CN101603107B - 脱除炼铁高炉干法除尘煤气中腐蚀物质的系统及其工艺 - Google Patents
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Abstract
一种脱除炼铁高炉干法除尘煤气中腐蚀物质的系统及其工艺，属于高炉除尘技术领域。包括NaOH碱液制备喷洒系统、软化水协助碱液喷洒系统、循环水系统、回用水补水喷洒系统、洗净塔、洗净塔填料层。NaOH碱液制备喷洒系统中碱液计量泵的出口管与软化水协助喷洒系统中软化水泵出口管相连接，加压后的碱液打到加压后的软化水中，通过管道输送到洗净塔内，在碱液与软化水共用喷头处喷洒到洗净塔内。优点在于，能够成功脱除煤气中腐蚀性极强的酸性物质NH4CL，提高煤气凝结水的pH值，降低煤气凝结水的含盐量和电导率，大大延缓煤气输送管网和煤气用户设施的腐蚀速度，保障钢铁生产的安全运行。
Description
技术领域
本发明属于高炉除尘技术领域，特别是提供了一种脱除炼铁高炉干法除尘煤气中腐蚀物质的系统及其工艺，用于脱除炼铁高炉干法除尘后煤气中含有的酸性腐蚀物质。
背景技术
随着世界钢铁冶金行业竞争的日益加剧，高炉煤气干法除尘这一节能降耗工艺技术在业内获得了前所未有的重视，国内外各大钢铁公司普遍开始推广应用，目前已经成为国家钢铁冶金协会明确提倡推广的节能降耗技术之一，正在为企业带来巨大的经济效益。然而，有利就有弊，与湿法除尘相比，目前国内外实施的干法除尘技术在节约宝贵的水资源，大大提高发电负荷的同时，却不能象湿法除尘一样成功脱除煤气中酸性腐蚀物质，煤气夹带的腐蚀物质会对管网和用户设施带来快速、严重的破坏，给煤气系统的安全稳定运行带来极大的威胁，多数情况下，干法除尘工艺投产2个月后，便明显出现腐蚀问题，半年后就会出现大面积泄漏，如果不采取有针对性的治理措施，不超两年，就会因为腐蚀问题造成高炉甚或是全钢铁厂停产，给企业带来不可估量的经济损失，这已经成为世界性难题。
发明内容
本发明的目的在于提供一种脱除炼铁高炉干法除尘煤气中腐蚀物质的系统及其工艺，脱除低温低压(压差发电(TRT)出口以后)煤气中NH4CL物质的技术，成功脱除干法除尘后高炉煤气中含有腐蚀性极强的酸性物质NH4CL，提高煤气凝结水的PH值，降低煤气凝结水的含盐量和电导率，大大延缓煤气输送管网和煤气用户设施的腐蚀速度，保障钢铁生产的安全运行。
为节约新水资源，本发明采用循环水补水、回用水补水均应来自本企业污水处理厂。
本发明通过分析干法除尘后煤气中腐蚀物质成分和腐蚀机理，发现造成腐蚀的物质是强酸弱碱盐NH4CL，NH4CL在温度较高的情况下以气态形式存在，在100℃时显著挥发，在337.8℃时分解成NH3分子和HCL分子，干法除尘布袋只能够过滤5um以上的灰尘颗粒，不能将其过滤下来，一般干法除尘后煤气温度为160-180℃，TRT发电出口温度为60-80℃，NH4CL物质在TRT发电之前以气体形式存在于煤气中，在TRT发电之后随着温度的降低，NH3和HCL结合成固体的NH4CL，此物质极易溶于水，随着煤气中凝结水的出现，CL盐溶于水，CL离子腐蚀管道上的不锈钢补偿器，酸性溶液腐蚀煤气设施。
本发明包括一套喷淋装置、向煤气中喷洒药剂(NaOH溶液)等核心内容。
