王学明陈廷军刘旭明赵俊杰张继李振波
（秦皇岛首秦金属材料有限公司，秦皇岛 066326）
摘要在全干法除尘的工艺条件下，首秦公司高炉煤气冷凝水的pH值在2～4之间，呈强酸性，对高炉煤气管道及用户端配套设备的腐蚀相当严重，大幅缩短管网设备的运行寿命，同时给公司的顺稳生产带来较大的影响。本文对首秦公司高炉煤气冷凝水pH值与腐蚀性关系作了定性与定量研究，结合实际生产情况，提出喷药治理方案，取得良好效果。
关键词高炉煤气冷凝水腐蚀治理
The Acid Treatment of Blast-furnace Gas Condensed
Water
Wang Xueming Chen Tingjun Liu Xuming Zhao Junjie Zhang Ji Li Zhenbo
(Qinhuangdao Shouqin Metal Materials Co.,Ltd., Qinhuangdao, 066326)
Abstract Under the conditions of dry dust, blast furnace gas condensate pH value of between 2-4 in Shouqin company, showed strong acid, for the blast furnace gas pipe corrosion and client-side euuipment are serious, a great shortening on the operation of security equipment, also, a major impact for steady production of company. In this paper, blast furnace gas condensate shouqin company pH value of water corrosive relationship with the qualitative and quantitative research, combined with the actual situation, the spraying program management, and achieved good results.
Key words BFG, condensed water, corrosion, processing
1 项目背景
高炉煤气为炼铁过程中产生的副产品，主要成分为：CO，CO2，N2、H2、CH4等，其中可燃成分CO 含量约占25%左右，H2、CH4的含量很少，CO2，N2的含量分别占15%和55%，热值为3500kJ/m3左右。由于高炉在冶炼过程中，原料在高温下发生了一系列的化学反应，产生硫化氢、二氧化硫等气体，这些气体溶于水后形成强酸溶液，但更主要的是酸性气体溶于水后附着在管道上而且连续发生更复杂的化学反应和电化学反应，使管道严重腐蚀。
我不是药神 演员表目前高炉煤气主要采取干法和湿法除尘两种工艺。高炉煤气干法除尘技术具有节能、节水、占地面积小、环保和降低生产成本等多重效益，目前被大、中、小型高炉广泛采用[1]。实践证明，采用干法除
尘技术后，与传统湿法除尘技术相比，节约投资35%，吨铁节约循环水7～9t，节电60%～70%，可新增发电30%，同时减少了大量有毒污水、污泥的排放。但湿法除尘也有干法除尘不能比拟的优点，湿法除尘可以通过文氏管或洗涤塔将煤气中的腐蚀性成份(如SO2、SO3、Cl2、H2S等)通过溶解或反应去除，进入水处理系统。而干法除尘后腐蚀性成份只能随煤气的流动进入下道工序，并随着煤气的降温、水的析出而进入冷凝水，形成高
王学明，男，硕士，高级工程师，从事生产运行工作，wangxmqhd@sina何洁多大
第八届（2011）中国钢铁年会论文集
腐蚀性的酸等物质，对煤气管道造成很大的安全隐患。
首秦公司2004年6月投产，首次在大型高炉上采用全干法除尘工艺，煤气冷凝水腐蚀问题极为严重。经过几年运行，高炉煤气管道在2008年冬季进入泄漏高发期，发生多次煤气泄漏险情。轧钢加热炉管道腐蚀性极为严重，如图1、图2对加热炉系统设备运行造成极大的危害，影响加热炉板坯加热质量，大幅度增加了加热炉设备检修的费用。经对煤气冷凝水进行全分析，水中含有大量的腐蚀性介质，氯离子和硫酸根离子含量很大，对煤气冷凝水pH测定多次出现pH小于2的现象。存在问题最严重的轧钢区，轧钢厂房外总管排水器检测口冷凝水经常处于pH=1～2的情况。从管道现场腐蚀的情况看，腐蚀基本都发生在管道的下半部分，基本以内部腐蚀为主，主要表现为管道整体变薄、管道内有沉淀物、
点蚀后漏气、焊缝漏气等。
委托首钢环保事业部做的水质全分析结果为：水的pH值很低，呈强酸性，极易造成酸蚀；电导及总溶固盐含量很高、氯根、硬度很高，易造成电化学腐蚀。初步分析，高炉煤气煤气管道的腐蚀与煤气冷凝水pH值有关。
图1 煤气管道波纹管腐蚀图2 二偏阀腐蚀
2 高炉煤气冷凝水腐蚀性实验室分析
2.1 理论
提高冷凝水pH的办法是利用酸碱中和原理[2]，生成的铵盐随冷凝水析出：
NH4·OH+HCl→NH4Cl+H2O
NH4·OH+CO2→NH4HCO3
NH4HCO3+ HCl→NH4Cl+ CO2+ H2O
2.2 酸腐蚀原因
高炉在冶炼过程完成后，焦碳及喷煤中的S通常形成SO3、SO2、H2S进入煤气，另外高炉煤气中含约20%的CO2的形式随煤气进入总管, 与煤气中的H2O反应形成酸。
SO3+H2O→H2SO4
SO2+H2O→H2SO3
CO2+H2O→H2CO3
酸与管壁中的铁反应使铁氧化。
Fe+H+→Fe2++H2
Fe+H+→Fe2++H2
