BKDCL高炉煤气干法脱氯成套技术

一、技术研发背景
        随着钢铁企业的不断发展，高炉冶炼强度、降低高炉冶炼成本技术的广泛应用，如高炉富氧喷煤技术、烧结矿喷洒CaCl2溶液技术等，导致高炉煤气中酸性气体(HCl、HF、HCN、SO₂等)含量越来越高。有文献报道，宝钢1#高炉经重力除尘后HCl为153.307mg/m3，经布袋除尘后HCl的浓度为110.324 mg/m³。

       近年来高炉煤气干法除尘系统在大高炉上推广普及，在设计之初缺乏对煤气中HCl气体及其他酸性气体危害的考量。HCl气体是活性极强的气态腐蚀介质。高温下HCl和Fe、FeO、Fe₃O₄和Fe₂O₃发生一系列化学反应，进而导致金属表面保护膜遭到破坏，加大了气态腐蚀介质O2、SOX和HCl等向基体界面的传递速率而直接影响腐蚀基体金属。在TRT之后随着煤气温度逐渐降低，高炉煤气中水蒸气冷凝析出并溶解HCl形成酸性溶液，对管壁、排水器等设施产生酸化学腐蚀，由于Cl-的存在对不锈钢材质的部件同样也造成腐蚀。
       煤气中高浓度HCl导致运行过导致多家钢铁企业的煤气管道系统出现不同程度的腐蚀，布袋除尘器内壁、TRT叶片出现结垢现象等。山西某钢铁企业3#高炉在投用仅两个月后喷雾降温后管道与煤气主管道并网的三通处就发生了腐蚀穿孔泄露事故，经检查该处管道壁厚由10mm腐蚀到2~3mm左右。河南某钢铁公司高炉干法除尘管道系统再投产使用3年后发生10余次因氯离子腐蚀而引起的泄漏事故，其中多个不锈钢波纹补偿器先后频繁发生泄漏事故。上海某钢铁公司1#高炉大修后，将除尘系统改为布袋除尘，尽管借鉴其他钢铁企业的经验在设计中采取了多项预防措施，但部分管道和波纹补偿器还是高炉投运后2个雨雾出现了腐蚀穿孔或开裂泄漏事故。2019年河北某钢铁公司对2#高炉TRT叶片表面白色结晶物进行分析，证明结晶物为NH4Cl，半个月叶片表面结晶厚度增加10~15mm，局部位置结晶物掉落导致叶片受力不均而产生震动，严重影响了TRT的正常运行。

       高炉煤气管网和补偿器腐蚀、TRT叶片结晶给钢厂带来很大安全运行隐患和经济损失，同时结合目前整个高炉煤气精脱硫工艺而言，高炉煤气脱氯势在必行。
       近些年国家及地方政策鼓励钢铁企业实施高炉煤气精脱硫，部分企业在TRT后端设置了脱硫（脱酸）反应器，TRT后煤气中氯离子被脱硫（脱酸）装置捕集，后续管网酸腐蚀得到了一定程度的缓解。但TRT之前补偿器腐蚀、除尘器内壁结晶、TRT叶片结晶等问题依旧未得到解决。                     

二、技术简介
       经过BKDCL高炉煤气前端脱氯技术由北京北科环境工程有限公司联合北京科技大学历时3年自主研发，综合现有传统固定床脱氯、酸碱中和、冷凝除湿等现有技术优点，重塑脱氯机制并发明改性适用于高炉煤气气氛下的专用脱氯剂，以简洁的工艺流程和简便的操作，实现煤气高效脱氯。

       该成套技术由干法脱氯工艺技术，关键核心设备制备技术，高效脱氯剂制备技术，复杂环境下氯的检测技术等一系列关键核心技术组成。目前该技术已完成实验室研究、中试试验和工业示范项目建设，工程应用效果优异，成为行业首创，围绕该技术北科环境公司已经申请专利3项，授权发明专利2项，实用新型专利1项。

三、关键核心技术             

    （一）、核心技术之工艺技术
干法脱氯工艺技术采用粉末脱氯剂，脱氯系统开启时，在高压氮气的作用下脱氯剂从储罐稀相输送至高炉布袋除尘器前段强紊流区域的煤气管道，脱氯剂与煤气迅速充分混合，在高温下脱氯剂迅速被激活，其比表面积进一步增大，悬浮在气流中与荒煤气充分接触1~6秒，发生化学反应。脱氯剂以及反应后的副产物均粒径100~800目，被布袋拦截捕集，进一步延长反应停留时间，实现脱氯剂的高效利用。脱氯剂的喷入量、喷吹压力与HCl光谱检测仪反馈数据实时联动调节。

    （二）、核心技术之关键核心设备
采用正压稀相输送系统，气源为高压氮气，经正压锁气均压后，利用变频旋转给料机匀速供料至煤气管道内。罐体之间采用气动圆顶阀进行密封，阀门开关过程中球顶和阀体无任何接触，避免了磨损，大大延长了阀门的使用寿命，也确保了气力喷吹系统的可靠性。

     某钢铁企业2#高炉煤气前端脱氯示范工程项目于2022年7月立项，10月开始建设，11月底建成并完成调试，现已稳定运行数月。系统设计参数如表3-1所示：

表3-1某钢铁企业高炉前端脱氯设计基本参数

     分别检测2#高炉煤气中氯离子浓度及布袋除尘器除尘灰中氯离子含量，氯离子浓度多分布在100mg/m3～150mg/m3范围内，个别时期浓度较低约75mg/m3～95mg/m3。当喷吹脱氯剂后，脱氯效率大于90%。项目运行情况如图3-1所示：

图3-1

五、工技术经济分析程    

       BKDCl脱氯工艺与其他工艺技术的优势对比如表4-1所示：

表4-1脱氯工艺对比