本发明的系统包括NaOH碱液制备喷洒系统、软化水协助碱液喷洒系统、循环水系统、回用水补水喷洒系统、洗净塔、洗净塔填料层。
NaOH碱液制备喷洒系统中碱液计量泵的出口管与软化水协助喷洒系统中软化水泵出口管相连接，加压后的碱液打到加压后的软化水中，通过管道输送到洗净塔内，在碱液与软化水共用喷头处喷洒到洗净塔内。
除了NaOH碱液制备喷洒系统和软化水协助碱液喷洒系统之间通过管道连接在一起之外，它们与循环水系统、回用水系统之间相对并列，相互独立，各自运行起来后，循环水泵、回用水泵、分别将循环水、回用水通过管道打到洗净塔内，通过循环水喷头、回用水喷头，喷洒到塔内。
软化水泵、软化水补水管道、软化水井、循环水井、循环水泵、循环水外排水管道、回用水井、回用水泵、回用水补水管道集中布置在洗净塔外，碱液制备罐、碱液计量泵集中布置在洗净塔外。
洗净塔为钢材焊接制成的圆筒状装置，中下部设有煤气入口，与TRT出口煤气管道连接，顶部设有煤气出口，与厂区煤气管网连接，内部装有循环水喷头、回用水喷头、软化水及碱液喷头、填料层，洗净塔下部为锥形体，收集各种水后通过管道自流，送回循环水井。
NaOH碱液制备喷洒系统由碱液制备罐、碱液计量泵、碱液与软化水共用喷头组成，碱液制备罐、碱液计量泵、碱液与软化水共用喷头通过管道连接在一起。将纯度96％的固体NaOH在碱液制备罐中与软化水混匀，制成浓度20％的NaOH溶液，系统运行过程为碱液计量泵将20％的NaOH溶液从碱液罐中抽出，打入软化水管道；与软化水一起通过喷头14喷洒到洗净塔内，中和塔内流过的高炉煤气中酸性物质。
软化水协助碱液喷洒系统由软化水泵、软化水补水管道、软化水井及碱液与软化水共用喷头组成，软化水补水管道、软化水井、软化水泵、碱液与软化水共用喷头之间通过管道连接在一起。系统运行过程为软化水补水管道将软化水送到软化水井内，软化水泵将软化水加压后携带碱液通过喷头喷洒到洗净塔内，中和塔内流过的高炉煤气中酸性物质，软化水管道为软化水井补充水量。
循环水系统由循环水井、循环水泵、循环水喷头、循环水外排水管道组成，循环水井、循环水泵、循环水喷头、循环水外排水管道之间通过管道连接在一起。系统运行过程为循环水泵将循环水井中的循环水加压后通过喷头喷洒到洗净塔内，洗去高炉煤气中酸性物质，同时，循环水外排水管道将高含盐水外排一部分，从而将洗下来的酸性物质NH4CL排掉，降低循环水的含盐量。
回用水系统由回用水井、回用水泵、回用水喷头、回用水补水管道组成，回用水补水管道、回用水井、回用水泵、回用水喷头之间通过管道连接在一起。系统运行过程为回用水补水管道将回用水送到回用水井内，回用水泵将回用水加压后通过喷头11喷洒到洗净塔内，洗去高炉煤气中酸性物质，同时，为循环水系统补充水量。
洗净塔内三层喷头由下向上排列顺序为循环水喷头、回用水喷头、软化水与碱液喷头，把碱液喷头布置在最上层，可以避免高硬度水喷在碱液喷头上后，高硬度水中钙、镁离子在碱性环境下与煤气中的CO2反应生成碳酸盐堵塞碱液喷头。
本发明脱除炼铁高炉干法除尘煤气中腐蚀物质的工艺过程为：
碱罐16中制备好的20％浓度的碱液通过碱泵15打入软化水管道，软化水泵1将软化水井9内软化水加压后携带碱液通过喷头14喷洒到洗净塔12内，中和塔内流过的高炉煤气中酸性物质，提高煤气凝结水PH值，软化水管道3为软化水井9补充水量。
