熱鍍鋅酸霧控制方法的改進與應(yīng)用

王 朋 吳先德 林 杉 胡紅中 羅 單

(湖北省電力裝備有限公司，湖北 武漢 430011)

0 引言

由于輸電線路鐵塔基本處在野外，長時間經(jīng)受各種惡劣天氣的影響，會受到腐蝕。腐蝕后，其損失深度會相當(dāng)嚴(yán)重，給國民經(jīng)濟建設(shè)和能源帶來巨大損失。熱鍍鋅技術(shù)的發(fā)展給鋼鐵的防腐蝕帶來了生機，一般經(jīng)過熱鍍鋅后，其使用壽命可以達到25年以上[1-3]。但是鍍鋅工藝酸洗過程中產(chǎn)生的酸霧，給周圍環(huán)境造成了較大程度的污染。隨著社會發(fā)展的進步，政府相關(guān)部門對環(huán)境保護的重視程度越來越高，目前鍍鋅廠家在鍍鋅工藝上已經(jīng)重視該問題，加大更新改造力度，以達到有關(guān)要求。

查閱國內(nèi)對酸霧收集與處理的相關(guān)文獻發(fā)現(xiàn)，目前鍍鋅廠家大都缺乏有效的處理裝置。本文在前人研究基礎(chǔ)上，根據(jù)企業(yè)實際情況，結(jié)合改造的鍍鋅車間環(huán)保項目，提出了一種移動罩式收集裝置并進行了應(yīng)用，其成果對于鍍鋅酸霧散發(fā)控制具有重要意義。

1 酸霧的產(chǎn)生

在熱鍍鋅工藝中，鍍件的酸洗是不可缺少的重要工序，其用以除去鋼材表面氧化而產(chǎn)生的Fe2O3、Fe3O4、FeO等鐵銹氧化物。該過程需要消耗大量硫酸或鹽酸，由于硫酸是強氧化性酸，存在較大的危險，因此大部分熱鍍鋅廠家采用鹽酸，而鹽酸是一種易揮發(fā)性的酸，當(dāng)采用鹽酸進行酸洗時，就會有大量的酸液揮發(fā)出來，加上酸液與鋼材放熱反應(yīng)產(chǎn)生的氫氣，會在酸洗池附近產(chǎn)生大量的由鹽酸、氫氣和水汽組成的混合物，造成車間內(nèi)酸霧彌漫，特別是當(dāng)氣壓低的雨天或冬天、產(chǎn)量提高以及酸洗池較多時，酸霧的散發(fā)量是非常大的，其危害程度難以進行評測。

2 常見的熱鍍鋅酸霧控制方法

由于酸霧會對車間設(shè)備、操作員工及周圍環(huán)境造成有形或無形的傷害，因此必須采取措施對酸洗池散發(fā)出的酸霧進行收集與處理[4]。國內(nèi)熱鍍鋅廠家采用的收集處理方法依酸洗池的大小而不盡相同，但對酸霧的控制效果都不大理想，給周邊的環(huán)境造成了較大的污染。

2.1 酸霧抑制劑

酸霧抑制劑一般是在酸洗池中加入表面活性物質(zhì)，其具有一定的氧化作用，在陽極氧氣的帶動下，在酸液表面能迅速生成一層穩(wěn)定的液膜，從而抑制酸霧的逸出，改善操作環(huán)境，降低酸液的消耗。同時，其還可以阻止基體金屬的溶解腐蝕，附著在基體的表面，從而減少氫氣的產(chǎn)生。此方法可在一定范圍內(nèi)抑制酸霧的散發(fā)，但是若沒有與之配套的處理設(shè)備，效果不佳。

2.2 靜電除霧法

靜電除霧法是對架設(shè)在除霧器內(nèi)的陰極電暈線施加負(fù)的高壓靜電。在陰極線與陽極板之間形成了強大靜電場，在電場的作用下，陰極線周圍產(chǎn)生電暈層，電暈層中的空氣發(fā)生電離而產(chǎn)生大量的電子。當(dāng)酸霧隨氣流進入電場荷電區(qū)時，將受到電子的碰撞而帶電，在靜電場的定向作用下，迅速向陽極移動，并最終在陽極板上形成酸液膜，將酸洗池外溢的酸霧抑制在酸洗池內(nèi)，從而達到消除酸霧的目的[5]。該方法有一定的酸霧抑制效果，但其應(yīng)用范圍較窄，相應(yīng)投資也較大。

2.3 單側(cè)吸式排風(fēng)罩

該方法是在酸洗池邊安裝抽風(fēng)罩以及管道，通過強制增大酸洗池表面的風(fēng)速，致使酸霧隨著空氣的流動快速排出，從而達到對酸霧的抽吸與匯集。該方法的酸霧收集效果較好，對車間正常生產(chǎn)產(chǎn)生的影響也小，但是需要的運行功率較大，一般較少采用。

2.4 雙側(cè)吸式排風(fēng)罩

該方法主要是在酸洗池的一側(cè)通過吸風(fēng)機吸風(fēng)，在另一側(cè)也通過吸風(fēng)機吸風(fēng)，從而在酸洗池的上方形成一層空氣幕，使得酸洗池里面形成負(fù)壓，來阻止酸霧的外逸。該方法對酸霧的收集效率較高，但當(dāng)池寬較大時需要消耗非常大的動力，且所需安裝的空間也較大，經(jīng)濟性不佳。

