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1、酸再生工艺及设备简介 赵建勇,1.酸再生技术概述2.酸再生工艺过程3.酸再生机组主要设备,在现代冶金工业中，从热轧厂运送来的热轧带钢卷，是在高温下进行轧制和卷取的，带钢表面在该条件下生成的氧化铁皮覆盖在带钢表面上。在冷轧厂中，热轧带钢在冷轧前必须进行酸洗，其目的是为了清除粘附在钢材表面的氧化层，为后续加工作好准备。除去氧化铁皮的工作通常由酸洗机组来完成。酸洗是用化学方法除去金属表面氧化铁皮的过程，按其生产方法通常分为：酸法、碱法酸法、氢氧化物法、电解法等。但在酸洗机组上，用于除去氧化铁皮的酸液通常是硫酸和盐酸。,1.酸再生技术概述,带钢经过酸洗之后，产生废酸，为了节省能源和减少环境污染，有必要
2、对废酸进行回收利用，酸再生机组就是用来回收酸洗线产生的废酸的机组。20世纪30年代，德国的鲁奇（Lurgi）公司提出了鲁奇法（即流化床法）回收盐酸。1959年奥地利ANDRITZ公司首创了Ruthner法盐酸再生工艺，即喷雾焙烧工艺，解决了盐酸的再生难题。进入70年代以后，世界各国新建的冷轧车间普遍采用盐酸酸洗，盐酸酸洗技术得到更广泛的运用。废酸液的回收主要包括硫酸废液的回收和盐酸废液的回收。,1.1 盐酸的回收1.1.1 盐酸废液的形成及性质酸洗线生产时，带钢表面的氧化铁皮与酸洗槽内的盐酸溶液接触而发生一系列的化学反应，随着反应的进行，酸溶液中的酸浓度逐渐降低，反应生成的氯化亚铁（FeCl2
3、）的浓度逐渐升高。当酸溶液溢流到1酸槽时，酸浓度将降低到约40g/L，而氯化亚铁（FeCl2）的浓度也升高到约为265g/l，这时的酸液排放到酸再生工厂进行再生,这就是所说的盐酸废液或者废酸。,盐酸溶液中铁和酸可以通过下图进行计算：,盐酸的百分含量和g/L数及密度可由图查出。,1.1.2盐酸再生的工作原理 盐酸再生的工作原理可用下面的方程式表示出来：FeO+2HCl FeCl2+H2O 此方程式从左向右的反应为酸洗过程，从右向左的过程则是再生过程，因此也可以说再生过程是酸洗过程的逆反应。,酸洗,再生,1.1.3 鲁兹纳法 带钢在酸洗时，带钢表面的氧化铁皮除含有铁元素之外，还含有其他元素（如硅、
4、镁、碳等）。这些元素在酸洗时也都溶解在酸洗液中，再生此种废酸溶液时，这些杂质元素可能富集在氧化铁粉中，因此，为得到质量好的氧化铁粉，在喷雾焙烧之前必须先分离出其中的杂质元素，特别是其中的硅元素，这就是我们通常说的除硅。,鲁兹纳法回收盐酸的工艺过程：从酸洗线来的废酸经预脱硅被收集在废酸罐中，并用废酸泵将其送入被铁屑堆满的浸溶塔内，废酸通过与浸溶内的废铁屑反应提高溶液的pH值。,废酸从浸溶塔溢流到底部鼓入空气的反应罐中（带搅拌装置），反应罐内Fe2+被氧化为Fe3+，Fe（OH）2+H2OO2 Fe（OH）3，形成 Fe（OH）3絮状沉淀，再溢流到沉淀罐内，加入约0.05%左右的絮凝剂到沉淀罐内。
5、在沉淀罐内，Fe（OH）3和被Fe（OH）3包附的废酸溶液中的SiO2一起沉降到沉淀罐底部，然后定期打开连接沉淀罐底部的阀门，用泥浆泵将带有Fe（OH）3和SiO2的液体送入过滤挤压机，进行过滤、挤压。滤液与沉淀罐上方溢流下来的清液一起流入收集罐内，过滤挤压之后的滤饼作为废物送至垃圾场。流入收集罐的清液用泵送到处理酸罐供盐酸再生生产使用。,处理废酸储罐中的废酸用泵送入酸液过滤器，在这套装置中，固体颗粒和不溶的滤渣从废酸液中被分离，过滤后的废酸液进入酸再生部分，通过能自动控制液位的气动阀进入预浓缩器底部。因为废酸进入焙烧炉内是一个恒量，因此，它进入预浓缩器也将是一个恒量。废酸液通过预浓缩器泵进行
6、循环，与从焙烧炉出来的焙烧气体进行热交换废酸中的一部分水份被蒸发，使废酸液得到浓缩。,预浓缩后的废酸由焙烧炉的供料泵定量地送入焙烧炉的喷枪，以微小液滴的形式被喷入焙烧炉反应器中，发生如下的反应：2FeCl+2H2O+1/2O2=Fe2O3+4HCl反应产生盐酸气体及氧化铁粉固体颗粒，其中氧化铁粉固体颗粒落入焙烧炉底部，形成粉末，通过旋转阀排出，并在氧化铁粉气动运输系统作用下被输送到氧化铁粉站进行包装处理。,焙烧气体由燃烧煤气、水蒸气及氯化氢组成，并夹带一部分氧化物粉尘，气体从焙烧炉顶部逸出。逸出的气体通过旋风除尘器后，除去约50%氧化物粉尘，分离出的氧化物粉尘返送到焙烧炉内。焙烧气体进入预浓缩
