高爐煤氣是高爐煉鐵(tie)過程中(zhong)產(chan)生的(de)(de)氣體，是鋼鐵(tie)企(qi)業內部生產(chan)使用的(de)(de)重要二次能源(yuan)。高爐煉鐵(tie)的(de)(de)原料煤的(de)(de)主要元素為碳（C），還有少量的(de)(de)硫化物（MSx）；燒結礦中(zhong)含有氯鹽（CaCl2、MgCl2、FeCl3等(deng)）。

1、高(gao)爐煤氣TRT系統腐蝕的(de)特點(dian)

一些(xie)鋼(gang)鐵企業TRT投(tou)入使用半(ban)年左右就出(chu)現了(le)補償器、低溫煤氣管(guan)(guan)道腐(fu)蝕等(deng)一系列(lie)問題(ti)，導致(zhi)頻繁出(chu)現漏點(dian)，不得(de)不停(ting)止高爐冶煉對(dui)管(guan)(guan)道進行焊補。但(dan)是，這種方法只(zhi)能應付一時(shi)，造成管(guan)(guan)道腐(fu)蝕的介質依然不能消除，長此以(yi)往，必將嚴重影響高爐系統的穩定運行。為了(le)解(jie)決(jue)這個問題(ti)，必須對(dui)造成腐(fu)蝕的因素和腐(fu)蝕的類型有(you)所(suo)了(le)解(jie)，高爐煤氣的組成復雜，導致(zhi)的腐(fu)蝕種類也不相同，大(da)致(zhi)分為以(yi)下幾種：

（1）均勻腐蝕(shi)；隨著煤(mei)(mei)氣(qi)(qi)(qi)傳輸(shu)的(de)(de)(de)(de)距(ju)離(li)增加，煤(mei)(mei)氣(qi)(qi)(qi)的(de)(de)(de)(de)溫度(du)、壓力會逐漸降低。煤(mei)(mei)氣(qi)(qi)(qi)的(de)(de)(de)(de)露點溫度(du)大約為68℃左(zuo)右，當煤(mei)(mei)氣(qi)(qi)(qi)溫度(du)低于(yu)此溫度(du)，其中(zhong)所含的(de)(de)(de)(de)水(shui)(shui)蒸氣(qi)(qi)(qi)冷凝(ning)析出在管(guan)道(dao)的(de)(de)(de)(de)內壁形成(cheng)一層水(shui)(shui)膜，煤(mei)(mei)氣(qi)(qi)(qi)中(zhong)所含的(de)(de)(de)(de)CO2、SO2、H2S、NOx等酸(suan)性氣(qi)(qi)(qi)體就會與水(shui)(shui)生成(cheng)相應的(de)(de)(de)(de)強酸(suan)，對煤(mei)(mei)氣(qi)(qi)(qi)管(guan)道(dao)造成(cheng)酸(suan)性腐蝕(shi)。

（2）電(dian)(dian)(dian)化學(xue)腐(fu)蝕；煤氣(qi)中的酸性氣(qi)體與水(shui)作用生成相(xiang)應的強酸，強酸離解為(wei)強電(dian)(dian)(dian)解質(zhi)，從(cong)而引(yin)起(qi)電(dian)(dian)(dian)化學(xue)腐(fu)蝕。

（3）電偶(ou)腐(fu)蝕(shi)；電偶(ou)腐(fu)蝕(shi)發(fa)生(sheng)(sheng)在(zai)不同材(cai)質(zhi)(zhi)之(zhi)間(jian)，比(bi)如煤氣管道(dao)和補償器兩種不同材(cai)質(zhi)(zhi)的金(jin)屬(shu)材(cai)料(liao)，在(zai)冷凝水(shui)介質(zhi)(zhi)中相互接(jie)觸(chu)就形成腐(fu)蝕(shi)電池，產生(sheng)(sheng)電偶(ou)腐(fu)蝕(shi)。

（4）縫(feng)隙(xi)腐蝕(shi)(shi)；此類腐蝕(shi)(shi)存在于管(guan)道(dao)連(lian)接處(chu)、管(guan)道(dao)焊縫(feng)處(chu)腐蝕(shi)(shi)產物附著處(chu)等部位。這些部位容易積聚冷(leng)凝水，因而引起電化學腐蝕(shi)(shi)。

