唐钢高强汽车板酸再生自动控制系统

孙金杰

摘 要：随着我国钢铁行业的迅猛发展，酸洗废酸再生循环利用日显其重要性，既解决环境污染，又带来显著经济效益。唐钢高强汽车板与Andritz公司合作创建了两个炉区产能6000 l/h和一个脱硅机组处理能力为 12000l/h的产线。本文在简要介绍酸再生工艺流程的基础上，着重说明了唐钢高强汽车板酸再生自动控制系统的整体系统硬件配置，控制功能分配等设计方案和实现方法。实际工程应用效果证明，该控制系统设计运行稳定，控制效果很好。

关键词：酸再生；系统硬件配置；控制功能

中图分类号：TG333 文献标识码：A 文章编号：1671-2064（2017）10-0032-02

1 引言

酸再生项目作为钢铁企业中处理生产线酸洗过程中产生的废酸最高效、经济、合理的工艺产线，不仅可以每年从废酸液中回收铬镍重金属，同时可以降低新酸用量以及后续废水处理的难度和成本，从源头解决环保问题，其环保意义和经济效益在今天日趋明显。而高效稳定的自动化控制系统，能保证设备可靠运行，减少故障停车造成的经济损失。

2 酸再生设备及工艺介绍

2.1 脱硅系统

脱硅废酸预处理工艺设备包括浸溶塔、氨反应罐、氨水罐、絮凝剂罐、混合罐、沉淀罐、压滤机、处理酸罐、加热器、冷却器等。

来自酸洗机组的废盐酸首先贮存在废酸罐中，该废酸经过滤、加热后从浸溶塔底部连续打至浸溶塔内，上升过程中与浸溶塔内加入的铁屑结合，废酸中的游离酸与铁反应生成氯化亚铁。

化学反应方程式为：

Fe+2HCl=FeCl2+H2↑

反应后的废酸从浸溶塔顶部溢流经冷却器流至氨反应罐。氨反应罐中连续加入25%的氨水溶液，与废酸发生如下反应。

主要化学反应方程式如下：

FeCl2+2NH3+2H2O=Fe（OH）2+2NH4Cl

4Fe（OH）2+O2+2H2O=4Fe（OH）3↓

FeCl3+3NH3+3H2O=3Fe（OH）3↓+3NH4Cl

同时压缩空气自氨反应罐底部吹入，使Fe（OH）3为絮状沉淀物膨胀，加强其吸附SiO2效果。

如此，废酸酸液的除硅过程方可完成。

2.2 再生系统

再生系统工艺设备包括焙烧炉、双旋风分离器、预浓缩器、吸收塔、FeCl2洗涤塔、收集罐、文丘里洗涤塔、氧化铁粉仓等。

罐区处理酸罐内的废酸被打入预浓缩器顶部，通过在预浓缩器自循环，冷却从焙烧炉反应生成的HCl蒸气的同时，部分废酸被蒸发，部分废酸被定量地送入焙烧炉进行焙烧反应。

被送往焙烧炉的废酸，在炉内发生一系列物理化学反应，水分被蒸发；主要化学反应方程式如下：

4FeCl2+4H2O+O2=2Fe2O3+8HCl

2FeCl3+3H2O=Fe2O3+6HCl

FeCl2、FeCl3经焙烧后生成Fe2O3和HCl蒸气。其中HCl气体与燃烧气、水蒸氣组成反应气体，从焙烧炉顶部被抽出，经双旋风分离器，分离部分Fe2O3颗粒，然后进入预浓缩器，在预浓缩器中该反应气体通过和循环酸直接接触而被冷却，清洗后进入吸收塔，经漂洗水吸收HCl气体后在吸收塔中形成再生酸。在洗涤塔内通常采用上部喷淋纯水，而下部则喷淋FeCl2液体的方法对废气进行最后一级的处理。经此处理后的废气，HCl、Cl2、Fe2O3含量均完全符合国家的环保排放标准，通过烟囱排入大气。

3 控制系统组成及功能

3.1 整体系统硬件配置如（图1）所示

（1）酸再生操作室配备三台HMI画面，供操作人员分别对脱硅及两套酸再生的运行状况及主要仪表控制参数进行监控。彩色网络打印机可以在线打印曲线及图表便于分析和解决问题。为保证随时对现场关键设备进行有效监控，操作室同时配备工业监控电视。

（2）酸再生PLC室配置一个工程师站用来维护系统及修改程序，两台服务器启一备一用以保证生产的连续性和稳定性。两台交换机分别用来与三级和酸洗进行通讯，使产线运行状况更加智能化。3套PLC系统采用S7-400系列PLC，分别对脱硅及两套酸再生进行控制，同时与铁粉区S7-200系列PLC进行通讯。

（3）电气室配备有10台变频器控制现场变频电机，同时远程I/O柜用于普通电机输出、反馈及监控。

3.2 控制功能

该系统包括一套废酸预处理系统、两套废酸再生利用系统，共设计有三套PLC：脱硅废酸预处理一套、1#再生系统一套、2#再生系统一套，通过三套PLC对整个酸再生生产进行控制，最终实现如下控制功能：

（1）脱硅废酸预处理系统：罐区液位，浸溶塔、氨反应罐及絮凝剂罐液位、流量、温度、压力以及泵房电机安全联锁等系统的控制。以及压滤机区域自动控制，同时包括脱硅废酸预处理系统流程监控、功能画面操作、趋势报警记录等。

（2）1#再生系统：机组转速、再生区温度、压力、流量、液位、密度、联锁保护等系统的控制；铁粉区域的料位及铁粉罐装的监控；系统流程监控、功能画面操作、趋势报警记录等。

（3）2#再生系统：机组转速、再生区温度、压力、流量、液位、密度、联锁保护等系统的控制；铁粉区域的料位及铁粉罐装的监控；系统流程监控、功能画面操作、趋势报警记录等。

经实践证明，逻辑控制功能设计齐全，控制调节准确稳定，联锁保护安全可靠，达到系统稳定运行。

3 结语

该控制系统结构简单、清晰，且采用分布式结构，便于工厂设计、安装和调试。目前唐钢高强汽车板酸再生处理线已经投入生产近两年，控制系统一直运行稳定、可靠。在此保障之上，随着现场生产过程中各项功能及细节的不断完善，参数优化，各项指标正在向更好的标准靠拢，为产线的节能、环保助力。

参考文献

[1]张春青.宝钢冷轧厂酸再生工艺简介及设备特点[J].工业加热，2004，33（4）：56-58.