連續(xù)酸洗機(jī)組中減少鹽酸和水消耗的措施介紹

馬麗坤 佟 宇 范文斌

(1：中冶京誠(chéng)工程技術(shù)有限公司軋鋼工程技術(shù)所 北京100176；2：河北鋼鐵集團(tuán)承鋼公司釩鈦工程技術(shù)研究中心 河北承德067102)

連續(xù)酸洗機(jī)組中減少鹽酸和水消耗的措施介紹

馬麗坤①1佟 宇1范文斌2

(1：中冶京誠(chéng)工程技術(shù)有限公司軋鋼工程技術(shù)所 北京100176；2：河北鋼鐵集團(tuán)承鋼公司釩鈦工程技術(shù)研究中心 河北承德067102)

對(duì)連續(xù)酸洗機(jī)組中鹽酸的五個(gè)消耗點(diǎn)：酸洗帶鋼的消耗、酸霧帶走的鹽酸、帶鋼從酸洗槽帶到漂洗槽的鹽酸、酸霧煙囪排放的酸氣、洗滌塔吸收的鹽酸進(jìn)行了分析計(jì)算，并介紹了相應(yīng)的節(jié)酸措施；同時(shí)介紹了酸洗機(jī)組中各種水的消耗點(diǎn)以及減少水消耗的措施和取得的效果。

連續(xù)酸洗 鹽酸 水 節(jié)能降耗

1 前言

隨著社會(huì)的發(fā)展，對(duì)環(huán)境保護(hù)和能源消耗都有了更高的要求，為了適應(yīng)市場(chǎng)的發(fā)展，在新設(shè)計(jì)機(jī)組的時(shí)候，要充分考慮降低成本，減少排放。對(duì)于連續(xù)酸洗工藝段的消耗主要是鹽酸和水，結(jié)合公司建設(shè)的一條連續(xù)酸洗機(jī)組詳細(xì)介紹在降低鹽酸和水的消耗方面采取的主要措施以及取得的效果。

2 工藝段設(shè)備介紹

本連續(xù)酸洗機(jī)組年產(chǎn)120萬(wàn)t，機(jī)組入口速度：500m/min，工藝段速度：180m/min，出口速度:280m/min。工藝段由1臺(tái)破鱗拉矯機(jī)、3段25m的酸槽、5段漂洗槽、1套邊部吹掃和1臺(tái)烘干機(jī)組成。

破鱗拉矯機(jī)采用兩彎一矯的結(jié)構(gòu)型式，正常生產(chǎn)時(shí)可以根據(jù)實(shí)際矯直效果，采用兩彎一矯或者一彎一矯。破鱗拉矯機(jī)主要有兩方面的作用，一是破鱗，加快酸洗速度；二是改善板形。破鱗效果的好壞，直接影響酸洗帶鋼表面質(zhì)量，另外對(duì)酸液的消耗也起到一定的作用。拉矯機(jī)控制的參數(shù)為延伸率，多大的延伸率可以實(shí)現(xiàn)破鱗，多大的延伸率可以實(shí)現(xiàn)板形缺陷的矯正。根據(jù)破鱗效果來(lái)看，1%的延伸率設(shè)定值已經(jīng)達(dá)到飽和值[1]，也就是即使再增大延伸率也不會(huì)對(duì)破鱗效果有太大提升，而從現(xiàn)場(chǎng)使用情況來(lái)看，0.4%的延伸率已能達(dá)到產(chǎn)品表面質(zhì)量要求。所以在實(shí)際生產(chǎn)時(shí)，考慮到延伸率加大會(huì)造成矯直輥消耗過(guò)大和電機(jī)消耗過(guò)大，對(duì)于屈服點(diǎn)較高的“硬”材質(zhì)和厚規(guī)格帶鋼(厚規(guī)格帶鋼張力設(shè)計(jì)值較小)保證0.4%的延伸率即可獲得良好的破鱗效果；對(duì)于屈服點(diǎn)較高的“軟”材質(zhì)和薄規(guī)格帶鋼拉矯延伸率達(dá)到1%即可，這樣既能保證難拉矯帶材的破鱗效果，又兼顧了設(shè)備的經(jīng)濟(jì)性問(wèn)題[2]。

