冷軋酸再生機(jī)組對除塵的影響

供稿|董雪冰 / DONG Xue-bing

內(nèi)容導(dǎo)讀

冷軋帶鋼生產(chǎn)過程中通常使用鹽酸酸洗鋼板，帶鋼表面的氧化鐵被鹽酸洗掉形成氯化亞鐵或氯化鐵并溶解在鹽酸酸洗液中，酸再生機(jī)組的主要作用是對反應(yīng)后的鹽酸廢液進(jìn)行回收再生。本鋼冷軋廠超薄板酸再生機(jī)組由于運(yùn)行時(shí)間較長，需進(jìn)行改造。文章針對酸再生機(jī)組反應(yīng)裝置在正常操作過程中排放氧化鐵粉超標(biāo)現(xiàn)象，結(jié)合實(shí)際生產(chǎn)運(yùn)行、管理及設(shè)備維護(hù)情況，分析了影響再生除塵的重要因素，并采取了相關(guān)的控制措施：采用分體式預(yù)濃縮器增加氣液分離效果，針對煙氣進(jìn)行降溫，在排放前對煙氣進(jìn)行霧滴分離處理，對焙燒爐和文丘里預(yù)濃縮器噴嘴形式進(jìn)行重新選型，最終實(shí)現(xiàn)達(dá)標(biāo)排放。

本鋼冷軋廠超薄板酸再生機(jī)組由成都華西化工科技股份有限公司設(shè)計(jì)制造，機(jī)組設(shè)計(jì)能力為7500 L/h，于2008年投入運(yùn)行。酸再生機(jī)組運(yùn)行接近10年，存在主要問題為系統(tǒng)內(nèi)除塵效果劣化，大量氧化鐵粉隨廢氣經(jīng)由文丘里預(yù)濃縮器、吸收塔和洗滌塔進(jìn)入大氣，同廢氣中水滴粘合，形成紅色雨滴降落到地面，嚴(yán)重污染機(jī)組廠房周邊道路、樹木和住建物，易發(fā)生環(huán)保事故。車間技術(shù)人員結(jié)合生產(chǎn)運(yùn)行、管理和日常設(shè)備維護(hù)情況，排查現(xiàn)存問題，尋求解決辦法。對文丘里預(yù)濃縮器、吸收塔和洗滌塔通道排放大氣中的氣體粉塵進(jìn)行了分析。

酸再生工藝流程

在冷軋帶鋼生產(chǎn)過程中，為消除熱軋表面的氧化鐵皮，通常使用鹽酸酸洗鋼板。帶鋼表面的氧化鐵被鹽酸洗掉形成氯化亞鐵或氯化鐵，并溶解在鹽酸酸洗液中，酸再生機(jī)組對反應(yīng)后的鹽酸廢液進(jìn)行回收再生，再生過程中將產(chǎn)生副產(chǎn)品氧化鐵粉，氧化鐵粉將被回收利用，微量氧化鐵粉隨廢氣排放進(jìn)入大氣中。

酸再生工藝流程見圖1所示，焙燒爐氣體由燃燒廢氣、水蒸汽、氧化鐵粉和氯化氫氣體組成，從焙燒爐的頂部離開 焙燒爐并通過旋風(fēng)分離器將所含的氧化鐵粉塵大部分分離出來。分離出的氧化物通過旋轉(zhuǎn)閥排放，并返回到焙燒爐。然后焙燒氣體進(jìn)入預(yù)濃縮器，在預(yù)濃縮器中，高溫氣體直接與循環(huán)廢酸接觸，被冷卻和清洗后氣體直接進(jìn)入吸收塔。吸收塔中使用集水槽匯集的洗滌水吸收氯化氫氣體，洗滌水通過吸收塔供水泵從吸收塔頂部送入，由噴嘴分配器將洗滌水均勻分布在吸收塔中的填料上。在逆流過程中，氣體中的氯化氫成分被洗滌水吸收，形成再生酸。廢氣自吸收塔離開后進(jìn)入一級洗滌塔以除去氧化鐵粉微小顆粒和降低廢氣中HCl的含量。一級洗滌塔設(shè)計(jì)成一段，在塔頂用漂洗水循環(huán)洗滌廢氣，塔頂?shù)膹U氣經(jīng)廢氣風(fēng)機(jī)后進(jìn)入二級洗滌塔。在二級洗滌塔的上部用高質(zhì)水洗滌廢氣，通過循環(huán)洗滌后排入大氣。