（5）磨(mo)損腐蝕(shi)(shi)和應力腐蝕(shi)(shi)；這種腐蝕(shi)(shi)是由于腐蝕(shi)(shi)介(jie)質(zhi)和機械因素的共(gong)同作用，主要是在焊口和管道內壁等(deng)部位引(yin)起腐蝕(shi)(shi)破壞(huai)，形成密集的凹坑和溝槽。

圖1高爐煤氣TRT系(xi)統腐蝕積鹽情況

2、高爐(lu)煤氣TRT系統腐蝕積鹽原因

高(gao)爐煉鋼的(de)(de)原料(liao)和(he)工藝使得(de)在(zai)(zai)形成(cheng)高(gao)爐煤(mei)(mei)氣(qi)(qi)過(guo)(guo)程(cheng)中(zhong)存在(zai)(zai)著(zhu)CO2、SO2、H2S、HCl、NOx等酸性(xing)氣(qi)(qi)體組分(fen)以及(ji)少量的(de)(de)鹽(yan)(yan)雜(za)質(zhi)，雖然經過(guo)(guo)一系列(lie)的(de)(de)干法除塵，但(dan)其中(zhong)仍含有少量水(shui)分(fen)和(he)鹽(yan)(yan)雜(za)質(zhi)。高(gao)爐煤(mei)(mei)氣(qi)(qi)的(de)(de)溫度隨(sui)著(zhu)在(zai)(zai)TRT透(tou)平機(ji)內膨脹做功而(er)逐漸降(jiang)低，當透(tou)平機(ji)內的(de)(de)煤(mei)(mei)氣(qi)(qi)溫度低于煤(mei)(mei)氣(qi)(qi)露(lu)點(dian)溫度時，煤(mei)(mei)氣(qi)(qi)中(zhong)所(suo)(suo)含的(de)(de)酸性(xing)氣(qi)(qi)體就會冷凝析(xi)出(chu)，并沿著(zhu)管(guan)道(dao)(dao)(dao)內壁(bi)在(zai)(zai)管(guan)道(dao)(dao)(dao)底部(bu)匯聚，形成(cheng)強腐(fu)蝕性(xing)液體，這種(zhong)液體氣(qi)(qi)流推(tui)動下流動，流過(guo)(guo)的(de)(de)地(di)方發生化學反(fan)應，破(po)壞(huai)了管(guan)道(dao)(dao)(dao)材料(liao)結構形成(cheng)腐(fu)蝕層。隨(sui)著(zhu)腐(fu)蝕程(cheng)度加劇，最終導致(zhi)管(guan)道(dao)(dao)(dao)底部(bu)穿孔、漏氣(qi)(qi)和(he)滴水(shui)現象(xiang)。同(tong)時，煤(mei)(mei)氣(qi)(qi)中(zhong)所(suo)(suo)含的(de)(de)鹽(yan)(yan)分(fen)如NH4Cl等遇水(shui)及(ji)粉塵時會以固(gu)體形態(tai)析(xi)出(chu)并附(fu)著(zhu)在(zai)(zai)透(tou)平的(de)(de)動靜葉片和(he)機(ji)殼內壁(bi)及(ji)出(chu)口(kou)管(guan)道(dao)(dao)(dao)上，形成(cheng)積鹽(yan)(yan)。

3、高爐煤氣TRT系統(tong)防護措(cuo)施

目前針(zhen)對高爐煤(mei)氣酸性(xing)腐蝕和積鹽的(de)現(xian)狀的(de)主要(yao)措施有

（1）強化設備；如采用(yong)價(jia)格(ge)昂(ang)貴(gui)的(de)Incolog800材質的(de)不(bu)銹鋼(gang)波紋補償器，增加管道設備的(de)厚度，用(yong)安全泄壓閥替代干法除塵筒體防爆膜等(deng)等(deng)。這些措施(shi)在一(yi)定程度上可以(yi)提高管道設備的(de)使用(yong)壽命，但(dan)投資大(da)，且不(bu)能從本質上解決問題(ti)。

