酸洗鈍化酸霧收集處理系統(tǒng)的設(shè)備設(shè)計應(yīng)用

陸建國

（南通中集安瑞科食品裝備有限公司， 江蘇 南通 226000）

0 引言

大型不銹鋼食品罐體生產(chǎn)過程中因用鹽酸、 硫酸對金屬表面進(jìn)行酸洗鈍化處理的過程中會產(chǎn)生一定的量酸霧廢氣， 揮發(fā)出來的酸霧廢氣將會危害車間工人的身體健康及對周圍大氣環(huán)境造成污染，以致破壞生態(tài)平衡。為了貫徹和落實國家環(huán)保方針、地方政府及集團(tuán)公司要求，配合保護(hù)環(huán)境戰(zhàn)略的實施， 為現(xiàn)有酸洗鈍化研制了新一代酸霧收集處理系統(tǒng)設(shè)備， 使廢氣通過治理達(dá)到符合排放標(biāo)準(zhǔn)。 該系統(tǒng)具有投資省、操作管理方便的特點，處理效率高、占地少、解決了占地大、系統(tǒng)不工整、不協(xié)調(diào)等缺點，同時也實現(xiàn)了酸霧收集的智能化、自動化。 酸霧收集處理系統(tǒng)主要由產(chǎn)品無軌轉(zhuǎn)運小車、酸洗房、酸洗地面、酸液回收循環(huán)系統(tǒng)、酸霧收集處理系統(tǒng)等組成。

1 酸霧處理工藝流程

酸洗鈍化是使不銹鋼表面形成致密的氧化膜達(dá)到不生銹、不腐蝕的關(guān)鍵工序，為了提高酸液使用效果，大型不銹鋼罐體酸洗是通過配比一定濃度的酸洗液采用噴淋循環(huán)酸洗方式使產(chǎn)品表面形成鈍化膜，酸洗過程中，酸洗后用水淋洗工件表面去除酸洗液及雜質(zhì)， 清洗后的工件自然干燥。 由于酸液的特性是極具揮發(fā)性，酸液會彌漫于空氣中，造成人體傷害及腐蝕建筑以及生產(chǎn)設(shè)備。 因此需要將酸洗空間密封進(jìn)行酸霧廢氣集中收集處理，為滿足產(chǎn)品進(jìn)出密閉空間需要采用升級式柔性卷簾門密封酸洗房間，酸房地面采用自然風(fēng)補風(fēng)，酸房頂部設(shè)置集氣收集防腐風(fēng)管，通過外置防腐離心風(fēng)機(jī)形成酸洗房微負(fù)壓，將揮發(fā)的酸霧廢氣抽到酸霧吸收塔，由酸霧吸收塔收集處理合格后通過煙囪排放，能有效防止酸霧廢氣彌漫到空氣中。

酸霧處理工藝流程圖見圖1。

2 酸霧收集系統(tǒng)

酸洗酸霧鈍化收集處理系統(tǒng)主要由酸洗房、 無軌轉(zhuǎn)運小車、酸霧收集處理系統(tǒng)、電器控制系統(tǒng)等組成。

2.1 酸洗房

酸洗房主要由防腐蝕地面、防腐墻面、柔性卷簾門、酸洗液回收循環(huán)系統(tǒng)、工件輸送、工件放置架、酸洗房照明和電氣控制系統(tǒng)等部分組成。 酸洗房集合了酸洗液的噴淋、收集、循環(huán)以及廢水的收集、排放等功能。

圖1 酸霧吸收處理系統(tǒng)工藝流程圖Fig.1 Production Process diagram of acid mist absorption treatment system

酸洗房體外框由桁架結(jié)構(gòu)組成， 內(nèi)部采用耐腐性能極好的PE 耐酸瓦，耐酸瓦能夠滿足耐酸要求，具有一定耐沖擊力，即使遇到外力，也能保持基本形狀，PE 耐酸瓦之間通過耐腐的3M 膠帶一次粘接， 然后通過316 材質(zhì)的鉚釘和自攻螺絲固定在桁架結(jié)構(gòu)上， 提高了酸洗房密封性和耐腐性。為了滿足酸洗房的氣密性，減少清洗酸霧外泄，大門采用耐酸性的柔性升降式卷簾門密閉，柔性卷簾門采用二級防墜落設(shè)計， 增加了工件或人通行的安全性，酸洗房側(cè)面配備了兩扇應(yīng)急通道小門，確保特殊狀況下，能夠滿足操作人員或維修人員通行。

