x衍 射 检验 后 认  R

1 8 年 5月 ,在 临 钢 3号 高 炉 上建 成 国 内  91 第 一 座 1 0m 高炉 煤 气 干法 布袋 除尘 系统 ,到  0    目前 为 止约 有 2 % 一3 % 的大 型 高 炉采 用 了布  5 0 袋 除尘 工 艺流程 , 首 钢 26 0m 高炉 、 如  5  ’ 包钢 2   5 0 m 高 炉 、韶 钢 25 0m 高 炉 、唐 钢 32 0 0     4      0 

为是 N  1 HC 晶体 ,表 明煤气 中不 仅存 在 HC,还  1 存在 N   H ,当煤气 中含有 较高 水蒸 汽 ( 特别是 高  炉炉 顶 喷水 ) 的时候 , T T过 程 的末级 叶 片处  在 R
煤气 温 度 降 到 8 0℃左 右 ,容易 析 出溶 解 了 H 1 C  和N   H 的冷凝水 , 由于膨 胀 后气 体温 度 降低使 得 

m 高炉 、 钢 17 0m 高 炉 、 钢 22 8m 高炉    济   5    莱   1    以及 已经投 产 的首钢 京 唐钢 铁厂 55 0m 高炉 ,  0       在大 型 高炉 上得 到较 快 的推 广应 用 , 现 了大 型  实
化。  

冷凝 水极 易挥 发 , 形成 了 N   1 积 。实 际在  就 HC 沉 炼 焦 过 程 中焦 炉煤 气 中就 含 有 一 定 的 N , H ,在  C : 水 蒸 汽 气 氛 条 件 下 煤 中 N可 以 转 化 为  O 和 H N和 N  且 生成 量 随温 度 的升高 而增 大 。水  C H,

干 法 除尘 系统 在 国 内小 高 炉 的 广泛 应 用 已 

历经 二 十年多 , 乎没 有 与腐蚀 相关 的报 导 。近  几 几年 , 干法 除尘 系统开 始 在 国内大 高炉 上推 广普  及 ,主要 由于小 高 炉干 法 系 统 腐蚀 的矛 盾 不 突  出, 又沿 袭 了大高 炉传 统湿 法 除尘 的习惯 , 煤  对 气 中 H 1 酸性 气体 的存 在缺 少认 识 , C等 因此在 由   湿 法 向干 法转 型期 没 有 考 虑 到 由酸性 气 体 带 来  的严重 腐蚀 现象 。另 外 , 炉原料 越来 越 多地使  高 用 进 口矿 , 口矿尤 其澳 矿 中氯元 素 含量普 遍 高  进 于地方 矿 , 致高 炉煤 气 中的 H 1 量更 高 , 导 C含 也  是 大高 炉干 法 系统腐 蚀严 重 的重要 背景 条件 。   据 了解 , 济钢 、 钢 、 钢 、 钢 等企业 的 高  莱 太 柳 炉 干法煤 气 系统都 普遍 存在 腐蚀 问题 , 尚没有  但 根 本办法 彻底 解决 。  

蒸 汽 气氛 条件 下 ,N   源 于煤 的挥 发份 ,也 可  H来 能来 源于 半焦 中的含 N物质 与水 蒸 汽 的反 应 。   B厂 2号 高 炉 正 常 情 况 下 布袋 除尘 器 出 口   温 度 10—10℃ , 人 T T余 压发 电从 T T出  5 6 进 R R 来 的煤 气 温度 约 为 8  0o C,T T末 级 叶 片处 高炉  R 煤 气经 历大 幅 降温 , 为形 成 N   I 晶创造 了条  HC 结
件。  

2 3B厂 干 法 系统腐 蚀 的主 要原 因  . 

分 析 腐 蚀 根 本 原 因是 由 于温 度 、压 力 的降  低 , 炉煤气 中 HC 、   酸性 气体 冷凝 析 出附  高 1H S等 于 管壁形 成 酸性水 溶 液而 引起 酸腐 蚀 。 性水 溶  酸 液在 管道 底部 流 动或 沉积 , 与管 道 内壁金 属 表  并
面 的 F     护 膜发 生化 学反应 ,从 而破坏 保 护  eO 保 层结构, 形成 腐蚀 层 , 些腐 蚀层 很容 易脱 落 , 这 在  管 道 内壁局 部 区域 形成 腐蚀 坑 , 且 随着初 始腐  而 蚀 坑 的形成 ,这些 区域更 容 易积 聚 酸性水 溶 液 ,   腐 蚀坑 越来 越 向深处 发 展 , 最终 可 能导致 管 壁穿 
孔。  

2干 法 系统 腐 蚀 原 因研 究 
自国 内 A厂 发 生 高 炉煤 气 管 道腐 蚀 现 象 以  来 , 内 B厂 2号 高炉 干法 除尘 的煤 气管 道也 发  国 生 多处 腐蚀 、 结垢 等 现象 。 腐蚀 、 垢 问题 不但 增  结 加 了设 备维 护 的工作 量 和维护 费用 , 重 要 的是  更

