酸洗工艺段漏酸处理装备的优化设计

焦文彬

摘要：针对工艺段漏酸问题，我们在对现有酸洗系统分析的基础上，提出了新的漏酸处理装备及其工艺流程的优化，一方面避免增加额外的酸溶液处理成本，另一方面能够满足新的环保要求；对于酸洗系统的漏酸问题，我们可以做到有组织排放的目标。

关键词：酸洗系统；漏酸；装备优化

1 前言

某钢铁公司的酸洗冷轧联合机组是由德国西马克德马格公司总体设计并提供主要设备的具有世界先进水平的机组，酸洗工艺采用西马克德马格开发的紊流酸洗工艺，并采用酸洗模型控制，酸洗时间短，酸洗效果好，热耗、酸耗低，维护工作量小。酸洗的主要目的是为了将带钢表面的氧化铁皮去除，便于冷轧轧制获得良好的带钢表面质量。但是随着汽车端用户市场的需求变化，该生产线生产的高强度带钢比例越来越多，并远生产线高强度带钢的设计比例。而高强度带钢生产中，在酸洗段会产生大量的硅泥，过量硅泥的产生会使得酸洗系统中的管道、阀门、过滤器、喷嘴异常堵塞，进而引发一系列的设备损坏问题。

作为酸洗系统的机械设备，设计和实际使用寿命没有终身的，只有长短区分。工艺段设备正常或异常损坏后，以及恢复损坏设备的过程中，酸洗系统的酸溶液会流至地面，顺着地沟流至废水坑；酸溶液进入废水坑后，废水坑的电导率会随着酸溶液量的增加不断上升，超过3000us/cs后就不能随意排放，需要额外进行碱性中和；这种情况一方面会额外增加处理的成本，另一方面按照当前的环保政策，也属于无组织排放，是不被允许的。

高强度带钢产能的增加是市场导向，我们只能通过自己的改变来满足市场需求；针对成本和环保要求两方面压力，我们必须要做到酸洗系统异常后的酸溶液有组织排放，杜绝异常排放。因此需要对当前的酸洗系统进行重新评估和设计，根据位置布置和异常处置情况新增非正常排酸溶液的处理手段。

2 工艺段漏酸严重性和装备优化设计

2.1 漏酸的严重性

某钢铁公司的酸洗冷轧联合机组的存在酸溶液排放不受控的严峻问题，就近期来说这个问题就多次对机组的废水坑电导率控制、酸性废水处理总量、酸再生处理废酸后的设备运行状态以及机组的酸耗升高造成严重影响。

2.11 廢水坑电导率无法控制

当前的设备结构下，设备（泵体、膨胀节、管道、法兰接口、过滤器）故障或是设备（泵体、膨胀节、管道、法兰接口、过滤器）检修中排放的酸溶液只能顺着地沟或管道流至废水坑，造成废水坑电导率的升高。一方面设备故障只能减少不能消除的事实，另一方面若发生设备异常漏酸时，酸溶液只能沿着地面或者管道流至废水坑，没有其它路径可选。

2.12 酸性废水处理总量

当工艺段废水坑电导率超过30000us/cs后，这些废水的处理就要额外增加碱中和的费用，如果产生的废水总量太大，一方面会大幅增加处理非常规含酸废水的成本，另一方面也会产生将其它生产线逼停的风险，因为如果废水池大部分被本机组排放的废水占用，一旦其它生产线也有大量废水需要排放时，废水池将无法接收，最终会将其它生产线逼停，造成更大影响。

2.13 酸再生的设备状态

当废水池无法接收大量废酸时，我们唯一能够消化的途径就是酸再生。但是由于废水坑中淤泥较多，排到酸再生后会造成管道和酸枪堵塞，酸再生无法开机，近期的一次废水坑排到酸再生，造成了酸再生几天无法正常开机，只能靠反复清洗管道、过滤器、酸枪逐渐好转，其中产生了额外的人力、检修费用和拉废酸的成本。

2.2 装备优化设计

2.21 异常排的酸不再流入废水坑

增加酸罐、酸泵、和配套的管道、阀门，见图1，使得工艺段（泵体、膨胀节、管道、法兰接口、过滤器排，以及酸槽上面留下的酸溶液）排放的酸溶液不再进入废水坑，而是进入新增的酸罐中，这样就避免了一小部分酸进入废水坑造成大量电导率超标的废水排放至废水池。同时收集的酸溶液还能够集中返回到机组的酸洗系统中，减少酸耗。

在相应法兰接口、膨胀节处增加可移动的接液收集盘，接液收集盘收集的酸溶液通过管道流至新增的酸罐中集中收集。酸罐的设计采用下沉方式，以-1.5m的位置低于地平面，从而使得地面的最低点都可以顺利流至该酸罐中。这样杜绝了设备异常时酸溶液漏到地面上，再经由排水沟流至废水坑，导致废水坑的电导率异常上升。

