干式除尘高炉煤气管道腐蚀原因分析及建议

干式除尘高炉煤气管道腐蚀原因分析及建议

夏云山

河钢集团邯钢公司 河北省 邯郸市 056015

摘要：干式除尘高炉煤气管道及与煤气接触的设备普遍存在着严重的腐蚀现象，如何解决腐蚀问题已迫在眉睫。针对以上存在的问题，本文经过原因分析，提出可行性建议。

关键词：煤气 腐蚀 建议

一、前言

在钢铁冶炼过程中，高炉煤气一方面是生产副产品，另一方面也是主要生产的能源提供者，高炉煤气都是通过管网被送到轧钢厂、电厂、烧结等使用单位，形成了庞大的煤气输送管网。煤气在输送过程中，温度逐渐降低，煤气中的水蒸汽和酸性气体不断析出形成酸液对煤气管壁造成严重腐蚀，导致腐蚀穿孔，引起煤气管道泄漏频发，这不仅存在煤气泄漏等安全隐患，还会增加维修费用，给企业造成了一定的经济损失。

二、腐蚀产物分析

1、未知腐蚀气体加剧高炉煤气管道腐蚀，高炉管道煤气泄漏造成被迫停运检修，高炉煤气管壁腐蚀如下图。

图1 高炉煤气管壁腐蚀图

取下未知腐蚀物，样品通过X射线-单晶衍射仪分析，腐蚀产物组成为：

三、腐蚀机理

高炉煤气虽然采用干法除尘，但气相介质中还会残留一定数量的粉尘和饱和水汽，除此之外，煤气中还会有不能完全清除的油雾及高炉原料中的酸性气体，（如：H₂S、HCl、CO₂等）最终进入煤气管网的为气-汽-固 组成的多相流。在煤气进入煤气管网之前，先要进入TRT膨胀做功，所以在进入煤气管网后随着煤气的输送温度逐渐降低，煤气中酸性气体溶解在凝结水中在金属管壁表面形成酸性水膜，对管壁表面造成化学和电化学腐蚀。腐蚀后的金属表面光滑度急剧下降，同时由于煤气的温度、压力的下降，煤气中的一些成分会发生反应，形成无机盐化合物，溶解在凝结水中和形成无机化合物晶体附著在金属表面，加剧了煤气管网的腐蚀，从而导致腐蚀穿孔频发，影响整个系统安全平稳的运行，造成了一定的安

全隐患和经济损失。

1.三氧化二铁的生成

第一步铁与管道中酸性物质反应：Fe+2H⁺=Fe²⁺+H₂

第二步二价铁易被氧化，与煤气中的少量氧气反应4Fe²⁺ + O₂ + 2H₂O=4Fe³⁺ + 4OH^-

第三步三价铁在pH值大于2.7的条件下发生水解反应Fe³⁺+3H₂O=Fe(OH)₃+3H⁺

第四步氢氧化铁在管道温度下发生脱水分解反应2Fe(OH)₃=Fe₂O₃+3H₂O

2. 碳酸亚铁的生成

由于高炉煤气中氧气含量很低，不能被充分氧化的二价铁离子与碳酸跟（煤气中二氧化碳溶于水相而产生）反应，生成碳酸亚铁沉淀Fe²⁺+CO₃^2-=FeCO₃

三、建议

1、煤气进入主管网前增加脱水设备

为解决高炉煤气酸性问题，大多冶金企业普遍投入喷碱塔设备，在运行过程中消耗大量水源，处理后的煤气水分增大，影响煤气品质。故建议在煤气进入主管网前，增加脱水设备，进一步减少酸性物质水解对后序管道的腐蚀几率，从而达到缓解煤气管网腐蚀的目的。

2、管道防腐及保温

对管道设备采用耐腐蚀材料，并做防腐处理。该方法能减少煤气中析出的冷凝水量和酸性气体，在一定程度上减缓管道腐蚀速度。但同时因为做了外保温，当煤气管道泄漏时不易寻找泄漏点，不易对泄漏点做出及时的处理。

3、添加缓蚀剂

建议对在已有的喷碱塔设备基础上，添加强碱性缓蚀剂，药剂在通过计量泵以雾状喷入煤气中后，能瞬间实现气化与煤气完全混合。一方面无论在气态还是分散于水成液态时与金属接触，都能在其表面形成一层牢固致密的一端亲金属，另一端疏水的保护膜，能阻止煤气中的酸性介质和微小颗粒对透平机叶片及管线上下内壁的腐蚀；另一方面,由于它能利用煤气的余热余压在煤气中瞬间气化和混合均匀，因此可通过某一个固定加药点利用煤气携带功能实现在管线内壁上长距离成膜的目的，达到长距离缓蚀效果。