1、概述
盐酸酸洗时的氧化物被从钢板表面洗掉,同时相应的消耗定量的盐酸形成铁的氧化物溶解在酸洗液中。这样酸洗液中铁离子的浓度增加,而游离盐酸浓度降低,为了消除铁离子的增加量,对应这个量的酸洗液被送往酸再生机组。在酸再生机组铁的氧化物被氧化成HCI和Fe2O3,HCI被吸收成浓度为18~20%的盐酸,并被送回酸洗线,Fe2O3以粉状形式排出。这样酸洗槽中的酸与铁的浓度就可以保持衡定。
酸洗和酸再生的过程可以由以下方程表示出来:
酸洗:
Fe 2HCI→FeCI2 H2
FeO 2HCI→FeCI2 H2O
Fe3O4 2HCI→FeCI2 FeCI3 H2O
Fe2O3 6HCI→2 FeCI2 3 H2O
2FeCI3 Fe→3 FeCI2
4FeCI2 4HCI O2→4Fe2CI3 2H2O
再生:
2FeCI2 2H2O 1/2O2→Fe2O3 4HCI
进入酸再生机组的酸洗液主要包括水、游离盐酸、FeCI2和少量FeCI3。
2、盐酸再生机组的主要工艺过程
废酸泵将废酸从废酸罐中打出经废酸过滤器进入到预浓缩器(文丘里型)中。从预浓缩器中废酸被焙烧炉供给泵打出,送到喷雾焙烧反应炉的喷嘴。焙烧炉由烧嘴直接加热。废酸被喷嘴雾化成主要含H2O、HCI和FeCI2的小液滴。这些小液滴进入焙烧炉后首先被加热到沸腾温度然后蒸发。FeCI2部分仍保留,在炉内下降过程中温度在300~800℃的范围内被焙烧成游离酸和铁的氧化物。其反应如下:
2FeCI2 2H2O 1/2O2→Fe2O3 4HCI
2FeCI3 3H2O→Fe2O3 3HCI
生成的大部分氧化铁留在喷雾焙烧反应炉内。其它部分被热炉气带走,其中一部分在粉尘分离器被分离并流回反应炉,最后由旋转阀排出,氧化铁具有较高纯度,它的密度在0.3~0.5Kg/dm3之间.它的纯度主要取决于酸洗钢板的金属组成.。氧化铁粉由氧化铁粉气动输送系统输送到铁粉库。
焙烧后的气体产品中含有大量水和酸洗液中的游离酸,还含有HCI气体和烧嘴燃烧废气(主要有H2O、CO2、N2和剩余的氧气)。
焙烧炉气由底部进入到吸收塔中。水从吸收塔上部进入与炉气反向冲洗。此时HCI和H2O结合成盐酸(200g/LHCI)冷凝流向底部。然后再生酸被送回酸洗槽。
冲洗水量考虑烧嘴气体带进的附加水份。以避免酸洗液被稀释。
整个生产过程中,风机使整个机组保持负压,并将含有游离HCI的废气排到大气中。
风机设计成预洗涤型,洗涤水在风机前注入,这个洗涤水被用作吸收塔的吸收水。
清洗废气中HCI气体的洗涤塔安装在废气风机后。
洗涤塔用的是新水。洗涤水也被用于吸收塔。再生机组的废酸处理量为5,000t/h
3 酸再生机组的原料和产品
3.1酸再生机组原料及标准
3.1.1废酸:废酸处理量5,000t/h;
废酸中铁离子含量110~130g/l;
废酸中HCI(游离酸加离子)含量30~50g/l;
废酸温度70℃;
3.1.2冲洗水:来自酸洗线冲洗水槽;
需用量:正常4.0m3/h
水操作时9.5m3/h
3.1.3饮用水:消耗量20.0 m3/h;
饮用水标准:压力:最小0.4Mpa
温度:4~28℃
3.1.4脱盐水:消耗量:大约1.5 m3/h
脱盐水标准:压力:0.2~0.3Mpa
水质:PH7~8
电导率:<10微米/厘米
3.1.5混合煤气:消耗量:3100Nm3/h;
混合煤气标准:低热值:1800kcal/Nm3
压力:700~1400mmWC(在交接点)
3.2酸再生机组产品
3.2.1再生酸:应与废酸量相同5,000l/h;
再生酸铁离子含量<50g/l
再生酸中HCI(游离酸加离子)含量180~200g/l;
再生酸温度:93℃
3.2.2Fe2O3铁粉:理论上Fe2O3铁粉产量为751.22Kg/h;
实际产量830Kg/h
铁粉颗粒:1~200microns