给 高炉煤 气 系统 的安 全生 产带 来极 大威 胁 , 何  如 从 根本 上降 低高 炉煤 气 中腐蚀 成分 的浓 度 , 抑制  或 者 彻底 解 决 腐蚀 问题 是 B厂 于法 除 尘 亟 需解  决 的 问题 。  
2 1B厂 干 法 系 统 重 点 腐 蚀 结 垢 区 域 分 析  . 
2 1 1 垢  .. 结

结垢 主要 位于 高炉 炉顶 余压 发 电装置 ( 以下  简称 T T R )中透 平机 末级 叶片 、放散 管管 内壁 和 
喷水点 后净 气管 管壁 。   2 12煤气 管道 内壁腐蚀  ..

即使 是 在 中性环 境下 , 氯离 子 的存在 也会 对  管道 以及不锈钢材质产生腐蚀 , 因为氯离子体积  小 , 易穿 透金 属 氧化膜 , 属 氯化 物水 解在微  容 金 区形 成酸 性环 境 , 使得 金属 氧化 膜结 构被 破坏 。   综 上 所述 , 由氯 离子 引发 的腐 蚀都 可 归于 酸  性环境下的腐蚀 , 不锈钢材质的点腐蚀 、 焊接点  的应力 腐蚀 、 局部 电化 学腐 蚀都 与 氯离 子或 硫酸  根 离子 的存 在相 关 。   可 以认 为 , 蚀或 结垢 严重 的 区域必 须 同时  腐
具 备两个 条 件 :  

1 )高炉 煤气 中含有 较高 含量 的酸 性 气体 如 
HC1  :

高 炉 煤 气 管 道 沿程 均有 腐 蚀 ,特 别 是 T T R  喷水 点后管 道及 u形 水封 排水器 腐蚀最 为严  重, 且腐 蚀速 度非 常快 ; 炉煤 气净 化 区域 的放  高
散 管根部 调 节 阀腐 蚀 也很严 重 。 发生 腐 蚀 的部位  多 为水 平 管 道 的 下部 和 其 它 与 煤气 冷凝 水 接 触  的部 位 。  
2 2结垢 机理 分析  .

2 )高 炉煤 气在 该 区域具 有 较大 的温 降 。   净煤 气 从 T T出来 后 进 行 喷水 降 温 ,喷水  R 点 后煤 气具 有 明显 降温 , 温幅度 大 约在 2 3   降 0— 0
℃, 高炉 煤气 中的 H 1 C 和水 蒸 汽冷凝 析 出形成 了  酸 性溶 液 , 管道 造 成腐 蚀 。 对  
?

4 ? 7  

工程 与技术 

21 0 0年第 1 期 

3防 腐 涂 料 的 研 究 与 应 用 
高炉 煤 气 管 道 内壁腐 蚀 后果 将 直 接 危 害 钢  铁 厂 的安全 生产 ,必须 高度 重视 ,应用腐 蚀 隔离  原 理 , 用实 验手 段筛选 适 宜 的防腐涂 料 , 腐  利 将 蚀 气氛 与煤 气管道 内壁 隔离 。   在不 改 变炼铁 工艺 的前 提下 , 防止腐 蚀 只能  通 过 以下 四种 途径 : 控制 析 出 、 改进 材料 性能 、 隔  离、 脱除 。   3 1控 制 高 炉 煤气 中 HC 等 酸 性 气体 的 冷 凝 析  . 1
出 

存 , 、 高炉 煤气 汇合处 煤气 温度必 然 降低 ; 干 湿   3 )当高 炉顶温 较低 时 ,通 过 T T后 煤气 温  R
度本 身 即已接 近煤气 露点 。   3 2改 进管道 及设 备 的材 料性 能  .

改 变 材 质 ,采 用 耐 腐 蚀 材 质 ,如 采 用 I. n   el8 5不锈 钢 , oy 2 但考 虑到煤 气 管道数 量很大 , 如  果采用 耐腐 蚀材 料制作 ,工程投 资 巨大 ,显然不  可取 。可 以在难 以采用其 它方 法且数 量较 小 的局  部位 置采用 。  
3 3隔 离  .