7、器，在预浓缩器内通过与循环酸直接接触，被冷却、清洗，使焙烧气体中仅含少量氧化物粉尘。经冷却、清洗后的焙烧气体进入吸收塔与塔顶喷下的漂洗水相遇，而在吸收塔底形成浓度约18%的盐酸，吸收后的剩余废气中，含有燃烧废气、少量灰尘及残余氯化氢气体，通过烟雾洗涤器将气体中的灰尘及氯化氢成份降到规定范围，并通过烟囱排至大气中。,2.酸再生工艺过程 酸再生机组根据废酸来料的成份，特别是依据废酸中硅的含量以及对副产品氧化铁粉质量的要求不同，整个酸再生机组包括预脱硅部分、脱硅部分、酸再生部分。,废酸,换热器,DW,絮凝剂,絮凝剂储存罐,絮凝剂准备罐,絮凝剂,脱硅机组,絮凝剂储存罐,絮凝剂准备罐,混合罐,沉淀罐,收
8、集罐,压滤机,滤饼,冷却水,85,60,水,2.1预脱硅工艺流程图,废酸连续地从酸洗机组由泵打到预脱硅机组。废酸在脱硅泥（沉淀）工艺中预处理，该工艺使来自酸洗机组的固体物和未溶解残渣从酸液中分离出来。为了预沉淀SiO2硅泥，废酸被冷却并混入絮凝剂使SiO2凝结。另一种絮凝剂在预沉淀罐中加入使SiO2沉淀。废酸从预沉淀罐溢流到预处理废酸的收集罐中。预沉淀罐中的淤泥经过压滤机过滤，滤液也被送往预处理废酸储罐。经过沉淀之后，预处理废酸中约含300mg/lSiO2。,废酸,换热器,浸溶塔,冷却器,废铁屑,空气,絮凝剂,脱盐水,准备罐,絮凝剂储罐,沉淀罐,压滤机,滤饼,收集罐,酸储罐,再生车间,反应罐,
9、蒸汽,冷却水,NH3,40,85,80,50,2.2 脱硅工艺流程图,漂洗水,在此工艺过程中，通过调节废酸的PH值，在废酸中生成氢氧化铁，由于氢氧化铁和二氧化硅的极性的不同，悬浮和胶状的氧化硅SiO2颗粒就吸附在胶状的氢氧化铁的三相结构中而沉淀下来，将沉淀分离，达到降低硅含量的目的。,2.2.1工艺过程描述脱硅工艺包含以下主要步骤:废酸加热 经预脱硅处理的废酸储存在预处理废酸储罐中，然后通过泵送入浸溶塔中与废铁屑反应。为了保证废酸在浸溶塔中的与铁屑充分反应，在废酸进入浸溶塔之前，首先将废酸加热到80-90，但要考虑减少盐酸的挥发量（温度越高，盐酸的挥发越严重）。废酸加热采用蒸汽间接加热的方式。
10、在冷凝水的回路上配置有PH值测量计，用于监控废酸的泄漏。,浸溶溶解加热后的废酸从浸溶塔的底部进入到浸溶塔中，在浸溶塔中游离盐酸和废铁屑充分反应，产生出氢气（H2）和氯化铁：2HClFeFe Cl2H26HClFe2O32Fe Cl33H2O废酸在浸溶塔中的滞留时间必须保证游离酸充分反应完全。,反应所需废铁屑来自冷轧生产线废料，最好是含硅量较低的废铁（最大硅含量0.3）。铁屑由电磁吊从浸溶塔的顶部填加。在正常的操作中，废铁屑的位应该保持始终要高于废酸的液位，保证反应的充分进行。由于反应产生了H2，同时存在HCl挥发,为了达到安全和环保的排放标准，浸溶塔顶部排放的气体通过洗涤塔洗涤后排放。,废酸冷
11、却 从浸溶塔上部溢流出的废酸温度约80-85，经过石墨换热器冷却到50。废酸冷却的目的主要有两个：一是废酸的温度高，在其后的氧化过程中生成的沉淀小，不易沉积下来；二是温度高使得氨水的挥发量也将增大，增大氨水的耗量。冷却水回路上配置有PH值测量计，用于监控废酸的泄漏。,氧化 冷却后的废酸通过溢流进入氧化反应罐，在搅拌器搅拌下与加入的氨水混合，废酸中的一部分Fe2+将氧化生成氢氧化铁絮状沉淀。氨水的添加量根据进入浸溶塔的废酸量来确定，通过计量泵控制。反应罐内部设置有搅拌装置，同时从反应罐底部吹入压缩空气，促进反应充分进行。经过氧化后，部分Fe2+氧化生成Fe3+（氢氧化铁絮状物），主要反应如下：,
12、PH调整：HCl+NH4OH-NH4Cl+H2O沉淀：FeCl2+2NH4OH-Fe(OH)2+NH4Cl氧化：Fe(OH)2+1/2 O2+H+-Fe(OH)3吸附：Fe(OH)3+SiO2=Fe(OH)3XSiO2氢氧化铁絮状物吸附SiO2，形成溶胶溶液。,在反应罐中反应之后，废酸的PH值一般控制在4.0-4.5之间。PH值的控制很重要，一方面影响氨水和絮凝剂的使用量，同时对氧化铁粉的影响也大，因为PH值高，意味着氨水和絮凝剂的用量增大，会使更多的Fe2+沉淀下来，使氧化铁粉的产量减少，另一方面PH值偏低，影响除硅的效果，不能有效降低废酸中硅的含量。,沉淀溶液从反应罐上部溢流进入沉淀罐，在
