由于国内部分钢厂在冶炼过程中采用进口矿、使用含CaCl2的烧结助剂等原因，其高炉煤气中出现了以HCl为主的酸性成分。而目前国内高炉广泛采用的干法除尘工艺并不能有效去除高炉煤气中所含的HCl等酸性气体，导致后续煤气管道及其附属设备出现腐蚀失效的问题，形成煤气泄漏隐患。这已经成为高炉煤气干法除尘技术推广和应用中最突出的矛盾。本文提出了新型的高炉煤气干式除酸技术，可以全面解决包括TRT（高炉煤气余压透平发电装置）在内的所有设备及用户管网的腐蚀和积盐问题。技术特点和经济性分析表明，与湿法喷淋技术相比，干式除酸技术的除酸效果更好，并最大限度地保留了煤气热值，具有良好的经济性和应用价值。
净化技术一览
除钢铁行业外，相近行业如石化、煤气化、垃圾焚烧等都出现了因工业气体中含HCl等酸性气体而造成工业设备或管路腐蚀，影响工艺顺行的报道。针对上述问题，将气体中的酸性气体去除和净化是最常见的防腐措施，主要有湿法技术、半干法技术和干法技术3类技术。
由于HCl等酸性气体极易溶于水，湿法技术可通过在洗涤塔内喷淋水或碱液达到去除酸性气体的效果。该法最大的优点是处理烟气量大、设备数量少、占地面积小，但存在除酸不充分、耗水量较大等缺陷，且伴有气体降温过程。同时，气体中气态饱和水含量较高并携带有一定量的机械水，可能对工艺流程造成一定影响，如石化生产中，重整再生循环气中水含量过大会影响催化剂的活性和使用寿命。
半干法技术采用喷雾吸收反应器塔，石灰浆在反应器内实现雾化，雾滴与烟气相接触产生传质与化学反应，达到脱除酸性气体的目的。该方法净化效率高，除酸过程无废水排放，但主要缺点是喷嘴易磨损、易阻塞和雾化要求高。
干法技术是通过碱式吸附剂脱除气体中所含的HCl等酸性气体。干法吸附设备结构较简单，建设成本较低，操作简单，无污水产生，净化效果最好，但同等烟气条件下，所需设备数量较多，占地面积较大，吸附剂投入量较大，运行成本和废渣处理量较大，因此，单塔烟气处理效率较前面两种方法低。
从目前的应用情况看，干法技术因其稳定的处理效果和无废液排放的优点，应用最为广泛，在石化、煤气化领域都有相应的工程实施案例。
创新的气体干式除酸技术
干式除酸工艺，即通过吸附剂有效吸附废气中浓度很低的酸性组分，达到脱除酸性物质的目的，其研究重点包括吸附剂和吸附设备的开发。
国内的碱性吸附剂开发始于20世纪80年代初，近年来开发的吸附剂大多以碱金属或碱土金属为活性组分，以天然黏土为黏结剂，多用于吸附以HCl为主的酸性气体，常称为脱氯剂，常见的体系有CaO-ZnO系、CaO-Al2O3系、Na2O-Al2O3系等。
吸附设备按照操作时吸附剂的运动状态，分为固定床、移动床、流化床等几种类型，其中固定床因结构简单、操作方便、操作弹性大，应用最为广泛。固定床是一种较常见的气体净化装置，是气固反应中应用最为广泛的一种基本反应器形式。气体通过与固定床床层中吸附剂的传质与反应，达到气体中某些特定成分被吸附分离的目的。最初的固定床吸附装置比较简单，如煤气化领域高温煤气吸附除酸就只是在气化炉后的某个反应器上简单铺上一层吸附剂。随着技术的发展，业内出现了专用的固定床吸附装置，如石化行业用于预加氢、重整再生烟气的脱氯罐。
干式除酸用于高炉煤气
高炉煤气中HCl等酸性气体的脱除，目前业内多采用湿法技术，即通过喷淋水或碱液来实现煤气中酸性气体的净化。由于气液接触不充分，多数湿法喷淋的效果并不理想，HCl的脱除率较低，且系统布置于TRT之后，无法有效保护TRT。此外，湿法喷淋用水量较大，干法除尘的部分节水作用被抵消，煤气洗涤之后形成的大量酸性废水还需另行处理，且水洗后煤气温度降低导致煤气热能部分耗散，煤气能源得不到高效利用。因此，借鉴其他行业的相关经验，高炉煤气中HCl等酸性气体的净化更宜采用干式除酸技术。
