高爐煤氣化除塵生產(chǎn)工藝的應(yīng)用

高爐煤氣化除塵生產(chǎn)工藝的應(yīng)用

1高爐布丁除塵工藝隨著環(huán)保意識(shí)的增強(qiáng)，人們對(duì)水資源的利用越來(lái)越重視。冶金行業(yè)作為水力資源的耗能大戶(hù),如何減少對(duì)水資源的污染和消耗實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展,是一個(gè)十分重要的問(wèn)題。近幾年來(lái)為降低水的消耗,布袋除塵工藝在高爐煤氣除塵系統(tǒng)中開(kāi)始普遍被應(yīng)用。布袋除塵生產(chǎn)工藝具有除塵效率高、凈化煤氣含塵量低并可充分利用煤氣顯熱、TRT發(fā)電量高、基本不消耗水等諸多優(yōu)點(diǎn)。尤其是在我國(guó)北方城市大多嚴(yán)重缺水,因此布袋除塵工藝具有廣闊的應(yīng)用前景,但在實(shí)際生產(chǎn)運(yùn)行過(guò)程中也存在一些問(wèn)題。2氯鹽色物質(zhì)的檢查自1996年邯鋼開(kāi)始將1#、2#、6#三座300m3級(jí)高爐改造為干式布袋除塵生產(chǎn)工藝后,對(duì)布袋除塵箱體內(nèi)更換布袋時(shí)發(fā)現(xiàn)箱體的人孔進(jìn)出口、管道、閥門(mén)等處均有大量的白色物質(zhì)的存在,經(jīng)取樣化驗(yàn)50%左右的物質(zhì)為氯鹽成分,其余為灰份。當(dāng)時(shí)由于布袋除塵生產(chǎn)工藝在我廠(chǎng)剛剛被應(yīng)用,且也沒(méi)有對(duì)設(shè)備、管道等產(chǎn)生任何影響,因此并沒(méi)有對(duì)此引起高度重視,直至2005年的8~9月份布袋除塵的膨脹器、閥門(mén)、送焦化廠(chǎng)的DN1400管道以及焦化廠(chǎng)1#、2#焦?fàn)t的廢氣盤(pán)中出現(xiàn)了大量的晶體物質(zhì),此物質(zhì)不僅造成煤氣管道出現(xiàn)堵塞,同時(shí)還對(duì)焦?fàn)t的蓄熱室造成部分堵塞,對(duì)焦?fàn)t的正常生產(chǎn)和使用壽命造成影響,氯化物來(lái)源何處,如何消除氯鹽對(duì)生產(chǎn)帶來(lái)的影響已經(jīng)成為制約布袋除塵工藝進(jìn)一步推廣的問(wèn)題。3氯鹽的起源及其危害3.1氯鹽的存在溫度綜合以前布袋檢修時(shí)的情況分析,在煤氣溫度較高的荒煤氣管道中不存在此種物質(zhì),布袋除塵只能夠過(guò)濾5μ以上的灰塵顆粒,在溫度較高的情況下氯鹽以氣態(tài)形式存在。此物質(zhì)極易溶于水,經(jīng)過(guò)化驗(yàn)表明主要成分為NH4Cl,該物質(zhì)與灰塵結(jié)合在一起,干燥后形成固體混合物,堵塞管道和燒嘴影響用戶(hù)正常使用煤氣。由于NH4Cl極易溶于水,在濕法除塵工藝中,煤氣中氯鹽全部溶解在洗滌水中,經(jīng)過(guò)濕法除塵的凈煤氣沒(méi)有氯鹽存在,所以在濕法除塵中沒(méi)有氯鹽積存在管道內(nèi)和堵塞用戶(hù)燒嘴的現(xiàn)象發(fā)生。3.2高爐生產(chǎn)所需要的原料組成從生產(chǎn)工藝流程來(lái)看NH4Cl來(lái)源于荒煤氣中,在高爐冶煉的過(guò)程中,為提高燒結(jié)礦指標(biāo),在燒結(jié)礦中加入了2%(重量百分比)左右的CaCl2物質(zhì)。另外受原料供應(yīng)的影響,高爐生產(chǎn)所需要的原料中進(jìn)口礦占了很大比例,這些進(jìn)口礦利用海水進(jìn)行選礦,又增加了原料中氯鹽的含量。高爐生產(chǎn)過(guò)程中為降低焦比噴吹部分煙煤,在冶煉過(guò)程中會(huì)有氯化氨生成。該氯鹽在100℃時(shí)顯著揮發(fā),在337.8℃時(shí)分解成NH3分子和HCl分子,以氣體形式存在于煤氣中,布袋除塵設(shè)備不能將其過(guò)濾下來(lái),隨著煤氣溫度的不斷降低煤氣中的NH3和HCl結(jié)合成NH4Cl固體,與部分小于5μ的灰塵顆粒形成混合物積存在管道中,這就是布袋除塵煤氣管道末端容易被堵塞的原因。3.3氯鹽的大量有害3.3.1管道出現(xiàn)晶體物質(zhì)隨著氯鹽在管道末端的不斷積累,管道的輸送煤氣的能力不斷下降,最終由于管網(wǎng)煤氣壓力降低影響用戶(hù)的使用。我廠(chǎng)送焦化的DN1400管道在1#、2#焦?fàn)t廢氣盤(pán)中出現(xiàn)了大量的晶體物質(zhì),影響焦?fàn)t的正常換氣。