13、沉淀罐中加入絮凝剂，絮凝剂可以使胶状析出物连接更为紧密，形成一种大聚状物，该聚状物在大面积区域内快速沉淀，絮凝剂的添加量根据进入浸溶塔的废酸量来确定。,压滤净化后的废酸清液自沉淀罐上部溢流进入废酸中间收集罐，即处理酸罐，然后通过泵送往酸再生机组生产线。沉淀沉积在沉淀罐下部的Fe(OH)3XSiO2絮状物用泥浆泵送到压滤机，压滤得到液体送回沉淀罐，同时得到固体滤饼。压滤的过程分为：填料 压滤 卸饼。,压滤过程简图,在滤饼从压滤机卸下之前，要经过冷凝水或脱盐水洗涤。,2.3酸再生工艺,2.3.1再生工艺过程包括两个流程：一是 以废酸经过处理路线的流程，即废酸从处理酸罐（7）经泵（8）泵入预浓缩器（
14、5）循环，然后通过焙烧炉供料泵（3）送入焙烧炉（2）燃烧反应，废酸流程示意图如下：,0焙烧炉过滤器；1酸枪；2焙烧炉；3焙烧炉供液泵；4酸枪；5预浓缩器；6废酸过滤器；7废酸储罐；8废酸泵；9酸循环泵；,二是 以焙烧炉内经燃烧产生的混合气体净化过程为路线的流程，即焙烧炉（7）产生的炉气依次经过双旋风分离器（6）、预浓缩器（5）、吸收塔（4）、洗涤塔（1）、烟囱（8），然后排空。燃气流程示意图如下：,1 烟气洗涤塔；2液滴分离器；3排气风机；4吸收塔；5预浓缩器；6双旋风分离器；7焙烧炉；8烟囱,漂洗水,再生酸,废酸,脱盐水,酸再生工艺流程如下图所示：,2.3.2工艺流程描述再生工艺包含以下主要
15、步骤：,2.3.2.1预浓缩脱硅后的废酸首先经过废酸过滤器过滤，进入预浓缩器（文丘里）的底部，并通过预浓缩器的循环泵循环，在循环的过程中废酸同时与来自焙烧炉的高温焙烧气体直接热交换，吸收HCl气体，降低焙烧燃气的温度，从而达到预浓缩的目的，燃气和循环废酸在预浓缩器内为顺流操作。,预浓缩器主要作用有三个：（1）浓缩废酸。预浓缩器内的废酸通过循环泵从预浓缩器顶部喷枪喷下，与从焙烧炉内出来的高温焙烧气体直接接触，废酸吸收的燃气中的HCl，废酸被加热，部分水份蒸发而浓缩，同时废酸温度升高。（2）冷却焙烧气体，将高温焙烧气体温度降至操作许可范围内，以保证其后的吸收过程顺利进行，因为从预浓缩器内出来的气体
16、将进入吸收塔内，吸收塔的材质不能承受高温。（3）清洗焙烧气体，使气体中的Fe2O3含量减至许可范围，以保证再生酸中对Fe的含量的要求。,从焙烧炉出来经过旋风分离器后的焙烧气体温度约为400左右，且含有较高氧化铁粉，若不经过降温或除尘，吸收塔无法吸收。降温是焙烧炉气体与循环废酸进行热交换的结果，焙烧气体经过预浓缩器后温度降为约95。,焙烧气体的除尘采用文丘里除尘，其工作原理如下：,图中，细颈区气体速度为V1,液体速度为V2,其中V1远大于V2，使液体与气体之间产生很大的相对速度，液体变成液滴，附着在气体中的氧化铁粉微粒上，增加氧化铁粉自重而从焙烧气体中分离出来，分离出的氧化铁粉在预浓缩器中与废酸
17、溶液接触并发生如下反应：Fe2O3（s）+6HCl(l)=FeCl3+3H2O,2.3.2.2焙烧经过预浓缩过的废酸液由由焙烧炉供料泵以一定的流量送到焙烧炉。焙烧炉烧嘴沿着炉壁切线方向布置。焙烧炉通过燃气加热到约700左右，炉顶的喷嘴将废酸液雾化成细微的液滴，从炉顶喷洒下来与高温炉气接触，废酸中FeCl2被高温焙烧而发生化学反应分解为Fe2O3颗粒和HCl气体。燃烧后的烟气通过炉顶部管道排出，气体的成份主要是HCl、水蒸汽的混合气体，气体排出温度约为400。,废酸液在焙烧炉内发生如下主要化学反应：FeCL22H2O1/2O2Fe2O34HCL2FeCL33H2OFe2O36HCL反应产物固体颗
18、粒（Fe2O3）以粉末的形式落在焙烧炉下部锥形体中，并通过一个旋转阀排放。旋转阀有密封作用，可以保证焙烧炉内部的气体同外部气体隔离开来。在旋转阀的上部设计安装了破碎机，用来破碎可能产生的Fe2O3结块。,2.3.2.3 双旋风除尘焙烧炉燃烧产生的气体包括燃烧废气、水蒸汽和氯化氢（HCl）气体，同时燃烧气体中含有大量粉尘（如Fe2O3），气体从焙烧炉的顶部管道离开焙烧炉后经过双旋风分离器，在旋风分离器处由于离心力的作用，气体中处将所含的Fe2O3粉尘将大部分被分离出来，根据鲁兹纳公司的设计，旋风分离器的效率为50%-60%，即是通过双旋风分离器有50%-60%的氧化铁粉分离出来，分离出的Fe2O