圖1 酸再生工藝流程圖

影響因素分析及措施

發(fā)生落紅雨環(huán)保事故后，技術(shù)人員排查機(jī)組時(shí)發(fā)現(xiàn)主要有三方面問題。

(1) 焙燒爐爐頂溫度控制在410~420℃，溫度偏高。

爐頂溫度過高導(dǎo)致濃縮酸反應(yīng)時(shí)間提前，氧化鐵粉顆粒度更加微小，影響雙旋風(fēng)除塵效率，氧化鐵粉進(jìn)入系統(tǒng)后部，增加鐵粉外排超標(biāo)風(fēng)險(xiǎn)。本鋼超薄板酸再生機(jī)組回收硅鋼酸洗機(jī)組廢酸液，酸洗機(jī)組生產(chǎn)部分中低牌號硅鋼，廢酸液含硅量隨酸洗機(jī)組生產(chǎn)品種更替在200~500 mg/L波動。未經(jīng)脫硅的廢酸液直接進(jìn)入酸再生機(jī)組，導(dǎo)致再生管道頻繁堵塞，焙燒爐上料流量波動較大，焙燒爐噴灑效果很難保證。進(jìn)而導(dǎo)致鐵粉掛壁情況較重，爐膛測溫電偶出現(xiàn)鐵粉粘結(jié)，測溫值出現(xiàn)偏差，為保證爐膛600℃以上的工藝溫度控制，出現(xiàn)爐頂溫度較高。

改善措施：嚴(yán)格執(zhí)行再生管道定期清洗制度，縮短噴盤洗槍頻次，保證噴灑效果，減少焙燒爐鐵粉掛壁情況。同時(shí)，加強(qiáng)檢查爐膛測溫電偶工況，定期標(biāo)定，保證測溫值準(zhǔn)確性。在滿足爐膛正常工藝控制溫度條件下，需將爐頂溫度合理控制在390~400℃。

(2) 文丘里預(yù)濃縮器工況劣化。

文丘里預(yù)濃縮器(圖2)的功能主要是冷卻高溫?zé)煔狻饪s加熱廢酸和除塵。

現(xiàn)場文丘里預(yù)濃縮器工況出現(xiàn)劣化，主要表現(xiàn)為：循環(huán)壓力60 kPa左右，低于工藝下限值80 kPa，吸收塔塔前溫度95℃，達(dá)到了工藝上限值，并且文丘里喉口部位格柵缺失。文丘里除塵效果劣化，直接導(dǎo)致大量鐵粉隨廢氣進(jìn)入到酸再生后部吸收塔和洗滌塔，通過煙囪排放到大氣中。

文丘里循環(huán)壓力低將無法保證文丘里噴灑效果。因循環(huán)泵能力不足，循環(huán)管道和文丘里噴嘴堵塞，文丘里內(nèi)部產(chǎn)生鐵粉結(jié)塊。循環(huán)壓力和流量的變化直接影響噴射角度和壓力，劣化的狀況將導(dǎo)致濃縮酸液和高溫氣體的交換功能下降，除塵功能下降，溫度過高。循環(huán)泵選型要符合現(xiàn)場對流量、揚(yáng)程的要求。同時(shí)對循環(huán)管道和文丘里噴嘴定期清理，通過提高循環(huán)壓力，保證文丘里噴灑效果，進(jìn)而保證文丘里除塵和降溫效果。調(diào)整后，循環(huán)壓力達(dá)到130~50 kPa。出口溫度降低到93℃。

圖2 文丘里預(yù)濃縮器

文丘里喉口格柵缺失，錐體部位阻尼減小，前后壓差變小，氣體流速減弱能力降低，將影響廢氣同循環(huán)廢酸的接觸時(shí)間，對熱交換和除塵整體效果影響較大。需及時(shí)清理文丘里頂部結(jié)塊情況，避免大塊掉落損壞格柵，定期檢查格柵工況，保證完好投入?；謴?fù)格柵條石后，文丘里前后壓差變大。文丘里溫度繼續(xù)降低趨好，在允許范圍內(nèi)風(fēng)機(jī)負(fù)荷提高。