原 则 是 使 煤气 温度 始 终 高 出酸 性 气 体 的露  点 温度至 少 2 0℃ , 因此管 道应 做好保 温措 施 , 尤  其是 冬季 ;降低 煤气 中的水蒸 汽含量 ,且 应取 消  喷水 。但 就大 多钢铁 厂 而言 , 因如下 原 因使该措  施难 以全 面奏 效 :   1 )高炉 煤气 用户 有 的很远 ,且高 炉煤 气供  应 系统 中设 有煤 气柜 ;   2 有 的钢铁 厂高 炉煤 气净 化 的干 、湿 法并  )

将 腐蚀 部位 喷涂 耐腐蚀 涂料 , 管道 与腐蚀  将 环境 隔离 。   为此 , 我们筛 选 了 四个方 案 于 2 0 0 7年 7月至  8 在钢铁 研究 总 院进行 了送样 试验 。 月   3 3 1送样 方案  .. 四种 方 案分别 是 : 乙烯基 树脂 玻璃 鳞片胶  ① 泥( 以下简 称 “ 脂胶 泥 ” ; 树 ) ②改 性厚 浆环 氧防腐 

涂料( 以下 简称 “ 氧涂 料” ; 聚脲 涂料 ; 环  环 )③ ④
氧 鳞 片胶 泥 , 图 1  见 。

树脂 胶 泥 

环 氧 涂料 

环 氧 鳞 片胶 泥  图 1 送 样 方 案 照 片   

聚 脲 涂料  

3 3 2试验 结果  ..
?

3 3 2 1常压 浸泡 腐蚀试 验 一 ( . .. 见表 1 图 2  和 )

48 ?  

21 0 0年第 1 期 

工程 与技 术 
表 1 常 压 浸 泡 腐 蚀 试 验 一   

编 号  F—l   F 2  


方 案 

试 验 时 问 
() h 

试 验 结 果  涂层完好 , 无起 泡 , 裂 纹 , 破 损 , 脱 落  无 无 无

说 明 

树脂  胶 泥 

30 6 

涂层完好 , 无起泡 , 无裂纹 , 无破损 , 无脱 落  涂层完好 , 无起 泡 , 无裂纹 , 无破损 , 无脱 落 
涂 层 完 好 , 起 泡 , 裂 纹 , 破 损 , 脱 落  无 无 无 无

F一3  
S   —l S 2  


环 氧 

涂 料 

30 6 

涂层完好 , 无起 泡 , 无裂纹 , 无破损 , 无脱 落 
涂层完好 , 无起 泡 , 裂 纹 , 破 损 , 脱 落  无 无 无

S   一3

Z一1  



涂层完好 , 无起 泡 , 无裂纹 , 无破损 , 无脱 落 
环 氧 

2  

胶 泥 

3o 6 

涂层完好 , 起 泡 , 裂纹 , 破损 , 脱落  无 无 无 无 涂 层 完 好 , 起 泡 , 裂 纹 , 破损 , 脱 落   无 无 无 无 涂层完好 , 起 泡 , 裂纹 , 破损 , 脱落  无 无 无 无

Z   一3 H一1   H 2  


聚 脲  涂料 

30 6 

涂层完好 , 无起 泡 , 无裂纹 , 破损 , 无 无脱落  涂层完好 , 无起 泡 , 无裂纹 , 无破损 , 无脱落 

吊挂 用 孔 封 闭不  完 善 而腐 蚀 ,   其 锈污染 了试样表 

H~3  

面 

试验条件 : 2  L 5 4一0 2g L P a一 0 , 0  . / , H=1 6 , 0℃ , 常压 。  

环 氧 涂 料 

聚 脲 涂 料 

树 脂 胶 泥 

环 氧鳞 片胶 泥 

图 2 常压 浸 泡 腐 蚀试 验 后 ( ) 片    1照

3 3 2 2常压 浸泡 腐蚀 试验 二 ( 表 2和 图 3  . .. 见 )
表 2 常 压 浸 泡 腐 蚀 试 验 二  编 号  方 案  试验时间() h 
6 ℃ 3 O +  0 6

试 验 结果  

F   —l F   一2 树 脂 胶 泥 

涂 层 完 好 , 起 泡 , 裂纹 , 破 损 , 脱 落  无 无 无 无

12℃( 0 沸腾 )0  48

涂 层 完 好 , 起 泡 , 裂 纹 , 破 损 , 脱 落  无 无 无 无

F   一3 S   —l
6 ℃30 + 0 6  

涂层完好 , 起泡 , 无 无裂纹 , 无破损 , 无脱 落  涂层完好 , 无起泡 , 无裂纹 , 无破损 , 无脱 落 
环 氧 涂 料 

S 2 一 

12℃( 0 沸腾 ) 8 0 4  

涂层完好 , 起泡 , 裂纹 , 破 损 , 脱落  无 无 无 无

S   一3
Z一1  
6 ℃ 30 + 0 6  

涂 层完好 , 无起泡 , 无裂纹 , 无破 损 , 无脱落 
涂 层 完 好 , 起 泡 , 裂 纹 , 破 损 , 脱 落  无 无 无 无 环 氧胶 泥  12℃ ( 0 沸腾 ) 8 0 4   涂 层 完 好 , 起 泡 , 裂 纹 , 破 损 , 脱 落  无 无 无 无

Z一2  

Z一   3

涂层完好 , 无起泡 , 无裂纹 , 无破损 , 无脱落 

试 验 条 件 : l 2  L 5 4 0 2 L P C一0 , 0  .  , H=1 0 ,12℃ ( 腾 ) 常 压 。 沸 ,  
?