19、3将通过双旋风分离器的旋转阀回送到焙烧炉中。燃气中粉尘含量与工艺设计和控制有密切关系，当炉温升高，或者空燃比增大，都将增大燃气的粉尘量，增加后续设备的负担。,2.3.2.4 吸收焙烧气体进入预浓缩器（文丘里），在预浓缩器中，400高温气体直接与循环酸接触，气体经冷却和清洗之后，温度降为约90到95，此时的剩余气体进入吸收塔，气体中还残留了少量的氧化物。经过预浓缩器之后，气体进入到在吸收塔，此时漂洗水或去离子水从吸收塔顶部喷下，与HCl气体充分接触吸收生成再生酸。吸收塔中充填了大量的填料，填料增大了吸收面积，提高吸收效率。,影响再生酸浓度的因素有如下几项：焙烧炉中盐酸气体含量；焙烧气体温度漂洗水
20、的喷流量ANDRITZ公司在这采用了新技术，将填料由原来的橡胶圈改为块状填料，从而避免原来的橡胶圈破裂容易堵塞吸收塔下部的管路。再生酸达到设计的浓度之后，从吸收塔底部流出排出，存入再生酸储罐，供酸洗线使用。,2.3.2.5 废气净化洗涤经过吸收塔之后，剩余气体进入洗涤塔洗涤，通过循环洗涤达到环保指标后，通过烟囱排空。废气的洗涤方式通常有三种：水洗、碱洗（NaOH+Na2CO3）、酸洗。,A、水洗：就是用脱盐水吸收HCl的方式，降低排放气体中HCl的含量。B、碱洗：8HCl+4NaCO3-8NaCl+4H2O+CO24Cl2+Na2S2O3+5H2O-NaHSO4+8HCl2NaHSO4+Na2
21、CO3-2Na2SO4+CO2+H2OC、酸洗：FeCl2+Cl2-FeCl32FeCl3+Fe-FeCl2,为了到达环保要求，我们酸再生机组采用两级洗涤的方式，第一级洗涤为废酸洗涤，就是用脱硅后的废酸洗涤，其原理主要是利用氯气的氧化性，使之与废酸中的二价铁离子反应，从而降低排放气体中的氯气的含量。第二级洗涤采用脱盐水方式，就是用脱盐水吸收排放气体中的HCl，从而降低HCl的排放量。,2.3.2.6 氧化铁粉脱氯在焙烧炉的底部设置一脱氯装置，其目的是通过加热氧化铁粉，进一步降低铁粉中氯的含量，提高氧化铁粉的品质，产生的废气返回焙烧炉，该过程又称为二次脱氯。二次脱氯的方法除了燃气加热法以外，实践
22、中还有采用蒸汽加热以及水洗的方式。,2.3.2.7 装袋焙烧炉生产的氧化物由一气动输送系统输送（在轻微的负压状态下工作以防止粉尘泄漏到大气中）到氧化物料仓，并通过装袋机装袋。,2.4氧化铁粉的形成废酸中的主要成份是H2O，HCl和FeCl2，经喷嘴喷入焙烧炉内，雾化小液滴在107时，水份蒸发生成含结晶水的绿化亚铁（FeCl2H2O，FeCl22H2O），温度超过265时，结晶水蒸发，温度继续上升，进行分解，温度越高分解越快，反应方程式为下：,4FeCl24H2OO2=2Fe2O3+8HCl（水蒸汽氧气充足）2HClO2H2OCl2（氧气过剩水蒸气不足，产生的HCl生成Cl2）3FeCl23H2
23、O1/2 O2Fe3O46HCl2FeCl33H2OFe2O3+6HCl上述反应中，以第一个反应为主。,正常工作时，焙烧炉温度分布大致如下：炉顶：约390420，焙烧炉中部约650700，炉底：520540。粒径为200300的浓缩酸雾从喷嘴喷出到氧化铁粉的形成可分为如下几个过程：,a)酸雾入炉后，与高温气体接触，水份蒸发，致使酸雾中的游离酸和氯化亚铁浓缩，液体颗粒粘度及表面张力增加，使液体颗粒成球状。b)水和氯化氢蒸发，颗粒中的氯化亚铁及盐酸进一步浓缩产生细小FeCl2结晶。c)液滴表面水和氯化氢蒸发，颗粒表面形成FeCl2硬壳，水及氯化氢通过壳体继续蒸发，壳体变厚。d)颗粒自重减小下降速度
24、急骤减慢，在高温区中停留时间增加，导致FeCl2熔融，且与氧反应生成氧化铁（Fe2O3），覆盖在颗粒最外层，颗粒粒径基本已定。,e)颗粒中的FeCl2全部结晶，Fe2O3颗粒中形成空腔，空腔中充满水蒸气及氯化氢气体。f)温度不断升高，空腔内气压不断增大直至冲破外壳，Fe2O3颗粒上带有气孔。g)颗粒中残余的FeCl2随即全部反应成Fe2O3。由此，我们可以初步看出，在焙烧炉内，各个反应的进行程度与浓缩酸成份、炉内燃烧平面的温度、气流状态、预浓缩器的效率有关。,3.酸再生机组主要设备,3.1预脱硅机组主要设备 3.1.1混合罐 该设备用于废酸和絮凝剂混合，使来自酸洗机组的固体物和未溶解残渣从酸液