循环水泵7将循环水井6内的循环水加压后输送到循环水喷头10处喷洒到喷淋塔12内，洗去高炉煤气中酸性物质，同时，循环水外排水管道5将高含盐水外排一部分，从而将洗下来的酸性物质NH4CL排掉，降低循环水的含盐量。
回用水泵2将回用水井8中回用水加压后输送到回用水喷头11处喷洒到喷淋塔12内，既起到脱除酸性物质的作用，又起到补充循环水量的作用。
当高炉煤气自洗净塔入口进入洗净塔后，自下而上向顶部出口流动，流动过程中先被喷洒下来的循环水和回用水洗涤，再与碱液接触，煤气中酸性物质与碱液中和，从而提高了煤气凝结水PH值，当携带大量机械水分的煤气继续向上流动时，需要穿过布置在洗净塔最上层的填料层13，大部分的机械水被填料层脱除，落入塔底，从而减少了出塔后煤气的机械水含量，各种水落到塔底后，通过管道自流，送回循环水井6。
本发明专利技术中循环水井外排水管5定量外排高含盐水，排向本单位污水处理厂，回收再用，节约大量水资源。
本发明的优点在于：
能够成功脱除煤气中腐蚀性极强的酸性物质NH4CL，提高煤气凝结水的PH值，降低煤气凝结水的含盐量和电导率，大大延缓煤气输送管网和煤气用户设施的腐蚀速度，保障钢铁生产的安全运行。
在TRT发电后的低温、低压区洗涤脱除腐蚀物质，丝毫不降低发电量。
在煤气进入厂区主管网前集中、快速、高效去除腐蚀物质，不会给主管网和用户造成任何影响。
在低温区喷淋，且喷淋水循环使用，补充水来自本单位污水处理厂，补充水量小，用水成本非常低，既收到了和湿法除尘一样去除腐蚀物质的作用，又大大节约了用水成本，是对干法除尘技术的完美补充。
碱液浓度、喷洒碱液量、喷淋回用水量均可调，技术实施简单易行，灵活可靠。
三层喷头由下及上排列顺序为循环水、回用水、碱液，把碱液喷头布置在最上层，可以避免高硬度水喷在碱液喷头上后，高硬度水中钙、镁离子在碱性环境下与煤气中的CO2反应生成碳酸盐堵塞碱液喷头。
在喷淋塔内最上层布置填料层可以有效脱除煤气夹带机械水含量，减少后续管网凝结水量，进一步消减腐蚀强度。
如果单用碱液制备喷洒系统，虽然能够中和酸性物质，提高煤气凝结水PH值，但不能脱除煤气凝结水中CI-，如果只用循环水、回用水洗涤系统，要想达到中和酸性物质提高煤气凝结水PH值的效果，必须大量用水，恢复到湿法除尘用水程度，本发明系统及其工艺的应用，既起到了脱除酸性物质，提高PH值，降低腐蚀程度的作用，又可以节约大量水资源。
本发明找到了攻克腐蚀难题的钥匙，效果明显，大大延缓了腐蚀速度，保证了煤气除尘及后续各道工序设施的安全运行，保障了高炉的稳顺生产，保障了TRT发电效率，系统制作、安装简单易行。
附图说明
图1为本发明脱除炼铁高炉干法除尘煤气中腐蚀物质的系统及其工艺示意图。其中，软化水泵1、回用水泵2、软化水井补水管3、回用水井补水管4、循环水井外排水管5、循环水井6、循环水泵7、回用水井8、软化水井9、循环水喷头10、回用水喷头11、喷淋塔12、塔内脱水填料层13、碱液喷头14、碱泵15、碱罐16。
具体实施方式
下面结合附图1对本专利发明做进一步详细的说明：本专利发明的具体实施方式如下：
如图1所示：