（2）提高透平(ping)機入(ru)口煤氣溫度(du)，減少積(ji)鹽(yan)現象；該(gai)法不能解決腐蝕問(wen)題。

（3）添加緩(huan)蝕(shi)阻(zu)垢(gou)劑(ji)；當高爐無法改進操(cao)作方式時(shi)，在高爐煤氣中添加緩(huan)蝕(shi)阻(zu)垢(gou)劑(ji)是一種有(you)效的方法。該技術利用(yong)脫硫緩(huan)蝕(shi)阻(zu)垢(gou)劑(ji)在TRT入(ru)口前(qian)減(jian)少和抑制硫酸銨及氯化(hua)銨等積鹽的形成，同時(shi)在葉(xie)片上形成保護膜，對煤氣中酸性氣體和灰(hui)塵對葉(xie)片的腐蝕(shi)沖刷(shua)起保護作用(yong)。

由(you)以(yi)上解決方法(fa)可以(yi)看出，通過添加緩(huan)蝕劑(ji)、阻垢劑(ji)，能從根本(ben)上解決高爐(lu)煤氣干式TRT系(xi)統腐蝕積(ji)鹽問題。

3.1緩蝕劑

分(fen)類(lei)：

緩蝕劑(ji)的(de)(de)種類(lei)有很多(duo)，通常可根據緩蝕劑(ji)的(de)(de)化學組成(cheng)(cheng)成(cheng)(cheng)分、緩蝕劑(ji)使用的(de)(de)介(jie)質、對(dui)電極過程(cheng)的(de)(de)影(ying)響(xiang)、在(zai)金屬表面形成(cheng)(cheng)保護膜(mo)的(de)(de)特(te)征等不(bu)同(tong)而(er)有不(bu)同(tong)的(de)(de)分類(lei)方(fang)法(fa)。

按緩蝕(shi)(shi)劑所(suo)含(han)化學成分(fen)不同(tong)，可將(jiang)緩蝕(shi)(shi)劑分(fen)為無機、有機和復合型三種

（1）無(wu)機(ji)緩蝕劑；主要包括鉻酸(suan)(suan)(suan)鹽(yan)(yan)、鉬酸(suan)(suan)(suan)鹽(yan)(yan)、鋅(xin)鹽(yan)(yan)、磷酸(suan)(suan)(suan)鹽(yan)(yan)和聚磷酸(suan)(suan)(suan)鹽(yan)(yan)等(deng)無(wu)機(ji)鹽(yan)(yan)。

（2）有(you)機(ji)(ji)(ji)緩(huan)蝕(shi)劑(ji)；主要包括含(han)磷有(you)機(ji)(ji)(ji)緩(huan)蝕(shi)劑(ji)和(he)有(you)機(ji)(ji)(ji)胺類緩(huan)蝕(shi)劑(ji)。含(han)磷有(you)機(ji)(ji)(ji)緩(huan)蝕(shi)劑(ji)和(he)無機(ji)(ji)(ji)磷酸鹽相比，其化學穩定(ding)性(xing)好，用量(liang)低，不易水(shui)解和(he)降(jiang)解。有(you)機(ji)(ji)(ji)胺類緩(huan)蝕(shi)劑(ji)含(han)有(you)親(qin)(qin)水(shui)極性(xing)基團胺基和(he)親(qin)(qin)油非極性(xing)基團烷基，能夠吸附在金屬表(biao)面形(xing)(xing)成保護膜或(huo)者(zhe)與金屬離子形(xing)(xing)成絡合(he)物(wu)保護膜而(er)起到緩(huan)蝕(shi)作用。

（3）復(fu)(fu)合型(xing)緩(huan)蝕劑(ji)；主要包括鉻酸鹽(yan)(yan)系列、磷酸鹽(yan)(yan)系列、鋅鹽(yan)(yan)系列、鉬(mu)酸鹽(yan)(yan)系列、硅酸鹽(yan)(yan)系列、全有機緩(huan)蝕劑(ji)。兩種(zhong)或幾種(zhong)化(hua)合物復(fu)(fu)配使用的復(fu)(fu)合型(xing)緩(huan)蝕劑(ji)可(ke)以(yi)提高緩(huan)蝕效率，同(tong)時降低了(le)緩(huan)蝕劑(ji)總濃度，降低了(le)成本(ben)，也減輕了(le)環境污染。