3 熱鍍鋅酸霧控制方法的改進

某企業(yè)原吸收酸霧管道采用側(cè)面負(fù)壓吸收的方式收集酸霧，但是由于酸洗池面積較大，側(cè)吸風(fēng)只能控制2 m以內(nèi)的酸霧，吸收率較低(30%左右)，因此一直制約著企業(yè)的生產(chǎn)經(jīng)營。為了提高廢酸的回收率，同時節(jié)能減排，某企業(yè)決定對原有的酸洗池酸霧收集處理系統(tǒng)進行設(shè)計和安裝方面的改進。

3.1 酸霧控制系統(tǒng)的改進方法

由于是在老廠房的基礎(chǔ)上進行改造與治理，因此要根據(jù)企業(yè)現(xiàn)場實際情況，通過不斷地研究探索以及多種途徑的試驗，實施技術(shù)改造，重新設(shè)計合理的酸洗池酸霧控制系統(tǒng)。在考慮有效降低酸霧濃度、方便作業(yè)等基礎(chǔ)上，決定在酸洗池上加裝橫向可沿軌道移動式封閉罩，通過此方式將酸洗池進行封閉，再將酸洗池底部用PVC板進行密封，然后在封閉罩內(nèi)對酸霧進行收集，如圖1所示。具體改進方案如下：

1)把原來的單個酸洗池分別控制、收集酸霧，改為四個酸洗池共用一個活動罩收集處理，且單池尺寸不變。

2)將側(cè)吸風(fēng)的方式改為頂端吸風(fēng)，進一步節(jié)約空間。

圖1 軌道移動式封閉罩平面示意圖

3.2 改進后的酸霧控制方式

當(dāng)酸洗件置入酸洗池內(nèi)或向酸洗池內(nèi)加入新酸時，通過電機驅(qū)動小車移動罩沿軌道橫移至指定位置，在封閉的活動罩內(nèi)形成負(fù)壓環(huán)境；采用頂端吸風(fēng)的方式收集酸洗過程中產(chǎn)生的酸霧，然后通過引風(fēng)機的動力，經(jīng)過在風(fēng)管道上設(shè)置的酸洗池短邊閥門進入洗滌塔；酸霧與洗滌塔上端噴頭噴出的NaOH循環(huán)吸收液在填料表面上接觸，由于二者的運動方向相反，而且填料具有機械強度大、耐腐蝕、空隙率高、表面大的特點，因此酸霧與吸收液在填料表面有較多的接觸面積和反應(yīng)時間，充分進行中和反應(yīng)。通過塔內(nèi)噴淋的循環(huán)液吸收酸霧，使酸霧得到凈化，其濃度可降低到排放標(biāo)準(zhǔn)直接進入大氣。

3.3 改進后酸霧控制系統(tǒng)的特點

1)改進的方案滿足了局部排風(fēng)的設(shè)計要求與設(shè)計原則，將原來單個池各設(shè)立一套獨立的固定收集系統(tǒng)改造成一套共用的系統(tǒng)，結(jié)構(gòu)簡單、造價低，便于制作、安裝與維修，在方便行車以及操作人員作業(yè)的同時提高了系統(tǒng)的利用率。

2)根據(jù)酸霧的特點和散發(fā)情況，結(jié)合工藝設(shè)備的結(jié)構(gòu)以及使用特點，考慮采用封閉式酸霧罩且罩口面積大于酸霧擴散區(qū)的水平面積。

3)采用頂端吸風(fēng)的方式，吸風(fēng)系統(tǒng)沿罩頂安置，更加靠近酸霧散發(fā)源，使有害物局限在較小的范圍內(nèi)，有利于酸霧的收集與排放。

4)機械引風(fēng)量為30 000 m3/h，工作時只需打開其中一個酸霧罩的閥門即可實現(xiàn)酸霧的控制，大幅度降低了機械功率，有利于節(jié)約能源。

3.4 改進效果

經(jīng)過將近兩年的實際運行表明，所實施改造的酸霧收集處理系統(tǒng)是有效的，通過頂端吸風(fēng)的方式收集酸霧和循環(huán)液噴淋吸收酸霧，將酸霧無組織排放變?yōu)橛薪M織收集，大幅度減少了酸霧的揮發(fā)外溢，吸收率可達到80%，并且氯化氫、氨氣經(jīng)環(huán)保檢測機構(gòu)檢測平均值分別為0.01和0 mg/m3(標(biāo)準(zhǔn)值為：氯化氫0.04 mg/m3；氨氣0.02 mg/m3)。改進的系統(tǒng)能夠有效地降低酸霧對周圍環(huán)境的腐蝕與污染，降低職業(yè)病發(fā)生的概率，廢酸的回收率由83%提高到了91%，初步估計可為企業(yè)節(jié)約成本36萬

余元，同時也可實現(xiàn)清潔生產(chǎn)、循環(huán)經(jīng)濟、節(jié)能減排的目的。

4 結(jié)束語

改進后的酸霧控制系統(tǒng)具有酸霧收集效果好且運行所需功率低等特點，實現(xiàn)了節(jié)約成本和節(jié)能減排的目的，充分體現(xiàn)了社會效益與經(jīng)濟效益的雙贏，因此在部分廠家得到一定的應(yīng)用。同時，改進成果可以為后續(xù)酸霧散發(fā)控制實驗奠定一定的基礎(chǔ)，也對熱浸鍍鋅行業(yè)的清潔生產(chǎn)有一定的借鑒和指導(dǎo)意義。