為方便噴淋酸洗后的液體回收和循環(huán)， 酸洗房地面采用中間高兩邊低的5°斜坡度設(shè)計， 酸洗房四周設(shè)置了酸液回收槽， 確保噴淋酸洗或清洗的廢水通過房屋四周的“溢流槽”匯聚到室外的酸液收集池，室外的酸液收集池能夠通過耐酸閥電器遠(yuǎn)程自動或遙控實現(xiàn)噴淋酸液循環(huán)和廢水收集功能。

酸洗房地面采用玻璃鋼 （主要成分環(huán)氧乙烯基酯樹脂、過氧化環(huán)體酮、滌綸布等）防護(hù)，為保證玻璃鋼和混凝土地面緊密相貼，避免玻璃鋼脫層，減少無軌充電自行走式小車對玻璃鋼的損傷，在玻璃鋼施工前，確?；炷恋孛婧试?%以下， 凸出物用砂盤機(jī)或刮鏟磨平鏟平，提高了玻璃鋼表面的剛度，大型罐體通過支撐工裝接駁，實現(xiàn)產(chǎn)品進(jìn)出酸洗房。

酸洗房所有電器系統(tǒng)均采用防爆防腐蝕材料， 滿足了設(shè)備電器運行的穩(wěn)定性， 柔性卷簾門和自行走式小車等設(shè)備操作均采用外部遙控操作， 避免了酸液和酸霧對人體的侵害。

圖2 酸洗房結(jié)構(gòu)圖Fig.2 Structure diagram of pickling room

2.2 無軌轉(zhuǎn)運小車

液壓無軌升降電動小車用于酸洗房工件轉(zhuǎn)運， 能夠平升平降及平臺升降自動調(diào)平功能，自行走式小車可以實現(xiàn)200mm 上下液壓升降，可以任意角度轉(zhuǎn)向，具有直線行駛、斜行、橫行、八字轉(zhuǎn)向功能，轉(zhuǎn)向采用控制，要求防震、防磁、防潮和常溫（-15～40℃）下工作穩(wěn)定性，設(shè)置警戒標(biāo)識、警示燈，運行時具備點狀檢測障礙物聲光報警，兩側(cè)各配一只防護(hù)急停按鈕， 整車必須考慮防酸堿腐蝕裝置，輪子采用防腐輪，無線遙控、轉(zhuǎn)彎功能、耐酸功能等。

無軌轉(zhuǎn)運小車采用兩輪驅(qū)動對角線擺布液壓轉(zhuǎn)向電動平車，小車體主要由：車架、舵輪組、平車驅(qū)動輪組、驅(qū)動輪組懸掛裝置、旋轉(zhuǎn)支撐、驅(qū)動減速電機(jī)、 電動升降式臺面、轉(zhuǎn)向液壓裝置、蓄電池組、電控柜、遙控器接/發(fā)裝置、警示燈、電磁制動器組、電量指示裝置和充電裝置等部門組成。 主要系統(tǒng)由控制系統(tǒng)、轉(zhuǎn)向系統(tǒng)、驅(qū)動系統(tǒng)、制動系統(tǒng)、升降系統(tǒng)等組成。

（1）控制系統(tǒng)。 控制系統(tǒng)采用DC 24V 安全電壓供電，采用三菱可編程控制器、D/A 模塊、中間繼電器、編碼器、電機(jī)控制器來實現(xiàn)驅(qū)動電機(jī)控制， 臺面的上升與下降有限位停止功能。 通過線控手柄的操作或者遙控的操作來實現(xiàn)平車所有運動。