25、中分离出来。,技术数据：材料-PP容积-约2m3高度-约1,550mm直径-约1,400mm,3.1.2表面式热交换器该设备用来冷却废酸技术数据：数量-2（一个备用）流量-约9m3/h 热交换面积-约6.5m2 材料-石墨 酸入口温度-约85 酸出口温度-约60,3.1.3沉淀罐用于预沉淀SiO2硅泥和分离泥浆，进入沉积罐中的废酸液经过沉淀之后，清液溢流到收集罐中，含固体的酸液从酸出口进入压滤机进行过滤挤压。,技术数据：材料-碳钢衬胶净容积-约120m3高度-约8,000mm直径-约5,700mm,3.1.4压滤机压滤机用于过滤挤压从沉淀罐底部用泵打出的含FeCl2酸液中的固体物质SiO2。含
26、有固体物质的滤液，在带有工作压力的情况下进入滤室，经过压滤，滤液进入收集装置（收集罐），固体物质被滤布过滤而形成滤饼。,技术数据：过滤面积-约52m2长度-4,450mm高度-2,150mm过滤压力-最大1.5MPa循环时间-每班3次（取决于废酸中SiO2含量）,3.1.5预处理废酸罐用来存储经预脱硅处理的废酸。技术数据：材料-PP容积-5m3,3.1.6 其他,3.2脱硅机组主要设备3.2.1 浸溶塔（溶解塔）该设备用于溶解废切边料，以减少废酸中的游离盐酸的量。浸溶塔在实践中有两种形式，一种是锥底圆柱型，在槽的顶部有一个开放的锥形顶盖，顶盖上设有一个中心供料口，废料经过电磁吊从供料孔加入；另
27、一种是矩形溶解槽，内设隔板，顶部加盖板，在添加废铁屑时需用提升装置打开顶盖。溶解槽材质一般是钢制壳体，内衬橡胶和耐酸砖。,1废酸入口；2排放口；3回流口；4废酸出口；5液位计；6溢流口；,技术数据：材料-钢衬胶衬砖容积-约300m3高度-约18,000mm直径-约5,000mm衬胶厚度-约46mm衬砖厚度-约70mm）,为了提高环保排放指标，在浸溶塔的上部安装废气排放系统，用于清洗和吸收浸溶塔产生的废气。洗涤系统组成:一个废气风机技术数据：温度-最高85能力-约16,000m3/h压力-约1kPa外壳材料-PP叶轮材料-PP,一个垂直液滴分离器技术数据：材料-PP外壳和填料的组成锥形外壳和风道
28、（在浸溶塔的顶部）材料-FRP烟囱和废气管道材料-FRP,3.2.2热交换器（加热器、冷却器）废酸加热器位于浸溶塔之前，用于加热送到浸溶塔中的废酸，其目的提高酸的温度，以加快浸溶塔中的反应速度，采用蒸汽加热的方式。废酸冷却器位于浸溶塔之后，用于冷却从浸溶塔顶部溢流出的废酸，降低其温度，采用冷却水冷却的方式。,石墨换热器是依据石墨耐酸耐腐蚀又具有良好的热传导性而工作的，石墨芯通常做成垂直和水平互相分开的块孔式结构。当两种介质彼此通过时，高温介质不断地把热量传给石墨换热器，低温介质不断地从石墨换热器吸收热量，从而实现热交换。孔眼的方向和孔径的大小是根据需要和加工的可能性来决定的。一般是希望把孔径做
29、得小一些，这样可以加大传热面积，减少设备的体积和重量。,石墨加热器安装、操作和维护的一些注意的事项：蒸汽管、酸管不能直接与石墨换热器连接，而要采用膨胀节连接，这是由于使用中蒸汽管道即酸管会带动加热器一块震动，从而影响加热器的使用寿命。使用换热器时，必须坚持先通入酸溶液后通入蒸汽的原则。因为先通入蒸汽很容易使热交换器温度迅速达到150，当通入冷的废酸液时，急速冷却会使石墨块产生裂缝，造成热交换器石墨块损坏。石墨块为软性材料，在吊运、拆、装使避免与硬物碰撞在检修时发现通酸孔堵塞，需要采用高压水进行冲刷。,技术参数：加热器数量-2流量-17m3/h热交换面积-约10m2材料-石墨酸入口温度-约40酸
30、出口温度-约85,冷却器 数量-2（1个备用）流量-17m3/h热交换面积-约55m2材料-石墨酸入口温度-约80酸出口温度-约50,3.2.3反应罐为提高废酸的PH值，使酸中的的FeCl2转化成FeCl3并最终转化为Fe(OH)3，在氨反应槽中加入氨水和通入压缩空气。氨反应槽形式：立式,配置有搅拌器，促进反应的进行,结构示意图如下：,反应罐技术数据：材料-PP容积-约42m3高度-约6,600mm直径-约3,000mm反应罐的搅拌器技术数据：材料-钢衬胶额定速度-约40rpm,3.2.4沉淀罐用于沉淀Fe(OH)3和分离泥浆，进入沉积罐中的废酸液经过沉淀之后，清液溢流到收集罐中，含固体的酸液
