北極星大氣網訊:摘要： 通過吸附劑吸收高爐煤氣中的水分,增加高爐煤氣熱值,從而提高熱風爐的風溫,用熱風爐煙氣加熱吸附劑使其脫附,實現吸附劑循環使用.通過理論分析得出,該方法可提高風溫40～80℃,使高爐燃料比減少4～6 kgce/t鐵.
1 高爐煤氣水分問題概述
幹法除塵串聯餘壓透平發電（TRT）系統，因其發電量高、除塵效率高、節水、節電等優點顯著，目前已經發展成鋼鐵企業高爐煤氣餘能回收的首選流程。然而幹法除塵系統無法除掉高爐煤氣中的酸性氣體，TRT 出口靜煤氣管道腐蝕嚴重的問題逐漸在各大鋼廠顯露出來。大量研究表明，當高爐煤氣溫度低於露點溫度時，高爐煤氣中大量的Cl 離子溶於煤氣冷凝水造成酸露點腐蝕是靜煤氣管道腐蝕的主要原因。而幹煤氣中的Cl 離子幾乎沒有腐蝕性，所以控制好煤氣的露點溫度，使煤氣管道沒有冷凝水析出，可有效避免煤氣管道腐蝕問題。
張琰等人提出加保溫材料、蓋東興等人提出採用外加熱源[3]的辦法來提高高爐煤氣溫度的方法，避免煤氣管道結露腐蝕。但上述方法只能保證局部區域煤氣管道不結露，隨著煤氣傳輸，冷凝水還會在其他區域冷凝，造成管道結露腐蝕。
高爐煤氣中的水分不僅會造成煤氣管道結露腐蝕，還會降低煤氣熱值。同時煤氣燃燒過程中，水分會消耗大量的氣化潛熱與顯熱，過多的水分會造成燃燒器熄火。降低高爐煤氣含水量，使其露點溫度低於大氣常溫，可有效解決管道腐蝕問題，同時提高煤氣熱值[4]，提高熱風爐風溫[5]等，產生一系列的節能降耗作用。
2 高爐煤氣含溼量的計算及對煤氣熱值的影響
雖然我國大中型高爐多採用幹法布袋除塵，但隨著高爐噴煤量的增加，高爐煤氣的含溼量不斷增加，通過TRT 的降溫降壓後煤氣基本達到飽和狀態，飽和煤氣含溼量計算公式為：
de=804×P 汽（/ P-P 汽）
式中，de———工作狀態飽和氣體的含水量，g/m3；
P———煤氣絕對壓力，Pa；
P 汽———飽和水蒸汽分壓，Pa。
通過上式計算出，在不同溫度下、TRT 出口高爐煤氣達到飽和狀態時的含溼量如表1 所示。
假設通過溼法精除塵後的煤氣溫度為55 ℃，煤氣壓力為0.35 MPa（絕壓），則TRT 入口前含溼量為37.88 g/m3；假設通過TRT 煤氣溫度降到30 ℃，出口壓力同樣取0.118 MPa，則此時飽和煤氣含溼量為30.01 g/m3。
生產實踐表明高爐採用的原料含有較多水分或者噴煤量較大時，TRT 出口將有冷凝水析出，此時高爐煤氣溫度~55 ℃，達到飽和狀態。則由表1 可知，採用幹法除塵後高爐煤氣攜帶的水分反而比溼法除塵大，隨著TRT 後管路不斷降溫將有大量水分析出。
高爐煤氣攜帶大量水汽將帶來以下弊端：（1）降低了熱風爐風溫；由於攜帶水分的原因，使高爐煤氣的熱值降低，見表2；（2）水分的析出將使煤氣中攜帶的鹽溶解，尤其使用海運來的礦石，因為礦石輸運過程中混入大量氯離子，對管路造成嚴重腐蝕。
由表2 知，隨著煤氣含溼量的增加，煤氣熱值迅速下降，且露點溫度越高，下降越快，60 ℃的飽和煤氣的熱值是幹煤氣熱值的83.11%。