（2）轉(zhuǎn)向系統(tǒng)。 轉(zhuǎn)向系統(tǒng)由液壓動力單元、分配閥、液壓鎖、電磁閥、雙出桿液壓油缸及管件、車輪等組成，由三菱可編程控制器+編碼器+中間繼電器+電磁閥組控制液壓油缸實現(xiàn)車輪轉(zhuǎn)向， 通過分配閥和編碼器保證轉(zhuǎn)向協(xié)調(diào)一致。

（3）驅(qū)動系統(tǒng)。驅(qū)動系統(tǒng)由固定在框架底部兩組直流牽引電機(jī)、減速機(jī)、車輪等組成，電機(jī)由蓄電池供電，通過減速機(jī)將電機(jī)動力放大傳送到車輪上驅(qū)動整個車體的運動，并用三菱可編程控制器+D/A 模塊+編碼器+電機(jī)控制器來保證兩組驅(qū)動輪的轉(zhuǎn)速達(dá)到控制要求。

（4）制動系統(tǒng)。 制動系統(tǒng)通過與電機(jī)同軸的電磁制動器的控制來對平車進(jìn)行制動，制動快、效果好；控制環(huán)節(jié)采用三菱可編程控制器PLC 集中控制，通過中間繼電器、直流接觸器和失電制動器控制電機(jī)的制動， 從而控制平車的停止。

（5）臺面升降系統(tǒng)。 平車由主體和上臺面分體結(jié)構(gòu)組成， 臺面的升降由升降電機(jī)驅(qū)動T 型減速機(jī)通過連桿驅(qū)動四個舉升減速機(jī)使絲杠同步旋轉(zhuǎn)上升， 有效保證了臺面上升的同步性與穩(wěn)定性。

圖3 無軌轉(zhuǎn)運小車圖Fig.3 Trolleyless trolley diagram

2.3 酸霧處理系統(tǒng)

不銹鋼罐體酸洗時， 將酸洗液從罐頂從上向下噴淋對罐體外部進(jìn)行酸洗，酸洗液循環(huán)使用，不排放，酸洗后進(jìn)行水洗，去除酸洗液及雜質(zhì)。 酸洗、水洗使用循環(huán)水泵對工件表面進(jìn)行循環(huán)淋洗，酸洗過程中產(chǎn)生的硝酸霧、氫氟酸等通過酸霧收集處理系統(tǒng)進(jìn)行有效的捕集及處置，確保尾氣達(dá)標(biāo)排放，減少對周邊空氣環(huán)境質(zhì)量的影響。

酸霧收集處理系統(tǒng)主要由玻璃鋼離心風(fēng)機(jī)、 玻璃鋼風(fēng)管、酸霧吸收處理塔、排氣筒和電器控制系統(tǒng)等組成。酸洗過程中產(chǎn)生的酸霧等廢氣通過玻璃鋼離心風(fēng)機(jī)進(jìn)行抽風(fēng)， 將抽出的廢氣通過玻璃鋼風(fēng)管送到酸霧吸收處理塔，經(jīng)過處理合格后的廢氣通過排氣煙囪排出。

玻璃鋼風(fēng)管采用PP 材質(zhì)防止腐蝕，提高風(fēng)管的使用壽命。 玻璃鋼風(fēng)機(jī)電機(jī)采用變頻電機(jī)在不同工況及不同天氣情況下進(jìn)行電源頻率調(diào)節(jié)以達(dá)到降低電耗的目的，一臺大功率電機(jī)同時控制兩個房間的抽風(fēng)系統(tǒng)， 變頻風(fēng)機(jī)通過變頻器和換向器自動分配兩個房間的風(fēng)量， 大大節(jié)省了成本和占地面積。