酸洗工藝采用淺槽紊流酸洗，酸槽內(nèi)液位最深只有150mm，槽體采用PPH材質(zhì)，底部和側(cè)面襯安山巖，設(shè)置雙層槽蓋，槽體入口和出口設(shè)置噴射梁，側(cè)面設(shè)置噴嘴，注入酸槽內(nèi)的酸液在狹小的空間內(nèi)形成了強(qiáng)紊流，大大縮短了酸洗的時(shí)間，另外雙層槽蓋抑制酸霧的揮發(fā)，節(jié)省酸的消耗。酸液詳細(xì)的循環(huán)過(guò)程見圖1。

圖1 酸循環(huán)流程圖

采用五級(jí)串級(jí)逆流漂洗工藝，水耗低，清洗效果好。

烘干機(jī)采用帶內(nèi)循環(huán)的設(shè)計(jì)型式，熱風(fēng)可以循環(huán)利用，節(jié)省加熱所需的蒸汽。

3 鹽酸消耗分析及減少消耗的措施

工藝段鹽酸的消耗主要有幾個(gè)方面：①酸洗帶鋼的消耗；②酸霧帶走的鹽酸；③帶鋼從酸洗槽帶到漂洗槽的鹽酸；④酸霧煙囪排放的酸氣；⑤洗滌塔吸收的鹽酸，也就是洗滌酸霧的漂洗水。帶鋼從漂洗槽清洗之后帶鋼表面的殘留忽略不計(jì)。鹽酸酸液的消耗流程圖見圖2。

圖2 酸消耗流程圖

1)酸洗的廢酸去酸再生進(jìn)行回收再利用，因?yàn)樗嵩偕⒉皇?00%的回收，所以會(huì)有一些損失，一般會(huì)損失1%的量，針對(duì)120萬(wàn)t的年產(chǎn)量，酸洗鐵損為0.45%，那么每小時(shí)的耗酸量為1200000t/年×0.45%=5400t的Fe，每年將從酸洗液中提取出來(lái)。在再生過(guò)程中從廢酸中分離Fe的效果并非100%，這是由于化學(xué)和物理原因造成的。約有5g/L的Fe仍然殘留在再生酸中?？梢苑蛛x出115g/L的鐵。這樣每年必須再生的廢酸的量[3]計(jì)算如下：

根據(jù)這個(gè)結(jié)果，每小時(shí)要求的平均再生能力為：

所以酸再生損耗18%的鹽酸量為0.06912t/h。

2)酸霧帶走的鹽酸：酸霧的濃度按3000ppm計(jì)算，風(fēng)量按20000m3/h，損耗18%的鹽酸量為0.4387t/h。

3)從酸洗槽帶到漂洗槽的鹽酸：漂洗水的濃度按50mg/L計(jì)算，每小時(shí)消耗的漂洗水為5.8m3/h，損耗18%的鹽酸量為：0.161t/h。

4)酸霧煙囪排出的HCl氣體國(guó)標(biāo)要求新建廠20mg/m3，損耗18%的鹽酸量為0.0018t/h。

5)酸霧回收進(jìn)入噴淋的漂洗水中的鹽酸量為：0.4387-0.0018=0.4369t/h。

漂洗槽的漂洗水和洗滌塔的漂洗水都去酸再生進(jìn)行再次利用，但是酸再生并不能100%的都用完，可以用掉80%的漂洗水，所以會(huì)損失一部分的鹽酸：(0.161+0.4369)×20%=0.12t/h,所以鹽酸一共損失量為：0.06912+0.0018+0.12=0.191t/h，平均小時(shí)產(chǎn)量按176t/h計(jì)算，那么鹽酸的損耗為：1.085kg/t。這只是理論計(jì)算的結(jié)果，實(shí)際生產(chǎn)過(guò)程中會(huì)有跑冒滴漏，所以鹽酸的耗量會(huì)略有增加。

