CN101412931B

CN101412931B - 脱除高炉煤气中酸性气体的方法

Info

Publication number: CN101412931B
Application number: CN2008101042966A
Authority: CN
Inventors: 徐萌; 马泽军; 李增朴
Original assignee: Shougang Corp
Current assignee: Shougang Group Co Ltd
Priority date: 2008-04-17
Filing date: 2008-04-17
Publication date: 2011-12-07
Anticipated expiration: 2028-04-17
Also published as: CN101412931A

Abstract

本发明涉及一种半干法脱除高炉煤气中酸性气体的方法，首先将预增湿碱性干粉以气力输送方式加入高炉煤气下降管(1)，在下降管与高炉煤气中酸性气体进行第一次反应；然后碱性粉剂随煤气顺流进入重力除尘器(3)，与重力除尘器顶部的雾化水接触并润湿，进行第二次反应，湿润的颗粒在高温煤气作用下快速干燥，进入布袋系统除尘，并得到净化后的高炉煤气。该方法实现既除尘又净化的目的，控制现有干法除尘工艺存在的污染物排放与腐蚀问题。

Description

脱除高炉煤气中酸性气体的方法

技术领域

本发明涉及高炉煤气干法除尘领域，尤其是涉及与现有高炉干法除尘工艺组合，采用半干法脱除高炉煤气中酸性气体的方法，以便抑制HCl和其它酸性气体对高炉煤气管道及设备的腐蚀，降低有毒气体排放对环境的污染。

背景技术

传统的大高炉煤气除尘净化工艺采用湿法水洗，高炉煤气中的HCl等酸性气体绝大部分被水吸收，由于水量大，因此污水PH值达到6以上，对水系统和煤气管道系统都未构成较严重的腐蚀。

根据节水节能的要求，高炉煤气干法除尘工艺取代湿法除尘逐渐在国内大高炉得到应用和大力推广。由于受传统的高炉湿法除尘的惯性思维影响，各企业对高炉煤气中HCl及其它酸性气体的存在与来源并未有清醒的认识，因此现行高炉干法除尘工艺的设计并未考虑去除高炉煤气中的HCl及其它酸性气体，结果在运行过程中高炉煤气所含HCl及其它酸性气体因冷凝析出而对煤气管道及设备产生了严重的腐蚀，还在余压发电装置(简称TRT)的末级叶片上形成白色NH₄Cl结晶，局部位置结晶物掉落导致叶片受力不均而产生振动，影响了TRT的正常运行，同时，高炉煤气所含的HCl及其它酸性气体还对环境造成了较大的污染。随着铁矿资源的日益紧张，高炉越来越多使用氯含量更高的进口矿，因此，高炉煤气中HCl的含量也逐渐提高，势必加剧腐蚀和污染。

在这种背景下，仍然采用湿法脱除煤气中的HCl和其它酸性气体显然有悖于关于节水节能政策的倡导，因此，选择半干法或干法脱除高炉煤气所含HCl及其它酸性气体是大势所趋。而且，采用湿法脱除高炉煤气中酸性气体的喷湿点布置在除尘器和余压发电之后的净煤气管道和反应器，喷湿点之前的高炉煤气中酸性气体依然对设备和管道构成腐蚀威胁，TRT叶片结垢问题仍然无法排除。采用半干法或干法则可将吸收反应位置前置到高炉荒煤气管道系统，解决湿法无法克服的上述问题。

国内已有企业采用半干法替代湿法工艺进行烧结烟气脱硫，是一项比较成熟的技术。但是大高炉由湿法除尘到干法除尘尚处于一个工艺转变的过渡期，对高炉煤气中HCl等酸性气体的存在、来源及其腐蚀性危害认识不充分，针对高炉干法除尘煤气中HCl及其它酸性气体的去除处于探索阶段，且以湿法为主。另外，钢铁企业尚未建立HCl的排放标准，缺乏执行环保监测和控制的依据，一定程度上削弱了企业进行相关研究与投资应用的推动力。迄今为止，尚无采用半干法脱除高炉煤气所含HCl及其它酸性气体的公开报导。

发明内容

为了解决现有技术的不足，本发明提供一种半干法脱除高炉煤气中酸性气体的方法，使用该方法能了脱除高炉煤气所含HCl及其它酸性气体，抑制煤气管路系统的腐蚀与结垢，减少污染物的排放。