由于時(shí)間較長(zhǎng)還對(duì)焦?fàn)t的蓄熱室造成部分堵塞,降低了換熱效果。3.3.2nh4cl的計(jì)量治療法為消除煤氣溫度對(duì)管網(wǎng)系統(tǒng)帶來(lái)的影響,煤氣管網(wǎng)中通常使用補(bǔ)償器來(lái)消除管道之間的應(yīng)力。補(bǔ)償器通常采用不銹鋼材質(zhì),在煤氣管網(wǎng)中屬于最薄弱的環(huán)節(jié)。隨著煤氣溫度逐漸降低后會(huì)有大量冷凝水被析出,氯鹽溶于水中后,氯離子會(huì)腐蝕不銹鋼補(bǔ)償器,造成煤氣泄漏事故的發(fā)生,并且當(dāng)補(bǔ)償器泄漏煤氣后處理起來(lái)相當(dāng)困難。再有NH4Cl屬?gòu)?qiáng)酸弱堿鹽,溶于水后形成酸性溶液對(duì)煤氣管道造成腐蝕,降低了煤氣管道的強(qiáng)度和使用壽命。我廠(chǎng)曾對(duì)析出的冷凝水進(jìn)行取樣化驗(yàn),其結(jié)果表明氯鹽的存在對(duì)煤氣管道的使用壽命帶來(lái)了不利的影響。4積灰沖洗的質(zhì)量控制為減少管道當(dāng)中沉積的氯鹽成份,確保煤氣用戶(hù)不受影響,我們采取了對(duì)管道進(jìn)行沖洗的技術(shù)。具體方案如下:(1)用溫差法逐段查明管道的氯鹽和灰塵化合物的沉積情況。該管道內(nèi)的煤氣溫度非冬季為100~180℃,冬季為70~150℃。通過(guò)用紅外線(xiàn)測(cè)溫儀在管道某處上下左右四點(diǎn)測(cè)溫,計(jì)算出溫差;管道底部與下部?jī)蓚?cè)與上部的溫差越大,說(shuō)明該部積灰越多。用此方法對(duì)管道全線(xiàn)各點(diǎn)進(jìn)行積灰情況的判斷。(2)對(duì)管道積灰厚的部位,帶壓開(kāi)孔安裝沖洗噴嘴,并利用其后(按氣流方向)的管道排水器進(jìn)行定量排污或連續(xù)排污。(3)根據(jù)管道積灰部位積灰量的不同,確定沖洗水量、水壓、采用噴射沖洗或霧化沖洗的不同方法。在沖洗前振動(dòng)管道外壁,使附著在管道內(nèi)壁上部及兩側(cè)的粉塵脫落至管底。對(duì)水平管段主要采用霧化沖洗方法,使管道內(nèi)隨氣流漂浮起的干灰濕潤(rùn)后沉落在管底,然后再通過(guò)管道內(nèi)底部的水流沖至管道的排水器處排出管外。對(duì)管道上揚(yáng)的拐點(diǎn)處的積灰采用高壓水大水量的噴射沖洗法,由于上揚(yáng)拐點(diǎn)氣流與水流呈反方向運(yùn)動(dòng),此時(shí)利用拐點(diǎn)前的煤氣排水器將其內(nèi)的粉塵水排出管外,同時(shí)將噴射沖洗時(shí)產(chǎn)生的隨氣流帶走的霧化水濕潤(rùn)后的漂浮粉塵落入管底,通過(guò)其后的排水器排出管道外。(4)根據(jù)管道內(nèi)200mm高的積水量與管道支架間距,核定加裝臨時(shí)支架的部位及數(shù)量。確保管道不因負(fù)載過(guò)重而被壓斷。(5)化驗(yàn)跟蹤。邊沖洗邊取煤氣樣本化驗(yàn)含塵量,及時(shí)掌握沖洗效果。(6)沖洗完畢后,對(duì)管道進(jìn)行再測(cè)溫,確認(rèn)是否沖洗達(dá)到預(yù)期效果,如果管壁四周溫度基本相同,說(shuō)明管道積灰沖洗干凈,反之若底部或下部?jī)蓚?cè)溫度低,上部溫度高,則說(shuō)明沖洗的不干凈,再按上述方法進(jìn)行沖洗。(7)沖洗要求:采用DN20水管及噴嘴進(jìn)行沖洗,緊靠1#、2#焦?fàn)t西側(cè)的管道排水器閥門(mén)保持敞開(kāi),確保沖洗時(shí)管道內(nèi)的積水不得進(jìn)入焦?fàn)t燃燒室,以免影響焦?fàn)t的正常生產(chǎn)與安全。5采用沖洗的方法來(lái)排除氯鹽從目前我廠(chǎng)對(duì)DN1400管道采取水沖洗的方法來(lái)看,具有明顯的除氯效果。在不影響用戶(hù)正常生產(chǎn)的情況下,管道中多年積存的氯鹽溶于水后隨排水器排除管道,緩解了氯離子對(duì)管道和補(bǔ)償器的腐蝕,但這種做法存在一定缺陷:第一、在鹽灰混合物積存較多的位置,氯鹽溶于水后不能及時(shí)排出,形成的鹽酸會(huì)對(duì)管道內(nèi)壁造成腐蝕,長(zhǎng)期沖洗會(huì)影響管道和補(bǔ)償器的使用壽命;第二、沖洗管道過(guò)程中要嚴(yán)格控制水位高度,防止造成管道載荷過(guò)大被壓斷的安全事故。再有采用沖洗的方法不能從根本上解決布袋除塵煤氣當(dāng)中存在氯鹽的問(wèn)題,如果在布袋除塵管道的出口位置安裝一套洗滌系統(tǒng),將可以大大緩解氯離子對(duì)煤氣管道產(chǎn)