4 ? 9  

工 程与技 术 

21 0 0年第 1 期 

6 ℃ 30 12 ( 0 6 H+ 0 ℃ 沸腾 )4 8 0 H试 验后 

树 脂胶 泥 

环 氧 涂 料 

环 氧鳞 片 

图 3 常 压浸 泡 腐 蚀 试 验 后 ( ) 片    2照

3 3 2 3高温高压 腐 蚀试验 ( 表 3和 图 4  . .. 见 )
表 3 高温高压腐蚀试验 
编 号  方 案  试 验 时 间 
() h 
F一4  2  4

试 验 结 果 

试样表面呈红褐色 , 附着许 多白色和褐色斑点 , 均为试验 过程 中外来腐蚀产 物附着 。   涂层本身完好 , 无起泡 , 无裂纹 , 无破损脱落 。   试样表面呈红褐色 , 附着许多 白色和褐色斑点 , 均为试验 过程 中外来腐蚀产 物附着 。   涂层本身完好 无 起 泡 , 裂 纹 , 破 损 脱 落  无 无


树脂 胶 泥 




5  

10 2 
2  4

S一4 

试样表面稍有变色 , 为试验过程 中外来腐蚀产物 附着 , 出试样 时涂层 已鼓 泡 , 取 冷却  后鼓泡缩小 , 部破裂脱落 。 局   试样呈红褐色 , 为外来腐蚀产物 附着 , 涂层 已鼓 泡 , 粉化 , 破裂脱落 。  
试 样 表 面 呈 红 褐 色 , 试 验 过 程 中外 来 腐 蚀 产 物 附 着 , 层 沿 试 样 纵 向在 两 次 涂 装  为 涂 交汇处开裂 , 脱落 , 未 未起 泡 。  

环 氧 涂 料 

S   一5
Z 一4 

10 2 
2  4

环 氧 胶 泥 
Z一5   10 2 

试样表面呈红褐色 , 有少许 白色 附着物 , 为试验过程中外来腐 蚀产物附着 , 涂层 沿试  样纵 向在两次涂装交汇处开裂 , 局部脱落 , 未起 泡。  
试 样 表 面 呈 灰 褐 色 , 层 已起 泡 、 涂 溶解 , 分 已脱 落 。 部   试 样 表 面 呈 灰 褐 色 , 层 已起 泡 , 解 , 部 分 已脱 落 。 涂 溶 大  

H一   4 H一5  

聚 脲 涂 料 

2  4 l 加 

C一2  L S 4一02 L H=1 8 ℃ , 和 蒸 汽 压  l 0 , O  .  ,P ,10 饱

聚 脲  涂 料 
?

环 氧  涂 料 

树脂  胶 泥 

环 氧 

鳞 片 

50 ?  

图 4 高 温 高 压 腐 蚀 试 验 后 照 片   

21 第 1 0 0年 期 
3 3 2 4试 验前 后样 品对 比( 图 5  ... 见 )

工程 与技 术 

树 脂 胶 泥 

环 氧涂 料 

试 前 

低 温 30  6h

试前 

低温 30   6h

高温 2 h 高温 10   4 2h

环 氧 涂 料 
图 5 试 验 前后 样 品 对 比 照 片   

聚 脲涂 料 

3 3 2 5高压 釜加速 腐 蚀试验 ( 表 4和 图 6  . .. 见 )
表 4 高 压 釜 加 速 腐 蚀 试 验 
编 号  F


试 样 名 称 

试 验 时 间 () h 

试 验 结 果 

1   1   1  

树脂胶泥  环氧涂料  环 氧鳞 片胶 泥 

48 0 

6 C 30 412℃ ( 腾 ) 0o  6 -0 沸   - 0 C 饱 412o ( 和 蒸 汽 压 )1  2 -0 41 ℃ ( 和 蒸 汽 压 )1  2 饱 2

涂层完好 , 无起泡 , 无裂纹 , 无破损 , 无脱落  涂层完好 , 无起泡 , 无裂纹 , 无破损 , 无脱落  涂层表面产生多条纵 向裂纹 , 无起泡 , 无脱 落 




6 0℃ 30 412℃ ( 腾 ) 6  0 - 沸   0   48




6 0℃ 30 +12℃ ( 腾 ) 6 0 沸   0   48 -0 o 饱 41   ( 和 蒸 汽 压 )1  2 C 2

试验条件 :c一 0g L 0 —02g L H=1 0  饱 和蒸汽压。 l 2 / ,s 2 . / ,P   ,12o C  

图 6 高 压 釜 加 速 腐蚀 试 验 后 照 片   
?

51?  