機理：

對于(yu)緩(huan)蝕劑的緩(huan)蝕機理(li)有很多說法，現在(zai)主要有三(san)種理(li)論(lun)，分(fen)別為成膜(mo)觀點、吸附(fu)機制和(he)酸堿理(li)論(lun)。

（1）成(cheng)膜觀點；緩蝕(shi)劑在管(guan)線金(jin)(jin)屬表面形成(cheng)一(yi)層不溶于水(shui)的保護膜，這層膜阻礙金(jin)(jin)屬離子與水(shui)發生化學反應(ying)，起(qi)到了抑制金(jin)(jin)屬的腐(fu)蝕(shi)過程。

（2）吸(xi)附(fu)(fu)機(ji)制；分為物(wu)理(li)吸(xi)附(fu)(fu)和(he)化(hua)學(xue)吸(xi)附(fu)(fu)，都是(shi)對具(ju)有極(ji)性基團的有機(ji)緩蝕劑。由靜電作(zuo)用或(huo)范德華(hua)力引(yin)起的為物(wu)理(li)吸(xi)附(fu)(fu)，由緩蝕劑和(he)金屬形成(cheng)配位鍵來實現的為化(hua)學(xue)吸(xi)附(fu)(fu)。通過吸(xi)附(fu)(fu)形成(cheng)的配合(he)物(wu)或(huo)螯合(he)物(wu)達到(dao)阻止腐蝕介(jie)質和(he)金屬接觸，從(cong)而(er)起到(dao)緩蝕作(zuo)用。

（3）酸堿(jian)(jian)理論(lun)；在(zai)此理論(lun)中(zhong)，緩蝕(shi)(shi)劑(ji)將(jiang)金(jin)屬(shu)電子(zi)的(de)轉移過(guo)(guo)程(cheng)(cheng)轉變為共享(xiang)過(guo)(guo)程(cheng)(cheng)，通過(guo)(guo)阻止電子(zi)轉移來阻止金(jin)屬(shu)腐蝕(shi)(shi)，緩蝕(shi)(shi)的(de)過(guo)(guo)程(cheng)(cheng)即為緩蝕(shi)(shi)劑(ji)中(zhong)分子(zi)中(zhong)的(de)孤(gu)對電子(zi)向配(pei)位中(zhong)心配(pei)位的(de)過(guo)(guo)程(cheng)(cheng)，所形成的(de)配(pei)位鍵強(qiang)度服從軟(ruan)硬(ying)酸堿(jian)(jian)規則(ze)。

3.2阻垢劑(ji)

工(gong)(gong)業的發(fa)展離不開水(shui)資源(yuan)，在工(gong)(gong)業用水(shui)系統中，污垢(gou)已經成為除腐(fu)蝕之外對(dui)材(cai)料和設(she)(she)備(bei)的第二大危害。因此，阻(zu)垢(gou)劑的研(yan)制對(dui)工(gong)(gong)業設(she)(she)備(bei)的保護起到重要(yao)作用。

分類：

阻(zu)垢(gou)劑(ji)(ji)(ji)種類繁多，按照其發(fa)展歷(li)程(cheng)和(he)起作用的官(guan)能團，大致可以(yi)分為天然(ran)聚(ju)合物(wu)阻(zu)垢(gou)劑(ji)(ji)(ji)，含磷類聚(ju)合物(wu)阻(zu)垢(gou)劑(ji)(ji)(ji)，共聚(ju)合物(wu)阻(zu)垢(gou)劑(ji)(ji)(ji)，綠色新型聚(ju)合物(wu)阻(zu)垢(gou)劑(ji)(ji)(ji)。

（1）天(tian)(tian)然(ran)聚合物阻(zu)垢(gou)劑(ji)；單寧(ning)、木質(zhi)素、纖維素等天(tian)(tian)然(ran)有機高分子化合物曾經被用(yong)作阻(zu)垢(gou)劑(ji)，它們能與硬度離子形成螯合物而達(da)到抑制結垢(gou)效(xiao)果，但(dan)是(shi)由于使用(yong)成本較高，所以現在很少使用(yong)。