2.2.1 电化学腐蚀
高盐的煤气冷凝水成电解液，管壁的铁与其他元素形成原电池造成腐蚀。
2.2.2 腐蚀性定性定量分析
高炉煤气冷凝水腐蚀性治理
为解决管道腐蚀根本问题，针对首秦公司高炉煤气管网腐蚀较快的情况，首秦能源部委托首钢技术研究
院做了模拟全分析试验和酸性腐蚀挂片试验。
图3循环水动态模拟仪图4 旋转挂片腐蚀试验仪
说明：如图3、图4所示，循环水动态模拟装置是根据化工部颁布的“冷却水动态模拟方法”通过在给
定条件热流介质，模拟生产现场的水质流速、流态、金属材料和循环冷却水进出换热器温度等主要参数，可
以对水质稳定配方进行综合评价。旋转挂片腐蚀试验仪与循环水动态模拟仪配套使用，可以模拟管道底部生
产环境对管道腐蚀情况进行定量分析。
采用氨水作为调整pH值的碱液，氨水浓度为NH3含量为25%～28%。试验数据如表1、表2所示。
表1氨水加投量与pH值的关系
氨水投加量/% 高炉冷凝水pH值
0 2.96
0.5 5.02
1 6.45
2 6.86
5 6.98
7.5 7.04
10 8.22
表2腐蚀速率与pH值的关系
高炉冷凝水pH值腐蚀速率（mm/a）
2.96 8.331
5.02 1.197
6.45 0.726
6.86 0.635
6.98 0.4732011年入党申请书
7.04 0.302
8.22 0.262
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图5 加药量、腐蚀速率以及pH值的经济点分析
由图5看出：将冷凝水pH值由3调整到5左右时，腐蚀速率降低84%，加药量只有0.5%，具有较好的经济性。
通过以上试验数据，氨水经济投加量为1～2%。因为在投加氨水1%时，冷凝水pH值已基本接近6.5，酸蚀速度降至1mm/a以下。腐蚀应以电化学腐蚀为主，水中铁离子含量会大大，电导率随之降低，电化学腐蚀会大幅度降低。总体腐蚀速率会大大低于0.7mm/a。冷凝水pH值控制在7以上需加入大量碱液，无论从加碱工艺控制上，还是从碱液用量上都不适宜。况且加入过量的碱液会造成管道碱脆。
2.3 药品选择
由于首秦公司处地理位置的特殊性及对环境保护的极高要求，需要解决好喷药的几个问题。首先是喷药药液的选择，有NaOH溶液、NaCO4溶液、氨水三种方案，首选方案是喷氨水，这是因为价格便宜，喷药后对管网影响小。其次，喷药位置对效果的影响。首秦公司采用全干法除尘，煤气冷凝水量小，在靠近干法除尘的地方冬季水量小，夏季没有冷凝水，因此试验地点选在冷凝水常年存在的管道中部，煤气加压站的二期混合站平台上。这一位置也是煤气冷凝水刚析出的地方，PH值比较有代表性，因为其后是轧钢加热炉、自备电站等重要用户。
2.4 气柜密封油耐药试验
需要研究喷药对气柜密封油质量的影响，防止加药之后，给气柜的安全运行带来影响。经一个月高浓度药液与气柜密封油混合实验，气柜密封油质量没有改变，证明加药对气柜密封油质量没有影响，喷药方案可行。
全才与专才3 管网腐蚀速率的测定
3.1 挂片试验
在煤气冷凝水pH值有明显差别生产现场安排两组挂片，进行现场腐蚀速率测定。进行挂片试验，试样
材质为碳钢Q235，试样注有标号，试验前对试样表面依次用稀盐酸、生活水、纯净水、酒精清洗干净，放入电热恒温鼓风干燥箱进行烘干，温度从室温升至100℃后，保温10min，冷却至40℃，取出放入干燥皿（放置外界空气对试样的影响），冷却至室温进行称重（分析天平，精确0.1mg），试样表面积28.0000cm2，密度7.85mg/cm2。将试样放入烧杯，把烧杯放置在不断有煤气冷凝水流出的A,B两点，图6、图7。每个状态两个试样。
高炉煤气冷凝水腐蚀性治理
图6 2#油泵房柜底油槽处 图7 高炉煤气15万柜柜底板处 3.2 腐蚀速率计算
试验时间291h （3月23日10时到4月1日13时），温度最高气温11.6℃，最低0.4℃，取出的试样依次用稀盐酸、生活水、纯净水、酒精清洗干净，按照试验前对试样的处理方法进行清洗、烘干、称重、计算，得出如下数据：
pH 在2左右时，平均腐蚀速率0.875 mm/a ；
pH 在5左右时，平均腐蚀速率0.1396 mm/a ；王丽达简历
采用Q235碳钢挂片，试验时间为72h，试验结果如下表3所示。
表3 试样的平均腐蚀速率（mm/a ） 试样
A （pH=5）
B （pH=2） 试验前
19.4814 19.4859 19.7763 19.9351 试验后
圣斗士之风舞娑罗19.3763 19.3870 19.1336 19.2995 失重（g ）
0.1051 0.0989 0.6427 0.6356 腐蚀速率（mm/a ）
0.1439 0.1354 0.880 0.870 平均腐蚀速率（mm/a ） 0.1396 0.875
公式[3]：
r t 2
1⋅⋅−=F W W K V
式中：V ：腐蚀速率；
W 1：试样试验前重量，mg ；
W 2：试样试验后取出腐蚀产物后重量，mg ；
F ：试样表面积，cm 2；
t ：试验时间，h ；
r ：试验的密度，g/cm 2；
K ：所采用的腐蚀速度单位常数，腐蚀速度采用毫米/年（mm/a ）为单位，此时K =87.6。
综上所述：选取一个最佳经济点，通过计算，要将煤气管道中冷凝水pH 提高到5～7，按达到的最低pH 计，需要每天加药200kg 。因此，增加的煤气冷凝水量可以忽略不计。将煤气冷凝水pH 由2提高到5时， 腐蚀速率降低84%。按安全壁厚为原厚度(10mm)3/4计算， 理论上管网使用年限增加约15年。
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