31、从酸出口进入压滤机进行过滤挤压。沉淀槽结构示意图如下：,沉淀罐技术数据：材料-碳钢衬胶净容积-约240m3高度-约10m直径-约8,200mm,3.2.5压滤机压滤机用于过滤挤压从沉淀罐底部用泵打出固体物质Fe(OH)3和SiO2。含有固体物质的滤液，在带有工作压力的情况下进入滤室，经过压滤，滤液进入收集装置（收集罐），固体物质被滤布过滤而形成滤饼。,压滤机主要包括以下部分：1）液压闭合锁紧系统；2）钢结构机架；3）滤板；4）滤布；5）电动移板装置；6）卸饼装置；7）滤布清洗装置；8）安全装置；9）进料系统压滤机结构示意图：,压滤机技术数据（最终由供应商提供）：过滤面积-约75m2长度-4,5
32、00mm高度-2,150mm过滤压力-最大1.5MPa滤饼仓技术数据：材料-低碳钢容积-约8m3,压滤机的下方设置1 个材质为低碳钢滤饼仓，用于中间存储压滤出来的滤饼，带齿轮电机通过心轴传动来开合滤饼仓。滤饼仓最大能存储约24小时的滤饼产量脱水后的泥饼在从压滤机卸泥前，将用脱盐水或者冷凝水冲洗。,3.2.6处理废酸储存罐该设备用来存储经脱硅处理的废酸。已处理废酸储存罐技术数据：数量-2材料-钢衬胶，耐酸瓷砖容积-约260m3,3.2.7 其他,3.3再生机组设备 酸再生机组主要由以下系统设备组成：焙烧炉系统：预浓缩系统：吸收塔系统：废气风机系统：燃气风机系统：氧化铁粉输送风机系统：烟气洗涤排放
33、系统:贮罐系统：氧化铁粉料仓系统：,焙烧炉系统设备主要由以下几套设备组成：1）焙烧反应炉；2）双旋风分离器；3)焙烧反应炉结块破碎机；4)烧嘴；5)焙烧反应炉旋转下料器；6)酸枪；这些设备相对位置见流程图：,3.2.1焙烧炉系统（焙烧炉、双旋风分离器、破碎机、焼嘴、酸枪、旋转阀）,1酸枪；2焙烧炉炉体；3烧嘴；4结块破碎机；5旋转下料阀；6双旋风分离器；7双旋风分离器旋转阀,3.2.1.1焙烧反应炉体炉子为立式结构，带有锥形的顶部及底部。炉壳为钢板现场焊接而成，炉内衬耐酸、耐火砖，外包隔热层。焙烧炉底座根据不同情况可采用钢筋混凝土呈环状支撑和钢结构平台支撑，焙烧炉结构见图31：焙烧炉包括烧嘴及
34、喷枪，烧嘴在炉体上按切线方向均匀布置，燃气沿同等高度直接进入炉内与助燃空气混合燃烧。,焙烧气体在反应器内以一定的模式流动，使从喷嘴下来预浓缩酸微滴蒸发干，并且在反应器的加热部分，根据下反应式分解：炉体本身无需特别维护，关键把好耐火材料（耐火砖）的选择关及耐火砖的衬制关，不能让耐火砖间有间隙，以免烧穿炉体。,1炉顶；2炉膛；3耐火材料；4炉壳；5耐火砖；6气孔；7炉底；8观察孔；9燃烧室；10火焰监测器；,焙烧炉技术参数：全高-约16800mm材料-软钢最大外径（炉壳）-约7800mm温度范围-约400-800,炉内衬耐火砖 技术参数：内部最高温度-约800衬砖层厚度-约80-160mm,3.2
35、.1.2双旋风分离器双旋风分离器用于分离焙烧炉废气中带出的氧化铁颗粒。双旋风型分离器，材质为低碳钢，其分离效率约为5060。锥形的下部装有测温计，该测温计与控制室的记录仪相连来记录温度，如果在运行期间温度降低则表示分离器工作不正常，须检查设备运行条件。,分离器外壳有绝热保温层。双旋风分离器结构图见图32：在锥形筒体下部有旋转阀，用于将旋风分离器与焙烧炉密封隔开并将旋风分离器中的氧化铁粉返回送至炉内。旋转分离器本身无需太多维护，只需注意其保温层不破坏，平时点检重点在旋转阀的轴承，链条及链轮上，严格按给油脂周期加润滑油，发现轴承温度异常，应及时查明原因。,图32,1旋转内套筒；2连接板；3观察、清
36、扫孔；4测温孔；5支撑；,技术参数：材料-软钢直径-约1250mm高-约5500mm效率-约50%-60%,3.2.1.3酸枪喷雾焙烧炉内设有喷枪，安装在炉子的顶部，通过喷枪上的喷嘴将预浓缩后的废酸液体雾化成细微的液滴喷入炉内，喷嘴的数量根据生产能力确定，废酸处理量和喷嘴数量一般有如下关系：,酸枪工作状态的好坏，直接关系到整台机组的运行，其状态控制参数：一个喷嘴压力，一个是喷嘴流量。酸枪的结构图:,1喷嘴盘；2O形圈；3喷嘴；4过滤芯；5保护套；6O形圈,喷嘴在生产过程中并不一定全部处于工作状态，可根据工艺需要作相应调整，用特殊的塞子塞堵多余的喷嘴。喷枪有三种运行模式，即正常运行酸模式、启动或