将纯度96％以上的固体NaOH和软化水在碱罐16中制备成浓度20％的碱液，通过碱泵15打入软化水管道，软化水泵1将软化水井9内软化水加压后携带碱液通过喷头14喷洒到洗净塔12内，碱液起到中和塔内流过的高炉煤气中酸性物质，提高煤气凝结水PH值，降低煤气凝结水的酸性，降低腐蚀强度的作用，软化水系统起到协助喷洒、改善雾化效果和补水的作用，软化水管道3为软化水井9补充水量。
循环水泵7将循环水井6内的循环水加压后输送到循环水喷头10处喷洒到喷淋塔12内，洗去高炉煤气中酸性物质，同时，循环水外排水管道5将高含盐水外排一部分，从而将洗下来的酸性物质NH4CL排掉，起到脱除腐蚀物质的作用。
回用水泵2将回用水井8中回用水加压后输送到回用水喷头11处喷洒到喷淋塔12内，既起到脱除酸性物质NH4CL的作用，又起到补充循环水量的作用。
当高炉煤气自洗净塔入口进入洗净塔后，自下而上向顶部出口流动，流动过程中先被喷洒下来的循环水和回用水洗涤，再与碱液接触，煤气中酸性物质与碱液中和，从而提高了煤气凝结水PH值，当携带大量机械水分的煤气继续向上流动时，需要穿过布置在洗净塔最上层的填料层13，大部分的机械水被填料层脱除，落入塔底，从而减少了出塔后煤气的机械水含量，各种水落到塔底后，通过管道自流，送回循环水井6。
本发明专利中循环水井外排水管5定量外排高含盐水，排向本单位污水处理厂回收再用，节约大量水资源。
为保证碱液的雾化喷洒效果，协助碱液喷洒必须使用软化水，以防喷洒过程中生成CaCO3堵塞碱液喷头14。
Claims (2)
1.一种脱除炼铁高炉干法除尘煤气中腐蚀物质的系统，包括NaOH碱液制备喷洒系统、软化水协助碱液喷洒系统、循环水系统、回用水系统、洗净塔、洗净塔填料层；其特征在于，NaOH碱液制备喷洒系统中碱液计量泵(15)的出口管与软化水协助碱液喷洒系统中软化水泵(1)出口管相连接，加压后的碱液打到加压后的软化水中，通过管道输送到洗净塔(12)内，在碱液与软化水共用喷头(14)处喷洒到洗净塔(12)内；
NaOH碱液制备喷洒系统和软化水协助碱液喷洒系统之间通过管道连接在一起，它们与循环水系统、回用水系统之间相对并列，相互独立，各自运行起来后，循环水泵(7)、回用水泵(2)分别将循环水、回用水通过管道打到洗净塔(12)内，通过循环水喷头(10)、回用水喷头(11)喷洒到洗净塔内；
软化水泵(1)、软化水补水管道(3)、软化水井(9)、循环水井(6)、循环水泵(7)、循环水外排水管道(5)、回用水井(8)、回用水泵(2)、回用水补水管道(4)集中布置在洗净塔(12)外，碱液制备罐(16)、碱液计量泵(15)集中布置在洗净塔(12)外；
洗净塔(12)为钢材焊接制成的圆筒状装置，中下部设有煤气入口，与TRT出口煤气管道连接，顶部设有煤气出口，与厂区煤气管网连接，内部装有循环水喷头(10)、回用水喷头(11)、碱液与软化水共用喷头(14)、洗净塔填料层(13)，洗净塔下部为锥形体，收集各种水后通过管道自流，送回循环水井(6)；
NaOH碱液制备喷洒系统由碱液制备罐(16)、碱液计量泵(15)、碱液与软化水共用喷头(14)组成，碱液制备罐(16)、碱液计量泵(15)、碱液与软化水共用喷头(14)通过管道连接在一起；将纯度96％的固体NaOH在碱液制备罐中与软化水混匀，制成浓度20％的NaOH溶液，系统运行过程为碱液计量泵将20％的NaOH溶液从碱液制备罐中抽出，打入软化水管道，与软化水一起通过碱液与软化水共用喷头(14)喷洒到洗净塔内，中和塔内流过的高炉煤气中酸性物质；