工程 与技术 
3 3 3 验 结论  .. 试

21 0 0年第 1 期 

1 )高温试 验 结果 顺序 : 树脂 胶泥 、环氧胶    泥 、 氧涂 料 、 环 聚脲涂 料;   2 )低 温试 验 结果 顺序 : 树脂胶泥 、环氧涂    料 、 氧胶 泥 、 环 聚脲涂 料 。  
3 4应用 情况  . 通 过 以 上 试 验 结 论 ,在 首 钢 京 唐 钢 铁 厂 

风进 入管道 内壁 检查 ,其 涂层表 面完 整 ,没有起  层 现象 ,管道外 壁无 腐蚀 穿孔滴 水现 象 ,防腐涂  料效果 显著 。  

4氯化 物 的 清 除 
随着 高炉 煤气 袋 式 除尘 工艺 的应 用 和推 广 ,   出现 了一些 副作 用 ,其 主要 是高炉 煤气 中所含 的  氯 化物 在袋式 除尘装 置 中不能有 效清 除 ,造成在 
其 下游设 备 和管道 中 出现 与高炉 煤气相 接触 的部  位 出现 腐蚀现 象 , 程度严 重 , 及工 厂的安全 生  且 危 产 ,直接 影响着 高炉煤 气袋 式除尘 工艺技 术 的推  广 , 决 这一 问题 已是 迫在 眉睫 、 解 刻不容缓 。   4 1高炉煤 气 中氯化 物形成 的原 因及分 布  . 钢铁 厂 高炉 冶炼主要 原料 为矿 石 , 运输 方式 
主要 为海 运方 式 , 焦炭 、 煤粉 、 团和烧 结 矿也都  球 是炼 铁所 需 的原料 ,同样也 有不 同程度 带入 氯化  物, 现取 试验 现场 的相关 测试 数据 说 明如 下 。  

5 5 0 m 高炉 中 , 炉煤气 管道 内壁 防腐 主材料    0    高 为 乙烯 基树 脂玻 璃鳞 片胶 泥 , 作法 为在 管道 内  其 壁经 过相 应 地金 属处 理后 采 用 乙烯基 树 脂底 漆 ,  
厚度 8 0—1 0 m, 中间涂 料 乙烯 基树 脂 玻 璃鳞  0  片胶泥 ,厚 度 8 0—10   m,乙烯基树 脂 面漆 , 0 00  

厚度 8 0—10 0  m, 中煤气 温度 10℃ 以下 管道  其 2 涂 层厚 度 为 3 0 m。除此 之 外还 在 管道 附件 及  0  排 水 器 等 与 冷凝 水 接 触 的位 置 也 相 应进 行 了处 
理。  

首钢京 唐 钢铁 厂 55 0m 高炉 于 2 0  0     0 9年 5   月2 2日正式投 产 ,0 0年 1 , 21 月 经过延 期 高炉休 

4 1 1氯化 物来 源与分 布 ( .. 见表 5  )

表 5 高 炉 冶 炼 中原 料 种 类 及 氯 化 物 来 源 分 布 
入 炉 炉 料 
排 出炉 料 

项目  
烧 结 
( ) %  
C一 l  O


矿 石 
球 团  澳 矿 

煤 加 工 产 品 
煤 粉  干 焦  湿 焦 

合计  

合计  
煤 气 

重力 灰 布袋 灰   炉 渣 
O 3  .5 O 3  0 04 .7 .2 

08 0 08 0 04 0 02 O0 1 0o4 2   . 1  .4   .4   . 3   . 3 

批 料 量 
() t  

3 .  95
1 】


l .  35

1  1

82 . 

35 . 

0 4  .4

O 4  .4

1  2

(g批 ) k/  

Cl  一

0  24  6 .3
7批 

4 8  .4
7批  4  3t  

2 5  . 4
7批 

11  .9
7批  

15  .4
7  

16  .3
7  

2 8  .8
7  

小 时 料 量  7批  
C一 1  7 7


( yh  k )

4   1 .1 3 . 8 l .6 1 .8 8 3  1 2 4   1 . 8 1 . 1 2 .6 10 1 12 4   2 70  38  80  7 7  .3 7 .8 0 7   1 4  0 1  3 .3 7 . 8  

C一 l 比例 
( ) %   4 8  4.9 98  .6 1 .4 1 4   1 3  9 6   0.7 0.1 4 8  .3 62  .5 6.2 6 

6 .4  54 .
l .9 35n,j 1 6   2 g   rm ( 算) 折  

如表 5所示 ,氯 7 %来 源 于矿 石 , 6 4 2 %来源  于焦 煤加 工产 品 ,人炉 料 中氯 6 5%进 入煤 气 中 ,   计算 浓度 约为 3 5mg m , 2   /   当全 部被水洗 出 , 则要  求排 出水 的氯浓 度 为 0 3 , 30 0p m。 . % 即  0  p  
4 1 2炉料 中氯 元素 分布 分析  ..