37、废酸短缺时的漂洗水模式和清洗时的脱盐水模式，其中脱盐水模式只在清洗时对单个喷嘴使用。为了避免堵塞，喷嘴需要经常清洗，清洗时将喷枪抽出，同时对该喷枪转换为脱盐水模式运行（此时喷嘴内流出的是脱盐水），拆下喷头取出滤网用高压水冲洗完再回装即可。在生产线运行时平均一班清理一次，每次约510分钟。某个喷枪在进行清洗时，其它喷枪依然正常工作，也可以考虑多备一套喷头，清洗时抽出喷枪，卸下旧喷头，直接装上新喷头，离线清理喷头。,焙烧炉设有一个增压站提供高压的脱盐水，其用途在于，一是测试喷嘴能否正常工作；另一方面，在系统长时间停机时，如酸轧线年修等，此种情况下，停机时要用脱盐水对系统冲洗3-4小时，目的在于除去
38、系统中的HCl气体，防止残留酸气对系统的腐蚀，在机组启动时，可以使用漂洗水。浓缩酸进入酸枪后，仍要经过滤芯，再一次过滤后从喷嘴喷到焙烧炉内，过滤设备的作用主要是为了过滤酸中杂质，对酸枪起保护作用，过滤器一用一备。,酸枪维护主要注意以下几点：（1）定期检查保护套与外部烧损情况，严禁卡阻。（2）定期清洗滤芯，及时更换过滤网。（3）定期清洗喷嘴（4）定期检查喷嘴盘O形圈的腐蚀老化情况，及时更换。,喷枪及管道的插入/提升由炉顶的气动提升装置控制,材质碳钢，该气动提升装置通过安全距离外的现场控制箱手动操作.喷枪技术参数：数量-3滤孔大小-0.5mm过滤器材料-PVDF喷嘴/插座材料-Al2O3喷管材料-
39、铌,3.2.1.4破碎机 结块破碎机用于结块氧化铁粉的破碎。设计为盘式破碎机（形状为矩形）采用耐450左右高温的材料制成。在生产过程中，为了防止和减少氧化铁粉在炉底的堵塞，一方面严格控制好工艺参数，另一方面就是定期清理。破碎机的维护主要有以下几点：1）通过听声音，判断其状态是否正常；2）严格按点检计划给轴承供油；由于该设备处在焙烧炉子下方，环境温度很高灰尘严重，建议采用自润滑滚珠轴承，并定期检查其破损情况及时更换；,技术参数：温度-约400运输量-约6m3/h材料-软钢,3.2.1.5烧嘴焙烧炉设计为一直接加热系统，主要包括混合气体喷嘴，电磁点火器和UV火焰探测器。烧嘴通过直接向炉内喷射火焰而
40、提供焙烧炉反应所需的热能。烧嘴主要由空气/煤气混合喷嘴、燃烧室组成。燃烧室在焙烧炉四周呈切线方向分布，燃烧后的气体从各个燃烧室在同一平面内直接流入炉内。烧嘴材料是钢和陶瓷，这种烧嘴的寿命为20-30年。每个烧嘴都有一个较小的点火烧嘴，用来引燃主烧嘴。点火烧嘴使用的空气和煤气来自主烧嘴管路。点火烧嘴由电子打火器引燃。,燃烧室各有一个紫外线火焰探测器以监视燃烧状况，火焰探测器类型为防火、自检型（每分钟60120次），紫外线火焰探测器有一个快门，快门开时检测火焰，闭时就自检，一旦探测器没有信号，系统则视为该烧嘴故障。烧嘴可同时通过控制室HMI和现场控制箱点燃。燃烧所需的空气由一台空气风机供应，因为在
41、焙烧炉内的化学反应中需要氧气，所以在烧嘴里的空气相对过剩。烧嘴管路主要包含管道、接头、手动阀、管道支撑以及一些必要的自动阀、控制阀。,个烧嘴的气体流程示意图如流程图所示：,烧嘴的维护：（1）防止燃气管道泄漏（2）防止烧嘴被烧穿，烧嘴在正常情况下是不会被烧穿的，其造成的原因可能是由于氧化铁粉在炉内沿管壁堆积，有可能会到烧嘴处而使烧嘴被堵，当这些铁粉在高温下分解生成一极坚硬晶体，从而使火倒烧，烧嘴这时将被烧穿，为了防止其被烧穿，我们首先要保护炉壁光滑，使铁粉下落顺畅，同时定期捅炉子。,主要技术参数：主烧嘴技术参数：数量-3个材料-软钢/耐热钢锻合能力-约6333 MJ/hr助燃烧嘴技术参数：数量-
42、3个材料-软钢/特殊钢,3.2.1.6旋转阀焙烧炉系统的旋转阀包括一个位于焙烧炉底部的旋转下料阀，两个双旋风分离器旋转阀，前者是将炉内铁粉在密封条件下输送到氧化铁粉输送管道内，后者是将混合气体中被分离器分离出的铁粉通过管道回送到炉内，同时避免空气经过旋转阀进入分离器，以保证双旋风分离器稳定操作，旋转阀为耐热铸铁制造，旋转阀的结构如图：,1入口；2出口；3压盖；4旋转阀叶轮；5外壳,旋转阀的维护，主要是定期给轴承，链轮加油，传送链松紧，磨损情况点检，做到不缺油，及时更换磨损严重的轴承，链轮。旋转阀由齿轮电机驱动，配有连锁驱动和保护。技术参数：温度-约400运输量-约6m3/h材料-铸钢,3.2.