工艺流程及技术特点。在吸收相近领域气体干式除酸技术的基础上，结合高炉干法除尘的特点，中冶赛迪开发了一种高炉煤气干式除酸工艺技术及成套设备，其核心设备干式除酸吸附塔布置在干法除尘之后、TRT之前，塔内填装专用的碱性吸附剂，煤气中的HCl等酸性气体经过吸附塔时被吸附到床层上，达到除酸的目的。
相较于目前广泛采用的湿法工艺，干式除酸技术具有以下特点：一是除酸效果好，出口净煤气氯含量低于5mg/Nm3，煤气HCl脱除率优于湿法喷淋，除酸后煤气冷凝水的pH值为6~7；二是不喷水、不降温，全干法流程除酸，可最大限度地保留采用干法除尘工艺所带来的节能环保效益，能够实现热风炉、干燥炉等较高煤气热值用户的能源高效利用，节焦降耗效益明显；三是干式除酸塔布置在布袋后、TRT前，能够一次性解决包括TRT在内的所有设备及用户管网的腐蚀和积盐问题；四是除酸过程无喷水，故无废酸水或废碱液处置问题；五是煤气经过吸附剂床层产生低于10kPa的压力降，但得益于解决了TRT防腐问题，TRT作业率可提高5%~10%。
全面对比?综合分析
干式除酸和湿法喷淋工艺的经济性分析中主要环节的收入与运行支出对比如下：
TRT发电。以2000m3级的高炉为例，煤气温度为150℃，TRT入口压力为200kPa，煤气经过干式除酸系统后有10kPa的压损，对应TRT发电效率下降约2.5%~3%；但干式脱氯系统保证了TRT的有效防腐，其平均作业率至少提高5%。经核算，与湿法喷淋相比，采用干式除酸后的煤气TRT发电效益略有盈余或与之持平。
热风炉供热收益。TRT后煤气若经过湿法喷淋再供热风炉，煤气含湿量将达到饱和、机械含水量增加至7g/Nm3，其热值损失约200kJ~290kJ；若采用干式除酸，则干法除尘后煤气高热值特性将保留，对应热风炉风温可提高50℃以上、节约焦炭4kg/t以上。焦炭价格按照1500元/吨，干式除酸较湿法喷淋可增加约6元/吨节焦收益。
运行费用。干式除酸系统的运行费即吸附剂的消耗费用和设备折旧费用。按煤气温度150℃、煤气HCl浓度10mg/Nm3、吨铁煤气产气量1500Nm3考虑，吸附剂消耗量为100g/t。按目前吸附剂市场价1万元/吨计算，则上述工况下吸附剂耗费约为1元/吨。此外，设备折旧费约为0.4元/吨，故总运行费用约为1.4元/吨。
湿法喷淋系统的运行费用主要由水耗、电耗、碱液消耗和设备折旧费构成，根据现有设备的运行数据估算，其新水耗费为0.3元/吨，碱液耗费0.1元/吨，水泵电费0.3元/吨，再加上设备折旧费用0.6元/吨，其总运行费用约为1.3元/吨。
综合对比。综上所述，在上述工况条件下，相较于湿法喷淋，干式除酸的发电收益和运行费用均与之持平，但由于采用干法除酸最大限度地保留了煤气热值，带来的热风炉节焦效益比湿法喷淋多6元/吨，因此，其经济效益优于湿法喷淋。
此外，干式除酸装置所带来的显性效益包括：减少管道腐蚀，延长管线寿命，减少管道折损；减少煤气管道和波纹管的维修费用；减轻煤气对热风炉、TRT、煤气加压机、锅炉、加热炉等用气设备的腐蚀危害。据估算，未采用防腐措施的钢厂每年用于上述几项腐蚀治理的费用约为220万元/1000立方米炉容。
（此文刊登于《中国冶金报》2015年3月19日6版）
