连续酸洗机组中减少盐酸和水消耗的措施介绍

马丽坤 佟 宇 范文斌

(1：中冶京诚工程技术有限公司轧钢工程技术所 北京100176；2：河北钢铁集团承钢公司钒钛工程技术研究中心 河北承德067102)

连续酸洗机组中减少盐酸和水消耗的措施介绍

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(1：中冶京诚工程技术有限公司轧钢工程技术所 北京100176；2：河北钢铁集团承钢公司钒钛工程技术研究中心 河北承德067102)

对连续酸洗机组中盐酸的五个消耗点：酸洗带钢的消耗、酸雾带走的盐酸、带钢从酸洗槽带到漂洗槽的盐酸、酸雾烟囱排放的酸气、洗涤塔吸收的盐酸进行了分析计算，并介绍了相应的节酸措施；同时介绍了酸洗机组中各种水的消耗点以及减少水消耗的措施和取得的效果。

连续酸洗 盐酸 水 节能降耗

1 前言

随着社会的发展，对环境保护和能源消耗都有了更高的要求，为了适应市场的发展，在新设计机组的时候，要充分考虑降低成本，减少排放。对于连续酸洗工艺段的消耗主要是盐酸和水，结合公司建设的一条连续酸洗机组详细介绍在降低盐酸和水的消耗方面采取的主要措施以及取得的效果。

2 工艺段设备介绍

本连续酸洗机组年产120万t，机组入口速度：500m/min，工艺段速度：180m/min，出口速度:280m/min。工艺段由1台破鳞拉矫机、3段25m的酸槽、5段漂洗槽、1套边部吹扫和1台烘干机组成。

破鳞拉矫机采用两弯一矫的结构型式，正常生产时可以根据实际矫直效果，采用两弯一矫或者一弯一矫。破鳞拉矫机主要有两方面的作用，一是破鳞，加快酸洗速度；二是改善板形。破鳞效果的好坏，直接影响酸洗带钢表面质量，另外对酸液的消耗也起到一定的作用。拉矫机控制的参数为延伸率，多大的延伸率可以实现破鳞，多大的延伸率可以实现板形缺陷的矫正。根据破鳞效果来看，1%的延伸率设定值已经达到饱和值[1]，也就是即使再增大延伸率也不会对破鳞效果有太大提升，而从现场使用情况来看，0.4%的延伸率已能达到产品表面质量要求。所以在实际生产时，考虑到延伸率加大会造成矫直辊消耗过大和电机消耗过大，对于屈服点较高的“硬”材质和厚规格带钢(厚规格带钢张力设计值较小)保证0.4%的延伸率即可获得良好的破鳞效果；对于屈服点较高的“软”材质和薄规格带钢拉矫延伸率达到1%即可，这样既能保证难拉矫带材的破鳞效果，又兼顾了设备的经济性问题[2]。

酸洗工艺采用浅槽紊流酸洗，酸槽内液位最深只有150mm，槽体采用PPH材质，底部和侧面衬安山岩，设置双层槽盖，槽体入口和出口设置喷射梁，侧面设置喷嘴，注入酸槽内的酸液在狭小的空间内形成了强紊流，大大缩短了酸洗的时间，另外双层槽盖抑制酸雾的挥发，节省酸的消耗。酸液详细的循环过程见图1。

图1 酸循环流程图

采用五级串级逆流漂洗工艺，水耗低，清洗效果好。

烘干机采用带内循环的设计型式，热风可以循环利用，节省加热所需的蒸汽。

3 盐酸消耗分析及减少消耗的措施

工艺段盐酸的消耗主要有几个方面：①酸洗带钢的消耗；②酸雾带走的盐酸；③带钢从酸洗槽带到漂洗槽的盐酸；④酸雾烟囱排放的酸气；⑤洗涤塔吸收的盐酸，也就是洗涤酸雾的漂洗水。带钢从漂洗槽清洗之后带钢表面的残留忽略不计。盐酸酸液的消耗流程图见图2。

图2 酸消耗流程图

1)酸洗的废酸去酸再生进行回收再利用，因为酸再生并不是100%的回收，所以会有一些损失，一般会损失1%的量，针对120万t的年产量，酸洗铁损为0.45%，那么每小时的耗酸量为1200000t/年×0.45%=5400t的Fe，每年将从酸洗液中提取出来。在再生过程中从废酸中分离Fe的效果并非100%，这是由于化学和物理原因造成的。约有5g/L的Fe仍然残留在再生酸中。可以分离出115g/L的铁。这样每年必须再生的废酸的量[3]计算如下：

根据这个结果，每小时要求的平均再生能力为：

所以酸再生损耗18%的盐酸量为0.06912t/h。

2)酸雾带走的盐酸：酸雾的浓度按3000ppm计算，风量按20000m3/h，损耗18%的盐酸量为0.4387t/h。

3)从酸洗槽带到漂洗槽的盐酸：漂洗水的浓度按50mg/L计算，每小时消耗的漂洗水为5.8m3/h，损耗18%的盐酸量为：0.161t/h。

4)酸雾烟囱排出的HCl气体国标要求新建厂20mg/m3，损耗18%的盐酸量为0.0018t/h。

5)酸雾回收进入喷淋的漂洗水中的盐酸量为：0.4387-0.0018=0.4369t/h。

漂洗槽的漂洗水和洗涤塔的漂洗水都去酸再生进行再次利用，但是酸再生并不能100%的都用完，可以用掉80%的漂洗水，所以会损失一部分的盐酸：(0.161+0.4369)×20%=0.12t/h,所以盐酸一共损失量为：0.06912+0.0018+0.12=0.191t/h，平均小时产量按176t/h计算，那么盐酸的损耗为：1.085kg/t。这只是理论计算的结果，实际生产过程中会有跑冒滴漏，所以盐酸的耗量会略有增加。