從上面的分析看，減少鹽酸的消耗，首先要配置好破鱗拉矯機(jī)的延伸率，使帶鋼表面的氧化鐵皮疏松或脫落，這樣有利于鹽酸溶解所有的氧化鐵皮。另外氧化鐵皮脫落，減少了鹽酸的消耗。

提高酸再生的回收水平也是比較有效的措施，另外可以看出鹽酸酸霧的揮發(fā)會(huì)消耗很多鹽酸，因?yàn)辂}酸是很容易揮發(fā)的溶液，所以在提高酸洗效果的時(shí)候，盡量先提高紊流度，然后再提高溫度的方式，通過(guò)添加抑制劑，也可以抑制酸霧的揮發(fā)，另外連續(xù)酸洗采用內(nèi)外槽蓋也使酸霧的揮發(fā)收到了抑制，這樣也減少了鹽酸的消耗。另外在酸霧進(jìn)入洗滌塔之前對(duì)酸霧進(jìn)行冷凝回收，冷凝的酸液濃度在15%左右，可直接打到酸罐中進(jìn)行再利用，噸鋼消耗可以控制在0.5kg/t～1.5kg/t之內(nèi)，達(dá)到了國(guó)際先進(jìn)水平。

帶到漂洗槽的鹽酸是通過(guò)經(jīng)常更換酸槽和漂洗槽之間的擠干輥，保證帶鋼盡量少的帶酸液到漂洗槽，這樣不僅節(jié)省了酸液，同時(shí)也減少了清洗帶鋼所用水的量，更換下來(lái)的擠干輥可以用在前面酸洗槽，所以并沒有增加輥耗。

4 水消耗分析及減少消耗的措施

連續(xù)酸洗機(jī)組中，用水類型主要有脫鹽水、工業(yè)水、自來(lái)水、循環(huán)冷卻水。因?yàn)檠h(huán)冷卻水是循環(huán)利用的，在這里就不進(jìn)行介紹了。下面主要介紹脫鹽水、工業(yè)水和自來(lái)水的應(yīng)用，見圖3。

圖3 水消耗流程圖

從圖3中可以看出，酸洗機(jī)組中脫鹽水的消耗是比較多的，漂洗槽噴淋用水量最大，漂洗槽中的水如果濃度超過(guò)設(shè)定值，那么冷凝水泵啟動(dòng)往最后一個(gè)漂洗槽補(bǔ)充新水，冷凝水箱中的水大部分是石墨加熱器回收的冷凝水，如果冷凝水不足，才補(bǔ)充脫鹽水。漂洗采用的是5級(jí)串級(jí)逆流形式，1#漂洗槽的水溢流到廢漂洗水罐，通過(guò)泵打到酸再生進(jìn)行回收再利用。如果機(jī)組遇到事故停機(jī)，為了防止停車斑的產(chǎn)生，漂洗槽設(shè)置了停車事故噴淋，這部分的水是偶爾消耗。酸霧洗滌塔噴淋用水也是間斷補(bǔ)充的，當(dāng)漂洗水的電導(dǎo)率超過(guò)設(shè)定值，酸霧吸收效果不好，自動(dòng)閥門打開向洗滌塔里補(bǔ)充脫鹽水。廢漂洗水進(jìn)入廢漂洗水罐。酸洗槽前設(shè)置有倒帶沖洗系統(tǒng)，機(jī)組發(fā)生事故工藝段需要倒帶，此時(shí)倒帶沖洗自動(dòng)閥門打開，向帶鋼噴脫鹽水，這種情況也是偶爾出現(xiàn)，所以這部分水直接排到廢水溝。為了防止酸霧溢出，槽體周圍設(shè)置水封槽，水封槽內(nèi)的水定期排掉更換新水。

