酸再生炉顶喷枪系统技术改造

卞静

摘要：唐钢冷轧盐酸再生项目引进的是美国ISSI公司的盐酸再生技术。目前的生产过程中，发现在直接处理废酸液的条件下，炉顶喷洒系统容易结晶堵塞，针对此现象，在现有工艺设备基础上对炉顶喷枪系统进行技术改造，有效提高機组运行作业率。

关键词：酸再生；喷枪系统；反冲洗

前言

我国是世界第一产钢大国，全国拥有无数个带钢，钢管，钢丝厂等各种各样金属加工企业，这些企业的产品在深加工过程中都需要对其表面进行酸洗除锈处理来除锈蚀。现阶段钢铁酸洗常用的酸洗液为盐酸，但酸洗盐酸废液按国家环保要求是不能直接排放的。为了保护环境，节约及合理利用资源，国内外学者长期以来进行了大量的研究和探索，提出了不同类型的处理和回收方法及技术，取得了较好的应用效果。

1.酸再生（ARP）工艺概述及工艺流程

1.1酸再生的工艺概述

盐酸再生即废盐酸溶液的回收，是酸洗过程的逆反应。唐钢冷轧盐酸再生项目引进的是美国ISSI公司的盐酸再生技术。该项目分为两部分，一是用化学方法脱硅，脱硅能力14000L/h；二是用喷雾焙烧法进行盐酸废液的热分解而生成再生盐酸及氧化铁粉，设计2套能力分别为7500L/h的盐酸再生厂进行脱硅酸液（PIL）的再生处理。其工艺路线较灵活，既可以处理经过脱硅的酸液（PIL），又可以直接处理来自酸洗线的废酸液（WPL）。它的建成投产将为冷轧工程酸洗线生产顺行奠定坚实的基础，确保为酸洗线提供合格的再生盐酸，同时生产出大量高附加值的氧化铁粉。

1.2酸再生的工艺流程

酸再生的工艺流程见图1：

由图1可见，脱硅后的净化废酸液从罐区的PIL储罐经过滤送入预浓缩器底部，一个分流由预浓缩器循环泵将浓缩酸液（CIL）在预浓缩器内循环，与焙烧炉产生的高温气体进行热交换。另一个分流由浓缩酸泵将浓缩酸雾化喷入焙烧炉顶部，在反应炉高温状态下，氯化亚铁与水、氧气发生化学热分解反应，生成氧化铁粉和盐酸气体。高温炉气离开焙烧炉，再进入预浓缩器进行进一步净化和冷却，以除去气体中携带的大部分氧化铁粉，同时降低炉气的温度。

经过冷却的气体进入吸收塔，与吸收塔喷入的漂洗水逆流接触，使再生酸浓度达到18%回到再生酸贮罐，补充到酸洗线使用。经过吸收塔的废气再进入1#、2#洗涤塔喷水进一步除去废气中的盐酸，经洗涤塔后通过主引风机经烟囱排入大气。焙烧炉产生的氧化铁粉落入焙烧炉底部，经旋转阀、破碎机、热螺旋输送机通过氧化铁粉输送管道进入铁粉料仓，废气经布袋除尘器净化后排入大气。氧化铁粉经加热脱氯处理后包装，可作为理想的生产磁性材料或颜料的原料。

2.炉顶喷洒系统结晶的原因分析

经过几年的生产，发现在直接处理废酸液的条件下，由于气候条件以及酸液成分变化等影响，尤其出现设备事故造成系统骤停或长时间停车的情况下，由于酸再生炉顶整套喷洒系统（包括钢衬管道、内衬四氟金属软管、钛合金喷枪等）内部热酸液未经冲洗稀释，会依附于喷洒系统内壁，迅速干涸并结晶凝固，导致管道内部通径变小甚至堵塞。系统重新启动后结晶状颗粒很难再溶入到酸液中，结晶堵塞喷枪喷嘴，导致炉顶温度飙升，烧坏喷嘴。通过化验分析，浓缩酸管路内部的结晶物是以硅酸盐为主的杂质沉积，酸液结晶成为影响酸再生正常生产的头等难题。同时酸再生每班需要定期更换喷嘴，由于喷枪枪口内部细小狭长，结晶物会大量堆积在枪口造成严重堵塞无法生产。因此必须将喷枪逐一拆下，使用细长铁棒深入枪管内部进行反复摩擦疏通，待完全通畅后再重新安装喷枪进行使用。酸再生炉顶经常因喷枪系统备件损坏带来次生灾害导致附属备件损坏并污染环境。由此可见，要使酸再生生产效率和备件利用率最大化，酸再生炉顶喷枪冲洗系统的改造至关重要且势在必行。

3.炉顶喷枪冲洗系统改造的效果验证

结合我厂酸再生生产特点，在冷却循环水回流管道上并入一条通往酸再生两套系统炉顶的管道，管道在炉顶处分支分别通往两套系统喷枪系统，并分别设置阀门和止回阀，然后利用金属软管分别接入喷枪系统钢衬管道立管排放，如需要对喷枪进行反冲洗，只需关闭立管阀门，打开冲洗阀门即可对喷枪进行冲洗。

通过改造可以分析比较得出以下结论：

3.1有效减少喷洒系统结晶。利用冷却循环水回水的温度，使得喷枪系统内结晶物在较高温度的水里更容易溶解，极大的提高了冲洗效果和效率；

3.2降低了操作难度。原来冲洗喷枪要求检修人员将喷枪逐一拆下，使用细长铁棒深入枪管内部进行反复摩擦疏通，待完全通畅后再重新安装上去进行使用。人工清洗的操作水平没有检验方法，另外在拆装过程中有高空作业，可能造成人员伤害。改造后极大的降低了冲洗工艺操作难度，且无任何设备和安全隐患；

3.3清洗效率高。使用以前的方法，酸再生每套系统每月处理枪管堵塞所需要花费的时间大约为16小时，改造后堵塞的频率从原来的每月4～5次降低为目前的每月1～2次，且每次堵塞时间大大降低，极大的提高了生产效率；

3.4节约成本，保护环境。节省了由于喷洒系统堵塞造成酸再生大量的煤气、电力、介质等各种能源损失。避免了因为炉顶喷枪系统设备损坏致使酸发生泄露造成的次生灾害和对周围环境的污染。

4.结语

通过实行这种方法能够使唐钢冷轧酸再生机组更大的发挥节能环保要求，有效提高了酸再生机组的操作效率，废酸的回收率，提高氧化铁粉质量，增加漂洗水的消耗量，减少含酸废水外排，降低新酸消耗和运行成本。为我厂乃至公司的环保和节能减排工作、为循环经济地更好发展做出最大的贡献。

参考文献：

[1]傅作宝.冷轧薄钢板生产.冶金工业出版社. 2005.