软化水协助碱液喷洒系统由软化水泵(1)、软化水补水管道(3)、软化水井(9)及碱液与软化水共用喷头(14)组成，软化水补水管道(3)、软化水井(9)、软化水泵(1)、碱液与软化水共用喷头(14)之间通过管道连接在一起；系统运行过程为软化水补水管道(3)将软化水送到软化水井(9)内，软化水泵(1)将软化水加压后携带碱液通过碱液与软化水共用喷头(14)喷洒到洗净塔(12)内，中和塔内流过的高炉煤气中酸性物质，软化水补水管道(3)为软化水井(9)补充水量；
循环水系统由循环水井(6)、循环水泵(7)、循环水喷头(10)、循环水外排水管道(5)组成，循环水井(6)、循环水泵(7)、循环水喷头(10)、循环水外排水管道(5)之间通过管道连接在一起；系统运行过程为循环水泵(7)将循环水井(6)中的循环水加压后通过循环水喷头(10)喷洒到洗净塔(12)内，洗去高炉煤气中酸性物 质，同时，循环水外排水管道(5)将高含盐水外排一部分，从而将洗下来的酸性物质NH4Cl排掉，降低循环水的含盐量；
回用水系统由回用水井(8)、回用水泵(2)、回用水喷头(11)、回用水补水管道(4)组成，回用水补水管道(4)、回用水井(8)、回用水泵(2)、回用水喷头(11)之间通过管道连接在一起；系统运行过程为回用水补水管道(4)将回用水送到回用水井(8)内，回用水泵(2)将回用水加压后通过回用水喷头(11)喷洒到洗净塔(12)内，洗去高炉煤气中酸性物质，同时，为循环水系统补充水量；
洗净塔(12)内三层喷头由下向上排列顺序为循环水喷头(10)、回用水喷头(11)、碱液与软化水共用喷头(14)，把碱液与软化水共用喷头布置在最上层，避免高硬度水喷在碱液与软化水共用喷头上后，高硬度水中钙、镁离子在碱性环境下与煤气中的CO2反应生成碳酸盐堵塞碱液与软化水共用喷头。
2.一种采用权利要求1所述系统脱除炼铁高炉干法除尘煤气中腐蚀物质的工艺，其特征在于，将纯度96％的固体NaOH在碱液制备罐中与软化水混匀，制成浓度20％的NaOH溶液，系统运行过程为碱液计量泵将20％的NaOH溶液从碱液制备罐中抽出，打入软化水管道，与软化水一起通过碱液与软化水共用喷头(14)喷洒到洗净塔内，中和塔内流过的高炉煤气中酸性物质；软化水泵(1)将软化水井(9)内软化水加压后携带碱液通过碱液与软化水共用喷头(14)喷洒到洗净塔(12)内中和塔内流过的高炉煤气中酸性物质，提高煤气凝结水pH值，软化水补水管道(3)为软化水井(9)补充水量；
循环水泵(7)将循环水井(6)内的循环水加压后输送到循环水喷头(10)处喷洒到洗净塔(12)内，洗去高炉煤气中酸性物质，同时，循环水外排水管道(5)将高含盐水外排一部分，从而将洗下来的酸性物质NH4Cl排掉，降低循环水的含盐量；
回用水泵(2)将回用水井(8)中回用水加压后输送到回用水喷头(11)处喷洒到洗净塔(12)内，既起到脱除酸性物质的作用，又起到补充循环水量的作用。
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