将半干法烧结烟气脱硫的方法用于高炉煤气所含HCl及其它酸性气体的去除并非简单移植。采用半干法脱除高炉煤气所含HCl及其它酸性气体需要克服以下技术问题：(1)半干法脱除高炉煤气中酸性气体工艺必须与现有的干法除尘装置组合为有机整体，既不影响除尘又要保证酸性气体的有效脱除；(2)高炉荒煤气高压、可燃且有毒性，碱性干粉吸收剂需采用氮气而非空气输送，既要有足够的压力，又要保证很好的密封性，防止煤气泄漏；(3)高炉荒煤气含尘量大，要最大限度减小含尘对碱性干粉的吸湿与吸收反应的不利影响。

本发明所采用的技术方案是，采用以下步骤：(a)将一定粒径要求的碱性干粉增湿后以气力输送方式投加入高炉煤气下降管，以高炉煤气下降管作为碱性粉剂与煤气所含酸性气体的第一反应器；(b)碱性干粉随高炉煤气从下降管顺流进入重力除尘器，与重力除尘器上部水雾化系统产生的雾化水接触润湿干粉表面，发生反应吸收煤气中的酸性气体，即以重力除尘器为脱除酸性气体的第二反应器；(c)高温高炉煤气快速蒸发粉粒中所含水份，干粉随煤气进入布袋除尘系统被收集，并得到净化后的高炉煤气。

在步骤(a)中碱性干粉为Ca(OH)₂和Mg(OH)₂的混合物，粒度小于0.074μm，其中Mg(OH)₂所占的质量百分数为20％～40％。碱性干粉首先用3～4％的水在增湿机中进行预增湿和均匀混合。

在步骤(b)所述的重力除尘器入口和出口分别安装煤气温度在线测量装置，通过煤气温度变化调整雾化水量，雾化水量的控制应使重力除尘器管壁不发生粘壁、碱性粉剂和粉尘不发生团聚而降低酸性气体脱除效率。

在步骤(b)所述的重力除尘器入口和出口分别安装酸性气体浓度在线监测仪，通过酸性气体浓度变化调整碱性干粉的投入量。

酸性气体包括氯化氢、氟化氢、硫化氢和二氧化硫。

本发明的有益效果是：(1)既可以除尘，又可脱除高炉煤气所含的酸性气体；(2)在布袋除尘器之前即完成酸性气体的脱除，从根本上防治干法除尘系统、煤气管网系统以及下游用户的被腐蚀，同时可解决TRT的叶片结垢问题；(3)减少了污染物排放，有利于环境保护；(4)不需要为酸性气体的脱除另建反应塔，直接利用重力除尘器作为主反应场所；(5)当高炉煤气温度过高时，重力除尘器内雾化系统可同时配合炉顶打水对高炉煤气起到降温作用。

附图说明：

下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步说明。

图1为本发明具体实施方式的工艺流程图。

图中1、高炉煤气下降管，2、干粉预增湿与干粉投加区，3、重力除尘器，4、水雾化系统，5、布袋除尘系统，6、余压发电装置，7、煤气管网。

具体实施方式

如图1所示，本发明将粒径小于200目的Ca(OH)₂/Mg(OH)₂碱性干粉在增湿机中进行加水预增湿并混匀，加入水量为碱性干粉量的3～4％，其中Mg(OH)₂主要起分散剂作用，目的是为了防止Ca(OH)₂粉体颗粒在混合、增湿过程中的团聚，同时也可替代Ca(OH)₂起吸收剂作用。碱性干粉中Mg(OH)₂的质量百分数在20％～40％之间，Mg(OH)₂含量低将影响碱性干粉的分散性能，Mg(OH)₂含量过高则会降低酸性气体脱除效率。混匀后的碱性粉剂由增湿机卸出进入以高压氮气为介质的气力输送系统，由喷管投加到高炉煤气下降管1中，在下降管中碱性粉剂与高炉煤气第一次接触，并与煤气所含酸性气体发生反应，酸性气体包括氯化氢、氟化氢、硫化氢和二氧化硫，因而将下降管作为脱除煤气中酸性气体的第一反应器。然后，下降管中的碱性粉剂随煤气流运动顺流进入重力除尘器3；重力除尘器顶部配置水雾化系统4，高炉煤气及碱性粉剂与雾化水相互接触，使碱性干粉表面湿润，酸性气体同时湿润，附着并与润湿的碱性干粉发生反应，生成钙/镁盐；反应后的粉状颗粒在重力除尘器3即被高炉煤气的余热干燥，随煤气流进入布袋除尘系统5，粉尘被布袋除尘器收集，净化后的高炉煤气再经TRT余压发电装置6后进入煤气管网7系统。