工業(yè)水主要用于清洗設(shè)備和地面，都是間斷消耗，如果跑冒滴漏少，那么清洗的消耗也會(huì)適當(dāng)減少。

自來(lái)水主要用于安全噴淋，間斷消耗，量很少。

綜上所述，減少工藝段水的消耗，主要是減少脫鹽水的消耗。采用的是五級(jí)串級(jí)逆流漂洗工藝，比四級(jí)可以節(jié)省30%的水消耗。經(jīng)常更換酸槽和漂洗槽之間的擠干輥，減少酸液的帶出，這樣也節(jié)省清洗所消耗的水量；降低事故率，可以降低事故噴淋所用的脫鹽水。

目前環(huán)保要求非常嚴(yán)格，為了達(dá)到國(guó)家要求的排放標(biāo)準(zhǔn)，采用2級(jí)凈化系統(tǒng)對(duì)酸霧進(jìn)行凈化，如圖4所示。

圖4 酸霧洗滌系統(tǒng)圖

首先酸洗槽和酸罐過(guò)來(lái)的高濃度酸霧經(jīng)過(guò)冷凝器和液滴分離器大部分的含酸氣體已經(jīng)被收集下來(lái)，經(jīng)過(guò)冷凝之后的酸霧與漂洗槽的含酸低的酸霧一起進(jìn)入洗滌塔進(jìn)行吸收。洗滌塔補(bǔ)充脫鹽水是間斷的，電導(dǎo)率超標(biāo)之后才進(jìn)行補(bǔ)充，洗滌的酸霧量少了，而且濃度降低了，補(bǔ)充的脫鹽水量和補(bǔ)充次數(shù)也相應(yīng)的減少了，可以減少酸霧噴淋所需脫鹽水量的40%。如果冷凝器維護(hù)的好，冷凝效果好，酸霧排放濃度可以達(dá)到10mg/m3以下，遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于國(guó)家排放標(biāo)準(zhǔn)20mg/m3。

5 結(jié)論

通過(guò)分析酸液的消耗點(diǎn)，采取了相應(yīng)的措施進(jìn)行控制，在有酸再生的情況下酸耗可由原來(lái)2kg/t～3kg/t降到0.5kg/t～1.5kg/t，達(dá)到了國(guó)際先進(jìn)水平。通過(guò)分析水的消耗點(diǎn)，并應(yīng)用有效的措施進(jìn)行控制后，脫鹽水的消耗可降低40%，達(dá)到了國(guó)內(nèi)領(lǐng)先的水平。為用戶節(jié)省了生產(chǎn)成本，同時(shí)也增強(qiáng)了我們公司酸洗機(jī)組的競(jìng)爭(zhēng)力。

[1]李同慶，陳先霖等.拉伸彎曲矯直機(jī)破鱗功能的研究[J].冶金設(shè)備，1998(3):1～3.

[2]常鐵柱，韓志勇，盧寧.拉矯機(jī)結(jié)構(gòu)優(yōu)化和工藝參數(shù)設(shè)定分析[J].冶金設(shè)備，2010(S2):33～36.

[3]朱海軍.推拉式酸洗線設(shè)計(jì)參數(shù)分析[J].軋鋼，2006(1):37～39.

Measure Introduction of Reducing Waste for the Hydrochloric Acid and Water in the Continuous Pickling Line

Ma Likun1Tong Yu1Fan Wenbin2

(1:Steel Rolling Division, Capital Engineering & Research Incorportation Limited, Beijing 100176; 2:Vanadium-Titanium Engineering Technique Research Center, Chengde Iron and Steel Company of Hebei Iron and Steel Group, Chengde 067102)

This article mainly introduces the five waste points of acid: strip consumption, acid fume, acid from pickling tank to rinsing tank, exhausting acid fume from stack, acid of absorption tower spraying, calculates their consumptions, and introduces the measure of decreasing acid consumption. As the same time, also introduces all kinds of water consumption in the pickling line and the measure of decreasing water consumption, and acquires some effect.

Continuous pickling Hydrochloric acid Water Energy saving and reducing waste

馬麗坤，女，1979年出生，畢業(yè)于東北大學(xué)材料加工工程專業(yè)，碩士，工程師，主要從事熱軋帶鋼酸洗工藝方面的研究

TG156.6

B

10.3969/j.issn.1001-1269.2014.06.016

2014-07-05)