圖4 酸霧吸收機(jī)構(gòu)圖Fig.4 Acid mist absorption mechanism

酸霧塔全部采用玻璃鋼材質(zhì)大大增加了使用年限和使用性能，酸霧吸收塔采用PP 材質(zhì)制成，采用立式結(jié)構(gòu)，上段為塔體，下段為貯液箱；塔體內(nèi)填料采用花環(huán)填料或多面球。 酸霧吸收處理塔的特點是：貯液箱內(nèi)部隔開，以防止塔內(nèi)的雜物進(jìn)入水泵，同時塔底部制作成斜坡型，設(shè)置排渣槽，更有利的放空排渣；塔頂部設(shè)置旋流擋板加收水填料組合進(jìn)行防止飄水現(xiàn)象；設(shè)置pH 儀與加藥儲存箱電磁閥聯(lián)動， 當(dāng)pH 小于9 時自動加藥，pH 大于10 時自動停止， 可根據(jù)實際生產(chǎn)情況自定設(shè)置儲液箱液位計與補水管浮球閥聯(lián)動，當(dāng)液位低于設(shè)定值時自動補液。酸霧通過酸洗房后壁的抽風(fēng)通 道被輸送到室外的酸霧塔內(nèi)，酸霧塔自動的加藥中和酸霧，實現(xiàn)達(dá)標(biāo)排放。

酸霧風(fēng)機(jī)正壓將抽吸的酸霧送至吸收塔下部， 采用逆流上部噴淋堿液；廢氣通過管道輸送到堿噴淋吸收塔，利用堿液泵將堿液輸送至酸霧噴淋吸收塔， 廢氣在塔內(nèi)與自上而下噴霧堿液作充分接觸， 氯化氫與堿液進(jìn)行中和反應(yīng)，達(dá)到去除酸霧廢氣的目的，酸霧噴淋吸收塔內(nèi)設(shè)有多層湍球，大大增加了廢氣與堿液的接觸面積，處理效果更為理想。堿液要定期更換，更換出來的堿液排放至廢水處理站處理。酸性廢氣逆向通過兩層填料，與堿性噴液充分接觸發(fā)生中和反應(yīng)、吸收傳質(zhì)，廢氣中的酸霧進(jìn)入吸收溶液中并回至貯液箱內(nèi)，貯液箱根據(jù)pH 值隨時自動補液調(diào)整pH 值至9～10。

凈化后潔凈空氣經(jīng)除霧層進(jìn)行氣液分離， 氣相通過煙筒排入大氣，堿液箱與塔身設(shè)計為一體化形式，節(jié)省占地面積。 酸霧中和系統(tǒng)采用國內(nèi)先進(jìn)的兩極噴淋系統(tǒng)實現(xiàn)了酸霧的達(dá)標(biāo)排放，整個酸霧塔高度達(dá)到30m，酸霧具有一定的濕度， 會引起風(fēng)管及風(fēng)機(jī)內(nèi)積水所以在風(fēng)機(jī)底部以及風(fēng)管最低部位設(shè)置排液閥，合并后統(tǒng)一收集，大大降低了堿液的消耗。 風(fēng)機(jī)與風(fēng)管及吸收塔之間采用軟連接，防止抖動對吸收塔及風(fēng)管的損害。

酸霧收集處理控制系統(tǒng)采用PLC 自動控制，所有的系統(tǒng)都是獨立的模塊單元， 需要控制時由PLC 調(diào)用每個控制模塊，實現(xiàn)負(fù)壓控制、自動噴酸洗和除霧等功能，在風(fēng)機(jī)的控制上，PLC 會根據(jù)操作者按下的按鈕自動控制變頻風(fēng)機(jī)風(fēng)速，同時自動切換不同房間的風(fēng)道閥門，減小電機(jī)的啟動電流，在安全方面，在控制回路中設(shè)有過載、反向、缺相保護(hù)功能，這樣就更有效地保護(hù)了電機(jī)、避免了因為過載、反向、缺相而損壞電機(jī)，接觸器不吸合等常見故障，充分保護(hù)了系統(tǒng)的安全性，急停按鈕確保在任何緊急狀態(tài)下能停止所有的操作，停止酸洗按鈕，PLC 會根據(jù)操作者要求自動的停掉酸液循環(huán)泵。

圖5 酸霧收集處理控制原理圖Fig.5 Schematic diagram of acid mist collection and processing control

3 結(jié)束語

該酸洗酸霧收集處理系統(tǒng)不僅滿足使用要求，且運行可靠、操作簡單、維修方便、工人作業(yè)條件安全良好、三廢治理達(dá)到國家標(biāo)準(zhǔn)，具有良好的社會效益，符合國家大力倡導(dǎo)推廣并積極引導(dǎo)和支持的綠色健康發(fā)展要求。