本发明实施方式合理利用了高炉煤气下降管1和重力除尘器2这两个场所以及干法除尘系统，因此在工艺配置上只需增加新粉投加系统和雾化系统。新粉投加系统包括粉剂预增湿和以氮气为载气的气力输送系统。粉剂增湿机采用雾化加水，通过双卧式螺旋搅拌促使粉体进行螺旋反向运动和沿圆周周向运动，实现粉体的增湿、均匀混合，并可控制粉体的团聚，防止粉体的比表面积减小而影响反应速率。粉料在煤气下降管完成一次脱除反应后进入重力除尘器，重力除尘器具有较大的直径，可使煤气流速降低，从而增加了反应停留时间，提高酸性气体脱除效率，因此重力除尘器为酸性气体脱除的主要场所。重力除尘器顶部的雾化系统采用双流体喷嘴将水以细小雾滴形式均匀喷入，根据进出口煤气所含HCl的浓度控制碱性粉剂的投入量，根据进出口煤气温度的变化控制雾化水的喷入量。

本发明方法要求重力除尘器3内雾化水量应控制在某一最大限值内，防止碱性粉剂过湿造成相互之间的碰撞聚合、粘壁、沉降，并导致重力除尘器卸料口的堵塞。同时，要控制高炉煤气的温度在适当的范围之内，既要满足布袋除尘对煤气最高温度的限制条件，又要保证重力除尘器出口的煤气温度不低于120℃。煤气温度过高导致布袋寿命降低；煤气温度过低，不利于含湿粉尘的快速干燥而可能导致滤布板结。重力除尘器出口煤气的温度控制在120～180℃。重力除尘器进出口煤气的温降控制在10℃～20℃，以便减少能量损失。

某高炉在干法除尘系统运行的半年内，除尘系统和净煤气管道腐蚀严重，通过分析检测，认为高炉煤气中HCl的冷凝析出是导致腐蚀的主要原因。该高炉重力除尘前煤气温度160℃，高炉煤气流量为40万Nm³/h，经分析高炉煤气中HCl浓度为316mg/Nm³。采用Ca(OH)₂/Mg(OH)₂碱性干粉为吸收剂，根据高炉煤气的温度、流量和所含HCl浓度条件，对HCl的脱除进行了模拟研究。净化后HCl浓度为38mg/Nm³，HCl脱除率接近88％。按此脱除率，上述高炉应用半干法脱除HCl时，Ca(OH)₂/Mg(OH)₂碱性干粉消耗量为100～150kg/h，生成灰150～200kg/h，使布袋除尘灰提高杂质含量5～10％，可回收至烧结利用。

Claims

1.一种脱除高炉煤气中酸性气体的方法，其特征在于，采用以下步骤：

(a)将碱性干粉增湿后以气力输送方式投加入高炉煤气下降管(1)，以高炉煤气下降管(1)作为碱性粉剂与煤气所含酸性气体的第一反应器，所述的碱性干粉为Ca(OH)₂和Mg(OH)₂的混合物，粒度小于0.074μm，其中Mg(OH)₂所占的质量百分数为20％～40％；

(b)碱性干粉随高炉煤气从下降管顺流进入重力除尘器(3)，与重力除尘器上部水雾化系统(4)产生的雾化水接触润湿干粉表面，发生反应吸收煤气中的酸性气体，即以重力除尘器(3)为脱除酸性气体的第二反应器；

(c)高温高炉煤气快速蒸发粉粒中所含水份，干粉随煤气进入布袋除尘系统(5)被收集，并得到净化后的高炉煤气。

2.根据权利要求1所述的脱除高炉煤气中酸性气体的方法，其特征在于：步骤(a)中碱性干粉首先用3～4％的水在增湿机中进行预增湿和均匀混合。

3.根据权利要求1所述的脱除高炉煤气中酸性气体的方法，其特征在于：在步骤(b)所述的重力除尘器(3)入口和出口分别安装煤气温度在线测量装置，通过煤气温度变化调整雾化水量，雾化水量的控制应使重力除尘器管壁不发生粘壁、碱性粉剂和粉尘不发生团聚而降低酸性气体脱除效率。

4.根据权利要求1所述的脱除高炉煤气中酸性气体的方法，其特征在于：在步骤(b)所述的重力除尘器(3)入口和出口分别安装酸性气体浓度在线监测仪，通过酸性气体浓度变化调整碱性干粉的投入量。

5.根据权利要求1所述的脱除高炉煤气中酸性气体的方法，其特征在于：所述的酸性气体包括氯化氢、氟化氢、硫化氢和二氧化硫。