余 的进 入炉渣 和 除尘灰 , 算得 到 高炉煤 气 中氯  计
的浓度 约为 3 5m /   2  g m 。在生产 厂 中我们 采用 多  级 碱 液 吸 收 的 方法 对 煤 气 中 H 1 行 了吸 收取  C进

通 过对 高 炉流 程 的氯 元 素走 向 的检 测分 析 ,   7 % 的氯 来 源 于矿 石 ( 中 4 % 的氯 来 自烧 结  4 其 5 矿 , 0 的氯来 自澳 块矿 ) 2 % 的氯来 源 于焦煤  2% ,6

样 分析 , 经过 多次 努力 , 最终 测量得 到煤 气 中 HC  1 浓 度达 到 1 3 5mg m 和 1 1m /   如 果测量  6 .  /   7  g m , 过 程 中吸收效 果 能够更 加完 全 ,那 么测量 的结果 

应 该更 接近 于平衡 计算值 。   同时通过 烧结 氯平衡 分 析得 出 ,所有 原料 中  都含 有氯 ,在生产 中得 知 ,由于除尘 灰一 般配合 

加工 产 品 。入 炉料 中 的氯 7 %进 入高 炉煤 气 , 6 剩 
?

5 ? 2  

21 0 0年第 1 期 

工程 与 技术 
分之 十几 。  

烧 结作 为原 料之 一 , 结原 料 中的 氯 8 % 以上都  烧 0 进 入烧 结矿 。烧 结配 人 除尘灰 泥量 占所 有原 料 的  1 8 % ,但 是 除尘灰 泥 的氯含 量 占原料 总氯 量 的  .3
1 . 3 ,因此 , 59 % 减少 或取 消 高氯灰 配入 烧结 是控  制 烧结 矿氯 含量最 有效 的手段 ,但 也 只能 降低百 

总体 而 言 ,从 原料 人手 控制 入 炉料 中氯元 素  的潜 力不 大 ,控制 高炉 内部 氯元 素不 进入 煤气 也  有很 大难 度 。  

图 7 煤 气 吸 收 取 样 方 法 照 片   

4 1 3煤气 吸收取 样  ..

煤 气 中含 氯 进 行 直 接 测 定 是 必 要 的 ,方 法 见 图 

为验 证氯 平衡计 算 得到 的煤 气 中氯含 量 , 对 

7 。煤气 吸 收采样 部分 结果 见 表 6  。

表 6 煤 气 吸 收 采 样 部 分 结 果  位 置  吸 收 液  吸 收液 浓度 吸 收液 量  取 气 量 取 气 流 量  1 号瓶  
C  l

2 瓶  号
C1  一

煤 气 氯 吸 收 量 

备 注 

人 口荒 气  净 气 支 管 

NO   aH NO   aH

5%  5% 

10   5 ×2 10    5 X2

1o 0  1O 0 

15 .   1  

6  1 6  6

4  8 4  8

135m 6 .    11  1 7    m

分 析 得 到 的煤 气 中氯 含量 吸 收 达 到 了上 表  中的 13 5mg m 和 1 1m /   与物料 平衡 计  6 .  /   7  g m , 算 得 到的结 果还 有差距 , 步认 为 吸收仍 未达 到  初 终点。   首 钢 A座 高炉 采用 干法 袋式 除尘 工艺 , 运  在 行 6个 月时 间就 出现 管道 腐蚀 的情 况 ( 图 8 , 见 )   收 集冷凝 水 P H为 2 管道 底部 小孔 漏点 数量 多 , ,  

周围C O气 体超 标 , 过多 次停 炉补 焊管 道 , 临  经 在 时措施 情况 下 也进行 了喷水 ,但 效 果甚微 ,因此  考 虑化 学 吸附 工业试 验 方案 ,效果 实测 位 置共有  两 点 ,一 是在 喷 人点 后 面约 5   0m处 的管道 u型 
水 封 , 一个 点在距 喷人 3 0m处 管道 的 管道连  另 0  接 方式 为三 通 管道位 置 , 支架 编号 4 #  3。

图 8 高 炉煤 气 排 水 器 腐 蚀 情 况 照 片 (   内部 管道 焊 缝 已全 部 腐 蚀 掉 )  

4 2喷 碱试验 方 案  . 4 2 1 液 选择  .. 碱 选择 N O a H碱 液 。  

4 2 2喷 碱液 系统 简易 工艺 流程  .. 喷碱 液 系 统 简易 工 艺流程 见 图 9 。利 用现 有  的 高 炉 压 差 发 电 出 口后 的 喷水 降 温 装 置 处 喷 碱 
?

53 ?  