2.22 酸洗系统中过量的硅泥处理优化

重新设计酸洗系统，增加原系统的在线漂洗功能，通过定期对酸洗系统内部的硅泥进行清洗，减少硅泥增多引起的异常检修作业，确保设备状态正常。

新增酸洗系统后，将打破原有系统中硅泥的存量曲线。原有系统中的硅泥存量随着高强度带钢生产吨位和时间的推移呈线性上升，新增的在线漂洗功能能够定期清除酸洗系统中的硅泥存量，这样硅泥存量将在可控的区间范围内增加，硅泥可控了，随之产生设备异常也可控，形成良性循环。

2.23 废酸管道频繁堵塞情况处理优化

当前的废酸处理管道由于堵塞需要频繁拆开清理，不仅增加人工处理成本，也产生了不小的环保压力。本设计中在这个位置增加一套反冲洗系统，这样在废酸管道发生堵塞时能够实现设备不拆卸，同时能够在线随时启动反冲洗系统实现管路垃圾自清理，达到处理异常速度快和实现零酸溶液的排放。

2.24 装备优化后的对比分析

装备优化后，使得酸溶液异常排放项目，由无组织排放变成有组织排放得以实现。在成本和环保两方面实现了双赢。

2.3工艺流程的处理优化

2.31 酸溶液泄漏后问题点排查流程优化

1、酸洗系统的辊类确认

酸洗系统的辊类多为橡胶挤干辊，作用是挤干带钢表面的酸溶液，这样就把酸洗系统各个模块区分开，避免酸溶液乱窜造成某一个区域溶液电导率。针对橡胶辊我们要确认橡胶层是否存在局部异常磨损或脱落的异常，确认挤干辊的压力是否正常，确认挤干辊压下后辊面间是否有间隙。

2、洗涤塔

酸洗系统都会配置洗涤塔，它的作用是将酸洗过程中产生的酸雾进行洗涤后排放，这个系统一般会配置电导率计，当电导率异常时要排查洗涤塔的排雾系统，及时锁定异常点。

3、酸循环泵

酸循环泵的机械密封都配有冷却水冷却，如果机械密封处漏酸后会造成污水坑电导率上升，违反环保排放规定，因此发现酸泵泄漏立即对泵进行切换处理，避免异常漏酸量的增加。

4、酸溶液加热装置

酸洗系统对于酸溶液的温度也是有明确要求的，因此都配备有酸溶液加热系统，加热系统通过蒸汽间接对酸溶液加热。但是如果加热系统的内部损坏后，酸溶液会进入蒸汽系统，随着蒸汽冷却水排至地面，造成酸溶液的异常排放。因此要对每个冷却水排放口进行PH值测量，发现异常的加热系统及时停用进行修复。

2.32 酸溶液泄漏后新装备的使用流程优化

1、常規检修、日常泄漏时，用接液斗接酸，然后高位溢流至新增酸罐；

2、发生膨胀节、管道突然爆裂喷酸时，废水泵停用（不再往排废水）、漂洗水直接打到酸再生的漂洗水罐，等检修结束、地面酸溶液冲洗干净后，将废水坑的水直接打入新增酸罐（新增酸罐分脏箱和净箱，带淤泥自过滤功能），经过滤后（酸罐自过滤和管道过滤器再过滤）打到酸再生机组。

3、酸槽上面漏酸后，将排放至废水坑的溶液通过阀门切换排至新增酸罐，避免了废水坑中溶液电导率的上升。

4、废酸处理管道堵塞后，停用废酸泵，开关相应阀门，打开反冲洗系统进行管道冲洗。

5、酸洗系统系统定期用在线漂洗系统进行冲洗，洗净系统中的硅泥等杂质，延长阀门、石墨加热器的使用寿命，减少因大量硅泥造成的诸多问题。

3 结论

通过新增漏酸处理装备，使得酸洗系统异常漏酸的后果得以控制，一方面避免增加额外的酸溶液处理成本，另一方面能够满足新的环保要求。

通过工艺流程的处理优化，新增异常应对方案，使得酸洗系统实现各种情况下的酸溶液回收利用不外排的功能。

参考文献

[1] 邱宣怀.机械设计[M].4版.北京：高等教育出版社，2013.

[2]赵家俊，魏立群.冷轧带钢生产问答[M].2版.北京：冶金工业出版社，2014.

[3]陈龙宫，黄伟.冷轧薄钢板酸洗工艺与设备[M].北京：冶金工业出版社，2005.

（作者单位：宝山钢铁股份有限公司冷轧厂）