熱風爐的送風溫度等於拱頂溫度減去150 ℃，而拱頂溫度取決於煤氣的燃燒溫度，煤氣的燃燒溫度計算如下：
高爐鼓風溫度：t 風溫＝t-150。
假設煤氣預熱到200 ℃，空氣預熱到300 ℃，空氣過剩係數均取1.1，筆者分別計算了富氧率6%和不富氧兩種情況下，40~50~60 ℃的飽和狀態高爐煤氣脫溼後其可達到的熱風溫度，如圖1 所示。由圖1 可知，隨著脫溼率的增加，熱風爐送風溫度呈線性增加。
假設煤氣的飽和溫度分別為40 ℃、50 ℃和60℃，本文研究了不同的脫溼率下高爐熱風爐的送風溫度提升量，如圖2 所示。由圖2 可知，脫溼50%後，熱風爐送風溫度提高40~80 ℃不等，對於大噴煤或原料含水較多的高爐，通過煤氣脫溼將能有效提高熱風爐風溫。對於採用富氧的熱風爐，相同脫溼率的情況下，其風溫提高量更大。
高爐煤氣除溼對於提高煤氣的燃燒溫度具有重要作用，煤氣燃燒溫度的提高將直接提高高爐鼓風的溫度，研究表明：高爐鼓風溫度每提高100 ℃可降低焦比20~25 kg/tFe，同時可增產3%~5%，還可增加噴吹煤粉40~50 kg/tFe，達到降低煉鐵成本的目的。
3 熱風爐煙氣乾燥高爐煤氣除溼系統
筆者提出採用乾燥劑對高爐煤氣中的飽和水進行吸附，降低高爐煤氣的含水量，從根本上將煤氣露點溫度降至常溫以下，避免管道腐蝕的同時，提高高爐煤氣熱值，提高熱風爐風溫。乾燥劑選用13X 型分子篩（球狀，直徑3~5 mm）；可以順著隔板2 自由滾落。高爐熱風爐排放煙氣溫度在280~350 ℃，將之通過空氣預熱器之後溫度降為150 ℃左右，通常直接排放於大氣中而造成能源浪費。筆者提出利用熱風爐150 ℃左右的排煙對乾燥劑進行再生。其工藝系統如圖3。
本工藝系統由乾燥器、再生器、兩組輸送提升裝置和乾燥劑等組成。
從高爐來的已經淨化過的高爐煤氣從高爐煤氣入口進入乾燥器，與從上而下滾落的乾燥劑充分接觸，煤氣中的水分將被吸收；經乾燥的煤氣進入熱風爐燃燒，其燃燒產生的煙氣進入乾燥劑再生器，利用煙氣（約150 ℃）的餘熱使乾燥劑再生，重複使乾燥器的乾燥劑排料口通過一組輸送提升裝置連接至再生器的乾燥劑進料口，再生器的乾燥劑排料口通過另一組輸送提升裝置連接至乾燥器的乾燥劑進料口。
本系統設計除溼能力為針對煤氣不同含溼量，其脫溼能力在50%，根據圖2 可知，可提高高爐鼓風溫度40~80 ℃，降低高爐焦比約10 kg/tFe，使高爐綜合能耗降低約4~6 kgce/tFe。
該系統在脫溼的過程中，也會吸附煤氣中的某些鹽分，降低鹽分對管路的腐蝕。
4 結論
筆者討論了一種利用熱風爐煙氣間接乾燥高爐煤氣的工藝系統，不對高爐煤氣產生汙染，降低高爐煤氣的含水量與露點溫度。其優點如下：
（1）提高高爐煤氣熱值，從而提高熱風爐的送風溫度40~80 ℃。
（2）降低高爐的焦比約10 kg/tFe，節能效果4~6kgce/t 鐵。
（3）降低TRT 出口淨煤氣管道露點腐蝕。
北極星環保網聲明：此資訊系轉載自北極星環保網合作媒體或網際網路其它網站，北極星環保網登載此文出於傳遞更多信息之目的，並不意味著贊同其觀點或證實其描述。文章內容僅供參考。