工程 与技 术 
液 。喷碱液 系统 由溶药 箱 、 量 泵组成 , 计 溶药 箱搅  拌 采用 压缩空 气 。连接 碱液 管至 现有 喷水 系统 的 

21 0 0年第 1 期 

管 和 喷 水 补 水 管 连接 点 的后 面 ,设 置 一 个取 样 

管, 用于 取水样 测 定水 的 P H值 。  

补水 管 上 , 碱 液加入 补水 与喷水 混合 。在 碱液  将

4 2 3效果 和参 数  ..
自20 0 7年 7月 2 3日起开 始进 行 喷碱 试 验 ,  

喷碱 试 验 期 间 水 封 排 出水 与 4 # 架 冷 凝 水 的  3支 P H值 见表 7  。

表 7 喷 碱 试 验 参 数 
P 值  H

日期  水 封排 出水  
7月 2 5日  7月 2 日  6 5 9  .l 68  .O

备 注  4 3#支 架 
5.1  77 5.9 5 

7月 2 7日 
7月 2 8日 

6 1  .1
64  .0

4.1 9 
5.3 2 

该 日喷 水 量 减 少 。  

7月 2 9日 
7月 3 日 0  

63  .9
66  .7

7 3   月 1日
8月 1 日  

67  .5
7 1  .2

排 出水 中 c 一 度 为 1 0 ∥L  l浓   0m 。 0

平 均 

65  .2

5.6 3 

注 : 验 时 间 为 20 试 07年 。 本 表 中 P H值 为 全 天不 定 期 取 样 分 析 后 的平 均 值 。  

4 2 4试验 结 果分析  .. 试 验 期 间 ,水 封 排 出 水 的 P 值 上 升 到  H 6 5—7 5 间 , 果 良好 , 4 # 架处 的 P . .之 效 在 3支 H值 

4 3首钢 A座 高 炉 2号喷碱 试验设 施  . 为 了更 好 地 脱 除 高 炉 煤 气 中氯 化 物 及 酸 性  成 分 ,我们 总结 前 面喷碱试 验 的经验 和教 训 ,开  发 了一 种处 理效 果好 、运行成 本低 的氯化 物及 酸  性 成分 清 除装置 。装置 安装在 干法 除尘后 的低 压  净 煤 气 管 道 处 ,应 用 化 学 反 应及 物 理 吸 附 的原  理 ,将高 炉 煤气 中氯化 物及 酸 性成 分 有效 清 除 ,   从 根本 上 解 决 于 法 除 尘 装 置 下 游 高炉 煤 气 输 配 

与仅喷 水不 喷碱 时 的 P H值 为 2左右得 到 了 明显  改善。  
4# 3 支架 处 的析 出水 P H值 低 于水 封 排 出水  P H值 ,可见 ,煤 气 中的 酸性成 分并 未完 全脱 除 ,   随着煤 气 的输 送 , 酸性 成 分进一 步被 煤气 中的水  吸收后 析 出 ,所 以 虽然 水封 处排 水 已接 近 中性 ,   但 后部 管道 排水 P H值 仍偏 低 ,分析原 因可能 与  碱 液雾 化效 果及 管道长 期 积液有关 。  
?

系统及 用户 设备 的腐蚀 问题 , 降低 高炉煤 气燃 烧  后 向大气排 放氯 化物 的浓 度 。本套 装置 已在 首钢  A座 高炉上 作 为试验 装置 投入运 行 。  

5 ? 4  

21 第 1 0 0年 期 

工程 与技 术  环 使用 。 为改 善洗 涤效 果 , 避免 洗 涤水 中 c 一 并 l 因  富 集而含 量 不断 增加 ,增 大 了系统 供 水能 力 ,并  具 有调 节功 能 , 根据 工况 的变 化适 当调 整喷 水  可
量。  

431 . . 装置 组成  整套 装置 主要 包括 洗涤 塔 、 碱液 配置 和供 给 

系统 、给排水 系统 等 ,其 中的洗 涤塔 是整 套装 置  的核心 。含氯 化物 及酸 性成 分 的高炉 煤气 通过 管  道进 入洗 涤塔 下部 ,气 流 由下至 上流 动 ,高炉 煤 
气 与喷入 壳体 内的循环 水 、 雾化 碱液 和工 业 回用  水在 接触 过程 中发 生传 热和 传质 , 高炉 煤气 中  将 的氯化物 及酸 性成 分 吸收到 碱液 和水 中 , 随洗 涤  塔 排 水 排 出 ,洁净 高 炉 煤 气 从 洗 涤 塔 出 气 口排 
出 , 图 1。 见 O 

洗 涤塔 直 径 根据 煤 气在 壳 体 内 的流 速确 定 ,   高 度根据 壳 体 内五层 装置 确定 , 体 内煤 气流 速  壳 般 取 4m/ 以下 。   s 为保 证 高炉煤 气 在壳 体 内气 


流 分布均 匀 , 口设 有气 流 分配格 栅 。壳 体 内设  入 循 环水 喷 头 、碱 液 喷头 和 工业 回用水 喷 头 三层 ,  

洗涤 塔是 一 圆筒壳体 ,与在管 道 中喷水 、喷  碱 比较 ,延 长 了碱 液与煤 气 的接触 时 间 ,为有效  脱 除 高炉 煤 气 中的 c 卜及 酸 性 成 分创 造 了条 件 ,   另外该 装 置加 强 了脱 水效 果 ,以利 于洗 涤水 的循 

均 为雾化 喷 头 , 层 的雾 化 水滴 能完 全覆 盖 圆筒  每 壳体 ,保 证 高炉 煤气 与水 雾 充分接 触 ,为水 量 调  节 方便 , 环水 喷 头分 为两组 。为减少 进入 下 游  循
的夹 带水 ,洗涤塔 上 部设 除雾 器 ,截 留高 炉煤气  中 的机械 水 。  

T  

图 1   首 钢 A座 高 炉 喷 碱试 验 流 程 示意  O
?