密度:300~500Kg/ m3;
4 主要生产设备、参数
4.1废酸泵
机械轴封离心泵
介质:废酸
温度:80℃
密度:1.25kg/dm3;
能力:10 m3/h;
扬程:35m
转速:2950rpm
马达功率:4.0kw
4.2冲洗水泵
机械轴封离心泵
介质:冲洗水
温度:60℃
密度1.02kg/dm3;
能力:15 m3/h;
扬程:35m
转速:2950rpm
马达功率:5.5kw
4.3再生酸泵
机械轴封离心泵
介质:再生酸
温度:90℃
密度1.1kg/dm3;
能力:10 m3/h;
扬程:35m
转速:2950rpm
马达功率:4.0kw
4.4新酸泵
机械轴封离心泵
介质:新酸
温度:20℃
密度1.15kg/dm3;
能力:10m3/h;
扬程:35m
转速:2950rpm
马达功率:4.0kw
4.5污水泵
双隔膜泵
介质:废酸、水
温度:60℃
能力:最大15m3/h;
压力:空气压力4bar,水量15 m3/h;压力是2.5bar
4.6废酸罐
立式带硬质防酸胶衬的钢罐
直径:5,000mm
高度:6,400mm
容积:120m3
4.7冲洗水罐
立式:带硬质防酸胶衬的钢罐
直径:5,000mm
高度:6,400mm
容积:120m3
4.8再生酸罐
立式:带硬质防酸胶衬的钢罐
直径:5,000mm
高度:6,400mm
容积:120m3
4.9新酸罐
立式:带硬质防酸胶衬的钢罐
直径:5,000mm
高度:6,400mm
容积:120m3
4.10新酸罐备用罐
置于厂房外,用于储存新酸。原新酸罐用作其它酸储罐的备用罐。
立式:带硬质防酸胶衬的钢罐
直径:5,000mm
高度:6,400mm
容积:120m3
4.11增压站
两台垂直离心泵和钢质压力罐
介质:饮用水
温度:20℃
密度:1.0kg/d m3
能力:2×5 m3/h;
出口压力:9bar
入口压力:4bar
4.12焙烧炉供给泵
机械轴封离心泵
介质:浓缩酸
温度:96℃
密度1.38kg/dm3;
能力:7m3/h;
扬程:65m
转速:2950rpm
马达功率:15kw
4.13文丘里循环
机械轴封离心泵
介质:浓缩酸
温度:96℃
密度:1.38kg/dm3;
能力:61m3/h;
扬程:20m
转速:2950rpm
马达功率:11kw
4.14吸收塔泵
机械轴封离心泵
介质:冲洗水
温度:85℃
密度:1.01kg/dm3;
能力:7.5m3/h;
扬程:45m
转速:2950rpm
马达功率:5.5kw
4.15洗涤塔泵
机械轴封离心泵
介质:酸性水
温度:80℃
密度:1.00kg/dm3;
能力:65m3/h;
扬程:23m
转速:2950rpm
马达功率:11kw
4.16废气风机
风机由接轴直转传动
注入水:1.5m3/h;
直接传动:160kw、2980rpm
能力:23,000m3;
静力学压力:14,000Pa
废气温度:85℃
废气比重:0.75kg/dm3;
转速:2,980rpm
重量:2,700kg
4.17助燃风机
能力:7000m3/h;
介质:空气
温度: 20℃
压力:8150Pa
操作方式:连续式
马达功率:30kw
转速:2930rpm
4.18冲洗水中间贮罐
FRP(玻璃钢)制的圆筒罐
4.19双旋风除尘器
碳钢制成
4.20卧式液滴分离器
机座:PP
填料:PP
4.21 立式液滴分离器
机座:PP
填料:PP
4.22 废酸过滤器
入口/出口直径:DN50
过滤器面积:1.8m2
机座:带胶衬的钢
4.23 冲洗过滤
入口/出口直径:DN50
过滤器面积:1.8M2
4.24喷雾焙烧炉
负压值:(在反应炉出口处)-25mmw
输入:a)浓缩酸:Q=4m3/h T=95℃
b)混合煤气:1800kcal/Nm3±10%
Q=1960 Nm3/h±10%