（2）含磷(lin)類(lei)聚合物阻垢(gou)(gou)劑(ji)；這類(lei)阻垢(gou)(gou)劑(ji)的(de)阻垢(gou)(gou)機理是通過(guo)分子內的(de)有些(xie)官(guan)能團(tuan)或靜(jing)電靜(jing)電作(zuo)用力(li)吸附在(zai)晶(jing)體表面的(de)活性點上，使晶(jing)體的(de)生長速度減緩而保(bao)持在(zai)微晶(jing)狀態，增(zeng)加其溶解度而達到(dao)阻垢(gou)(gou)目的(de)。但(dan)是磷(lin)會(hui)對(dui)環境(jing)造成污(wu)染，現在(zai)主要使用無磷(lin)阻垢(gou)(gou)劑(ji)。

（3）共(gong)(gong)(gong)聚合物(wu)阻垢(gou)(gou)劑；包括(kuo)丙烯酸(suan)類(lei)(lei)(lei)共(gong)(gong)(gong)聚物(wu)、磺(huang)酸(suan)類(lei)(lei)(lei)共(gong)(gong)(gong)聚物(wu)、馬(ma)來酸(suan)酐類(lei)(lei)(lei)共(gong)(gong)(gong)聚物(wu)等。這(zhe)類(lei)(lei)(lei)阻垢(gou)(gou)劑是由對應(ying)的單體聚合而成，羧基(ji)是起作用的官(guan)能(neng)(neng)團，它不僅(jin)有(you)分散和凝(ning)聚作用，而且能(neng)(neng)夠干(gan)擾晶體形成過程中晶格的排列而起到阻垢(gou)(gou)目的。

（4）綠色新型(xing)聚合(he)物阻垢(gou)劑(ji)；主要(yao)有聚環氧琥珀酸和聚天冬氨酸，這類阻垢(gou)劑(ji)具有無毒、可生物降(jiang)解的特性。

機理：

阻垢劑(ji)(ji)(ji)能夠和水中的成(cheng)鹽(yan)陽離子（Ca2+、Mg2+）形成(cheng)可溶(rong)的螯(ao)合物，使微(wei)溶(rong)鹽(yan)的溶(rong)解度提高(gao)，達(da)到阻垢的目的。研究發現，阻垢劑(ji)(ji)(ji)阻礙(ai)沉淀積聚主要有三(san)種(zhong)途徑，低(di)劑(ji)(ji)(ji)量效(xiao)應、晶格(ge)畸變作(zuo)用及分散作(zuo)用。

（1）低(di)劑(ji)(ji)量效應；一(yi)定(ding)化學劑(ji)(ji)量的阻(zu)(zu)垢(gou)劑(ji)(ji)才能使(shi)硬(ying)度(du)離(li)子穩定(ding)于(yu)水中，當阻(zu)(zu)垢(gou)劑(ji)(ji)的濃度(du)大(da)于(yu)一(yi)定(ding)量后，它的阻(zu)(zu)垢(gou)作用就不再增(zeng)強。HPMA就具有(you)這種低(di)劑(ji)(ji)量效應。

（2）晶(jing)格畸變作(zuo)用；阻垢劑的(de)加入，不僅與水中的(de)硬度離子形(xing)成螯合(he)(he)物，而(er)且與晶(jing)體(ti)表(biao)面(mian)曲折(zhe)位(wei)置的(de)硬度離子螯合(he)(he)，形(xing)成的(de)螯合(he)(he)物占據(ju)晶(jing)體(ti)正常生(sheng)長的(de)晶(jing)格位(wei)置，阻礙晶(jing)體(ti)的(de)繼續生(sheng)長。

（3）分(fen)散作用；阻垢(gou)劑相(xiang)(xiang)當于分(fen)散劑吸附在(zai)晶體顆(ke)(ke)粒表(biao)面，使(shi)顆(ke)(ke)粒表(biao)面形成雙電(dian)層(ceng)，改變(bian)其電(dian)荷(he)狀態(tai)，顆(ke)(ke)粒在(zai)靜電(dian)作用下互相(xiang)(xiang)排(pai)斥，避免了顆(ke)(ke)粒碰撞繼續(xu)生長。