从上面的分析看，减少盐酸的消耗，首先要配置好破鳞拉矫机的延伸率，使带钢表面的氧化铁皮疏松或脱落，这样有利于盐酸溶解所有的氧化铁皮。另外氧化铁皮脱落，减少了盐酸的消耗。

提高酸再生的回收水平也是比较有效的措施，另外可以看出盐酸酸雾的挥发会消耗很多盐酸，因为盐酸是很容易挥发的溶液，所以在提高酸洗效果的时候，尽量先提高紊流度，然后再提高温度的方式，通过添加抑制剂，也可以抑制酸雾的挥发，另外连续酸洗采用内外槽盖也使酸雾的挥发收到了抑制，这样也减少了盐酸的消耗。另外在酸雾进入洗涤塔之前对酸雾进行冷凝回收，冷凝的酸液浓度在15%左右，可直接打到酸罐中进行再利用，吨钢消耗可以控制在0.5kg/t～1.5kg/t之内，达到了国际先进水平。

带到漂洗槽的盐酸是通过经常更换酸槽和漂洗槽之间的挤干辊，保证带钢尽量少的带酸液到漂洗槽，这样不仅节省了酸液，同时也减少了清洗带钢所用水的量，更换下来的挤干辊可以用在前面酸洗槽，所以并没有增加辊耗。

4 水消耗分析及减少消耗的措施

连续酸洗机组中，用水类型主要有脱盐水、工业水、自来水、循环冷却水。因为循环冷却水是循环利用的，在这里就不进行介绍了。下面主要介绍脱盐水、工业水和自来水的应用，见图3。

图3 水消耗流程图

从图3中可以看出，酸洗机组中脱盐水的消耗是比较多的，漂洗槽喷淋用水量最大，漂洗槽中的水如果浓度超过设定值，那么冷凝水泵启动往最后一个漂洗槽补充新水，冷凝水箱中的水大部分是石墨加热器回收的冷凝水，如果冷凝水不足，才补充脱盐水。漂洗采用的是5级串级逆流形式，1#漂洗槽的水溢流到废漂洗水罐，通过泵打到酸再生进行回收再利用。如果机组遇到事故停机，为了防止停车斑的产生，漂洗槽设置了停车事故喷淋，这部分的水是偶尔消耗。酸雾洗涤塔喷淋用水也是间断补充的，当漂洗水的电导率超过设定值，酸雾吸收效果不好，自动阀门打开向洗涤塔里补充脱盐水。废漂洗水进入废漂洗水罐。酸洗槽前设置有倒带冲洗系统，机组发生事故工艺段需要倒带，此时倒带冲洗自动阀门打开，向带钢喷脱盐水，这种情况也是偶尔出现，所以这部分水直接排到废水沟。为了防止酸雾溢出，槽体周围设置水封槽，水封槽内的水定期排掉更换新水。

工业水主要用于清洗设备和地面，都是间断消耗，如果跑冒滴漏少，那么清洗的消耗也会适当减少。

自来水主要用于安全喷淋，间断消耗，量很少。

综上所述，减少工艺段水的消耗，主要是减少脱盐水的消耗。采用的是五级串级逆流漂洗工艺，比四级可以节省30%的水消耗。经常更换酸槽和漂洗槽之间的挤干辊，减少酸液的带出，这样也节省清洗所消耗的水量；降低事故率，可以降低事故喷淋所用的脱盐水。

目前环保要求非常严格，为了达到国家要求的排放标准，采用2级净化系统对酸雾进行净化，如图4所示。

图4 酸雾洗涤系统图

首先酸洗槽和酸罐过来的高浓度酸雾经过冷凝器和液滴分离器大部分的含酸气体已经被收集下来，经过冷凝之后的酸雾与漂洗槽的含酸低的酸雾一起进入洗涤塔进行吸收。洗涤塔补充脱盐水是间断的，电导率超标之后才进行补充，洗涤的酸雾量少了，而且浓度降低了，补充的脱盐水量和补充次数也相应的减少了，可以减少酸雾喷淋所需脱盐水量的40%。如果冷凝器维护的好，冷凝效果好，酸雾排放浓度可以达到10mg/m3以下，远远低于国家排放标准20mg/m3。

5 结论

通过分析酸液的消耗点，采取了相应的措施进行控制，在有酸再生的情况下酸耗可由原来2kg/t～3kg/t降到0.5kg/t～1.5kg/t，达到了国际先进水平。通过分析水的消耗点，并应用有效的措施进行控制后，脱盐水的消耗可降低40%，达到了国内领先的水平。为用户节省了生产成本，同时也增强了我们公司酸洗机组的竞争力。

[1]李同庆，陈先霖等.拉伸弯曲矫直机破鳞功能的研究[J].冶金设备，1998(3):1～3.

[2]常铁柱，韩志勇，卢宁.拉矫机结构优化和工艺参数设定分析[J].冶金设备，2010(S2):33～36.

[3]朱海军.推拉式酸洗线设计参数分析[J].轧钢，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

马丽坤，女，1979年出生，毕业于东北大学材料加工工程专业，硕士，工程师，主要从事热轧带钢酸洗工艺方面的研究

TG156.6

B

10.3969/j.issn.1001-1269.2014.06.016

2014-07-05)