助燃空气:Q=4.8210Nm3/h
输出:a)炉气:Q=11470m3/h
T=390℃
包括:HCI气体、水蒸气、N2、CO2、O2。
b)Fe2O3铁粉:Q=大约830kg/h
密度:300~500kg/m3 t=最大400℃
4.25烧嘴
煤气量:正常:650Nm3/h±10%
最大:860Nm3/h±10%
压力:10~40mbar
空气量:正常:1610Nm3/h
最大:2100Nm3/h
压力:10~40mbar
4.25.1烧嘴提升设备
4.25.2烧嘴:11个喷嘴 4个氧化陶瓷塞
型号:553S
材料:氧化陶瓷
标准能力:3bar时每分钟6吨水
喷射角度:55°
4.26预浓缩器
文里型、全部由钢制、上部衬砖
4.27吸收塔
由FRP制成
填料:11/2PP填料环
支撑格栅由PP制成
4.28破碎机
破碎机交叉成45°,齿轮马达通过传动链传动破碎机。
齿轮马达:1.1kw
转速:23rpm
4.29旋风除尘器旋转阀
马达:0.75 转速:10.5rpm
4.30炉底旋转阀
马达:1.1kw 转速:23rpm
4.31洗涤塔
直径:1900mm
填料高度:5500mm
入口管径:DN800mm
出口管径:DN1150mm
炉气量:大约12800Nm3/h
温度:84℃
循环量:大约45m3/h
新水供给量:1.5Nm3/h
洗涤水溢流量:1.5m3/h
4.32铁粉输送风机
能力:6760m3/h
介质:空气60℃
压力:20℃时5180Pa
转速:2930rpm
功率:18.5kw
4.33氧化铁粉过滤器
铁粉输送空气量:8500m3/h
过滤器面积:104m2
4.34铁粉仓旋转阀
能力:最大20m3/h
介质:铁粉颗粒
温度:60℃
转速:42rpm
功率:2.2kw
4.35氧化铁粉仓
容积:60m3
4.36装袋机
能力:每小时80袋
袋容积:25~50kg
空气消耗:25kw/袋 6bars时每袋35吨
0.6bar空气消耗120m3/h
抽吸量:600~900m3/h
5、主要操作程序
5.1操作:新水直接送到反应炉中,冲洗水通过吸收塔进入文丘里中循环,从文丘里中出来多余的水被打入废水坑中,吸收塔的流量被调到最小值。
5.2酸操作:对应于烧嘴的混合气体有一定两的酸,通过文丘里的液位控制进入系统中,焙烧炉的喷杆是由文丘里供应浓缩酸的,洗涤塔的水和冲洗水被用作吸收塔的吸收水,吸收塔中的再生酸流入再生酸罐。
5.2.1由水→酸的切换:在水操作过程中,切换按钮被按下,这时机组自动改为酸操作,文丘里的水在反应炉中被蒸发,当达到文丘里液位后,由水到酸的切换完成,自动把酸的入口阀定在操作位置上。
5.2.2由酸→水的切换,是在酸的入口阀关闭后,通过切换按钮实现的,文丘里中的浓缩酸被消耗,当达到文丘里液位时,多余的量由冲洗水稀释,当再生酸的浓度下降时(大约30分钟后)通往再生酸罐的再生酸阀关闭,吸收塔中的水流入文丘里。
5.3酸水操作
这种操作方式只用于清洗喷嘴时并限制在20分钟内,因为时间过长会引起浓缩酸中的Fe离子浓度增加。此时焙烧炉被注入新水而吸收塔仍维持酸操作。
6、酸再生机组正常停车及启动
6.1机组停车
酸再生机组停车时冲洗水操作至少要保持2小时,新水操作至少要保持1小时,然后按正常程序停车。
6.2机组启动
酸再生长时间停车后重新启动,要按正常程序启动缓慢升温。三杆枪稳定操作后方可酸操作。
7、酸再生机组主要注意事项
7.1主烧嘴操作期间,为了冷却点火烧嘴,供给点火烧嘴的空气必须连续。
7.2如果冷的燃烧室点火试验不成功,则需要空气彻底清扫燃烧室后,才可以重新点火试验。
7.3本机组随时可以由酸操作改为水操作。
7.4只有在紧急停车和紧急断开时,HCI气体才可能进入厂房。
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