酸循环废气对设备及环境影响之探讨

摘要】本文主要介绍了冷轧酸轧线废气的产生和成分，以及废气对环境和设备的影响。重点探讨介绍废气对环境和设备的优化，归纳出四种解决方案，以达到冷轧厂降本减排的目的。
【关键词】酸循环；废气回收；酸雾；降本减排
　　一、前言
　　冷轧薄钢具有优越的耐磨性、独特的表面和优异的加工性能，应用领域不断扩大，从而带动了钢铁产业的迅猛发展。冷轧带钢的酸洗作为冷轧的一道工序，直接影响冷轧带钢的加工性能和表面的质量。带钢酸洗方法有电解法、化学酸洗法及混合酸洗法，同时带钢酸洗过程中产生含HCL、氢气、微量氮氧化物的废气及含Fe、Cr、Ni等重金属离子的废酸，严重污染环境，需综合治理才能达到环保排放要求。目前，新钢公司冷轧厂采用的是化学酸洗法，介质为盐酸。由于没有对废气进行系统有效的处理，导致废气的治理和排放不尽理想，既浪费了原始盐酸资源，增加生产成本，又对周边环境造成污染，同时腐蚀酸循环区域的设备，降低设备的使用寿命。
　　二、酸循环废气的产生分析
　　酸循环废气的主要成分为盐酸挥发出来的酸雾以及在酸洗过程中产生的各种各样的氮氧化物、氢气（还原性气体）。当带钢经过酸槽时，盐酸（HCL）与其表面的Fe、Fe2O3等反应生成各种可溶性的盐类物质及其气体。
　　化学反应方程式如下：
　　Fe+2HCL=FeCL2+H2↑
　　Fe2O3+6HCL=2FeCL3+3H2O
　　离子反应方程式如下：
　　Fe2O3+6H+=2Fe3++3H2O
　　Fe+2H+=Fe2++H2↑
　　Fe+4H++NO3-=Fe3++2H2O+NO↑
　　由此可见，在酸洗过程中，会有大量的氢气、氮氧化物以及挥发出来的酸雾，如果酸雾没有得到及时的处理或者处理系统不完善，极易造成酸雾直接外溢到环境中，对人员健康、酸洗区域设备及周边环境造成危害。
　　三、废气对设备及周边环境优化方案的实施
　　3.1设备本身的防腐方案实施
　　酸循环区域主要设备包括：拉矫机、烘干机等大型钢铁设备，还有酸洗区域的罐体、电机、气动切断阀、带金属外壳的仪表检测元件、没有任何防腐处理的栏杆、平台等等。以上设备除拉矫机和烘干机自带保护漆，具有一定防腐性能外，其余设备都是酸雾腐蚀的对象。
　　因此，如果没有一定的防腐方案，这些设备的性能和使用寿命将大打折扣，其中看似安全的平台和栏杆也变的不再安全。为此，酸循环区域进行了大量的攻关和整改工作，将裸露外边的栏杆、平台、电机进行更新换貌的刷漆工作，气动切断阀的供气管道更是由原来的易受腐蚀气管更换成不锈钢管，并刷漆，同时定期对酸循环区域进行卫生大扫除，对设备清洗或者重新上漆。这样，大大减少了酸雾对设备的影响，同时也降低的设备故障率，提高了产生效率。
　　3.2温度控制对废气产生的影响
　　我们知道，在酸洗的过程中，酸洗的反应速度很大程度上依赖于温度，温度越高，反应速度越快。但是，在冷轧连续生产线实际轧钢过程中，并不是一味的要求酸洗的反应速度，而是酸洗的质量，酸洗速度过快很容易造成过酸洗，使得带钢表面变黑，影响最终产品质量，同时温度过高，挥发出来的酸雾也就越多，对周边环境及设备的危害也就越大，浪费也更严重。而温度过低，酸洗的效率跟不上，势必影响酸轧的连续生产。然而在适宜温度的情况下，氧化铁的化学活性比铁强，在酸洗的过程中，洗的是带钢表面的氧化铁皮，而不是带钢本身，同时根据方程可知，此时产生的废气更少。为了匹配这种矛盾，提出了使用法布拉克模型来进行酸洗，即根据带钢的厚度、宽度、钢种、运行速度来控制酸的温度以及使用量。这样，既保证了冷轧酸洗线的连续生产，又很好控制了废气和酸雾的产生，减少了对周边环境及设备的影响。
　　3.3在酸槽两侧增加循环水，吸收从酸槽缝隙逸出的酸雾
　　酸洗区域的酸雾主要来自于酸槽和酸罐溢流口逸出的酸雾。原来从酸槽逸出的酸雾直接排放到空气中，现可通过改造，在酸槽两侧的凹槽里面通脱盐水，吸收掉部分逸出的酸雾，避免酸雾全部直接排放到环境中，脱盐水取自脱盐水总管道，吸收酸雾后可排入污水沟，不污染环境，为避免脱盐水的浪费，由操作人员定期更换和排放，非常的方便和使用。
　　3.4优化除雾系统，使废气变废为宝
　　酸轧现在使用的酸雾净化方法是：将酸洗槽、漂洗槽、循环罐、冷凝水罐、污水坑中的含酸气体，经风管送入酸雾洗涤塔内净化后，由风机抽出，再经烟囱排至室外大气。酸雾净化装置为两级洗涤，利用漂洗水洗涤酸雾，系统工艺流程图如图1。因洗涤级数少，能力小，吸收效果不好，且系统中没有酸雾冷却装置，致使洗涤水酸的浓度和温度比较高，酸雾中的氯化氢得不到很好的净化，而直接随风机抽出排至大气层，造成盐酸流失严重，生产成本高，废气排放达不到环保要求。
　　通过上图可以发现酸洗生产线的酸雾可以进行冷却捕捉净化收集，并将收集到的液态氯化氢直接回用于酸洗生产线。工作流程是：从各设备排出的酸雾在酸雾管路内冷凝先期收集，再经过冷却器强制冷凝收集，然后预分离分离器再次收集，最后进入洗涤塔洗涤收集。四步收集到的酸液依靠重力作用输送至酸洗线酸循环罐而直接利用，如图2所示。该技术在确保了最大酸液收集量的同时，最大程度地净化了排往大气层的氯化氢含量。
　　四、总结
　　针对酸轧现在的废气对环境及设备的影响问题，现已从四个方面进行了优化与探讨，一方面减少了废气的排放，降低了酸雾对周边环境及设备的危害；另一方面减少了盐酸的消耗，降低了生产成本。方案一、方案二已经进行了优化、实施，完成了整改工作，目前所收到的效果还不错，方案三、方案四目前还在探讨阶段。
　　参考文献
　　[1]陈龙宫，黄伟.冷轧薄钢板酸洗工艺与设备.北京：冶金工业出版社，2005
　　[2]《大气污染物综合排放标准》（GBl6297—1996）二级标准
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