(3) 二級洗滌塔塔前正壓5000 Pa，高于工藝值。

二級洗滌塔塔前正壓5000 Pa左右，大于工藝上限值3000 Pa，導(dǎo)致廢氣流速過高，經(jīng)過煙囪霧滴分離效果減弱，水凝蒸汽攜帶大量氧化鐵粉進(jìn)入大氣后，形成酸雨降落地面。經(jīng)檢查發(fā)現(xiàn)塔內(nèi)填料被氧化鐵粉污染，填料環(huán)掛壁嚴(yán)重，前部除塵不良導(dǎo)致后部洗滌塔被大量氧化鐵粉污染。重新更換污染填料，塔前正壓恢復(fù)到1000 Pa左右，落紅雨情況有效控制。

表 1 文丘里格柵恢復(fù)前后工藝參數(shù)對比

達(dá)標(biāo)排放注意事項(xiàng)

酸再生機(jī)組作為酸洗機(jī)組廢酸回收再生環(huán)保設(shè)備，必須實(shí)現(xiàn)達(dá)標(biāo)排放。設(shè)備功能完善以及關(guān)鍵工藝技術(shù)指標(biāo)的穩(wěn)定是保證達(dá)標(biāo)排放的難點(diǎn)，運(yùn)行過程中需對以下項(xiàng)目加強(qiáng)管控：減少文丘里預(yù)濃縮器內(nèi)部鐵粉結(jié)塊，增加文丘里HCl濃度；利用停機(jī)檢修檢查焙燒爐內(nèi)鐵粉掛壁情況，使焙燒爐處于良好的工作狀態(tài)，定期清理掛壁情況；針對廢酸硅含量高情況，嚴(yán)格檢查定期清理管道及噴嘴硅泥堵塞情況，以保證焙燒爐、文丘里等部位的噴灑質(zhì)量，減少鐵粉掛壁和結(jié)塊情況；利用停機(jī)檢修檢查焙燒爐頂部到雙旋風(fēng)除塵器橫管內(nèi)部積灰情況，檢查雙旋風(fēng)除塵器堵塞和損壞情況，保證雙旋風(fēng)除塵器積灰倉檢查口和回落料管無堵塞，雙旋風(fēng)除塵器鋼殼無漏風(fēng)情況；定期檢查酸再生各處密封情況，保證焙燒爐出口人孔法蘭、雙旋風(fēng)除塵器各檢查孔、預(yù)濃縮器頂部人孔、預(yù)濃縮器法蘭、各塔體連接管道法蘭、各塔體人孔的密封情況良好；利用停機(jī)檢修檢查吸收塔、一級洗滌塔、二級洗滌塔噴灑效果，填料情況和塔體情況，定期開啟洗滌塔排污閥，發(fā)現(xiàn)水質(zhì)發(fā)紅即進(jìn)行排放，直至底部鐵粉徹底排出；檢查各壓力、溫度和流量檢測儀表，保證檢測值真實(shí)可靠；運(yùn)行過程中保證焙燒爐噴灑流量和壓力，及時(shí)清洗酸槍；酸水轉(zhuǎn)換操作前進(jìn)行再生酸操作2 h以上，保證系統(tǒng)清潔。

結(jié)束語

本鋼冷軋廠超薄板酸再生機(jī)組由于運(yùn)行時(shí)間較長，新技術(shù)新工藝應(yīng)用不足。隨著環(huán)保管理的日趨嚴(yán)格，該機(jī)組需進(jìn)行改造。采用分體式預(yù)濃縮器增加氣液分離效果，針對煙氣進(jìn)行降溫，在排放前對煙氣進(jìn)行霧滴分離處理，對焙燒爐和文丘里預(yù)濃縮器噴嘴形式進(jìn)行重新選型，進(jìn)一步保證機(jī)組的達(dá)標(biāo)排放。