5 ? 5  

工程 与技术 
4 3 2实施后 效 果  ..
表 8 排 出水 及 析 出水 P H值 

21 0 0年第 1 期 

日期 
6月 1   7日 6月 l   8日 6月 1   9日
6月 2   0日

洗涤塔排水 
64  .1 6 3  .9 64  .3
6.7 4 

D 1 0 放散管处  N  0 6
63  .8 6 2  .4 6 3  .4
65  .3

4 #支架处  3
6 5  .0 6 4  .5 6 4  .8
6.5 6 

备注 

6月 2   1日

6 4  .5

63  .6

6 6  .1

平 均 
  _

64  .3

63  .6

6 5  .4

注 : 样 时 间为 20 取 09年 , 中数 据 为全 日定 时取 样 分 析 结 果 的 平 均 值 。 表  

自20 0 9年 3月建 成投 产 ,不 断摸 索煤 气含 

氯数 值及 调节 喷碱 工艺参 数 , 装置 运行稳 定 、 效  果 良好 ,H取 样检 测 的数据见 表 8 P 。与管道 喷碱  试验 时 比较 , 无论 是洗 涤塔 排水还 是洗 涤塔 下游 
析 出水均 已接 近 中性 。 l 浓度也 非 常理想 , c一 洗涤  塔排 水 、D  0 N16 0放 散 管 处 的 c r浓 度 在 5 0 0  m/ g L左 右 ,4 # 架 处 的 c 3支 卜浓度 在 4 0m /   3  g L
左 右 

煤 气 中腐 蚀性 介质 含量 有所不 同 , 确定 防腐方  在 案 时应结 合具 体情况 区别 对待 。   1 于c )对 r及 酸 性气 体 含量 较 高 的高 炉煤  气 系统应 建设 脱 除腐 蚀性 介质 的装 置 , 以较 为彻  底 地解决 腐蚀 问题 。根 据我们 的实践 , 建设 喷碱  脱 氯装置 是必 要 的 、 效 的 , 在高 炉煤 气干法  有 应 除尘 系统 中 , 别是 大型 高炉 上予 以推广 。喷碱  特 量 及喷水 量应 结合 高炉 的具体 情况 确定 , 并有一  定 的调 节范 围 , 以适应 高炉工 况 的变化 。  

5结 

语 

在 高炉煤 气 干法除 尘 系统 中 ,由于 C一 l及酸  性气 体 的存在 , 使 高炉煤 气冷凝 水 具有较 强 的  致 腐 蚀性 , 对管 道及 其管 件 , 坏性 极大 。 破 腐蚀 种类  主要是 点腐蚀 和应 力腐 蚀 , 其发 生 的主要原 因是  高 氯酸性 水溶 液 的存在 , 因此 如何脱 除高 炉煤气 
中的 C 卜及 酸 性 成 分 或 降低 高 氯 酸性 水 溶 液 的  浓 度 是 解 决 问题 的关键 。受 高 炉 原 料条 件 的 限  制 ,杜绝 c r及 酸性 气体进 人 高炉煤 气 中是不 现  实 的 ,但 为减 轻 C 一 酸 性气 体 对下 游 的影 响 , l及   在 可能 的情 况下 , 应采 取适 当措 施减 少带入 量 。  

2 )考虑 到部 分高 炉煤 气管 道生 产运 行 的连  续 性 , 于关键 部位 的高 炉煤气 系统 ,为其提高  对 可 靠性 ,即便是 已建设 了喷碱脱 氯装 置 , 也应采 
取 其 它 防 腐措 施 ,如 高 炉煤 气 管 道 内壁 涂 防腐  漆, 波纹 管采用 耐腐 蚀性 能更好 的材料制 作等 。  

【 金项 目】国家“ 一五” 技 支撑 计 划 : 基 十 科  
新 一 代 可循 环 钢 铁 流 程 工 艺技 术 
— —

长 寿集 约型 冶金 煤 气干法 除 尘 

技 术 的 开 发 (0 6 A O A 0  2 0B E 3 1 )

受 高 炉炉 料来 源 、操作 工况 等 因素 的影 响 ,  

( 上接 第 2 6页)   [ 】杨 先桥 .影 响 5号 T T发 电出力 因素分析  2 R
参 考 文 献  [ 】俞俊 权 .日本 高炉炉顶 压力 回收透 平技 术  1 的发展 【】 上 海金 属 ,9 2 4 J. 19, .  
【】 J.冶金 动 力 ,9 8 5 19 ,.   【 】贾建 勇 . 高湿式 T T发 电量 实 际问题 的  3 提 R
探 讨 【】 J .冶金 能 源 ,0 3 2 20 , .  

?

5 ? 6  


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