43、1.7酸枪抽伸装置,酸枪在清洗或更换滤网、保护套时，需要抽出炉外，完成之后又需送回炉内，完成这一系列动作的装置就是酸枪抽伸装置，如图：,酸枪抽出装置的维护主要有以下几个方面：转轮表面保持光滑；钢丝绳磨损程度要注意，发现问题时及时更换；活塞状态要良好，不漏气，不卡阻；,3.2.1.8除氯装置该装置位于焙烧炉的旋转阀的下面，用来将反应生成的氧化铁粉运离焙烧炉，同时通过加热的方式除去氧化铁粉中氯，产生的废气返回焙烧炉，设备主要目的是降低氧化铁粉中的氯含量，达到氧化铁粉品质的要求，设备如图：除氯装置设计成双螺杆型，呈一定角度倾斜。在脱氯装置的尾部有一烧嘴进行加热，以提高脱氯效果。,1脱氯装置 2脱氯装
44、置烧嘴 3焙烧炉 4破碎机 5铁粉输送管道,3.2.2预浓缩器（文丘里）系统 我们把预浓缩供液泵，预浓缩器，喷嘴管以及管道统称为预浓缩器系统。,3.2.2.1预浓缩器预浓缩器设计采用文丘里式结构，整体由四部分组成。即顶盖，上部件，中部件和下部件，他们的材质均为碳钢衬胶，其中顶盖和上部件内还令衬耐酸砖以抵御高温，在文丘里喉部还设有一文丘里插入体（TAPER）,它主要作用是稳定流量保证预浓缩器工作状态不发生波动，其材质选用耐酸性好的铌。预浓缩其下部件内另有一插入体，其材质为碳钢衬胶，它的主要作用是延长气体和液体接触时间，进一步降低气体的温度。同时改变气流流向吸收塔的路径，可减少气体带走液体的量。,
45、浓缩器结构图参见图,1上部（盖）；2中部；3下部；4气体入口；5喷嘴管；6隔栅；7浸没管；8气体出口；9液位；10酸出口；11橡胶；12耐酸砖；13SiC砖,主要技术参数：文丘里技术参数最大温度（气流）-最大400材料-钢衬胶高-约1800mm外径-约2200mm直径（不包括衬砖）-约2000mm衬胶厚-约6mm衬砖厚-约145mm炉格（grate）材料-SiC,分离塔技术参数：最大温度-98材料-钢衬胶，部分衬砖高-约5300mm直径-约1600mm衬胶厚-约6mm厚-约145mm,扩散器技术参数：最大温度-约98材料-钢衬胶高-约2000mm直径-约900mm衬胶厚-约6mm,3.2.2.
46、2预浓缩器循环泵技术参数：数量-2个（1备）能力-约60m3/h压力-约250kPa外壳材料-PVDF叶轮材料-PVDF工作温度-约95,3.2.3 吸收塔系统我们把吸收塔，吸收塔供水泵，漂洗水收集槽以及相关管线统称为吸收塔系统。流程图：,1 支撑；2填料；3吸收塔；4喷枪；5供水泵；6漂洗水收集槽7再生盐酸,3.2.3.1吸收塔 含有氯化氢气体的焙烧炉气体与吸收塔上部喷洒下来的吸收水逆流接触，在塔内氯化氢（HCl）气体被吸收，转换为浓度约18的盐酸。吸收塔结构示意图如图。吸收塔整体采用PP或FRP材料，较大尺寸的吸收塔可由钢衬橡胶制成。内部支撑筋材质为PVDF，填料材质为PPH，填料的形式包
47、括环状填料和层状填料，整体耐酸性能好，无需太多维护，只需保证有关管道畅通，不发生泄漏，喷嘴不堵塞，填料不发生堵塞，不严重变形。吸收塔上部装有液体分配系统，包括一个PP制作的喷嘴、管道和钢衬橡胶制作的支撑梁。吸收塔出口流出的就是再生酸，在出口有再生酸的浓度测量仪器；塔顶部喷的漂洗水流量根据出口再生酸的浓度由电磁阀来调整。,1气体入口；2再生酸出口；3排放口；4人孔；5下部；6上部；7喷嘴管；8喷嘴；9格栅支架；10拱砖；11格栅；12盖,吸收塔技术参数：材料-PP全高-约10000mm内径-约1700mm衬胶厚-约6mm结构填料最高温度-约85材料-PP-HT容积-约20m3喷洒系统数量-1个材
48、料-PP压力、流量等数据在设计阶段提供,3.2.3.2收集槽收集槽亦采用PP材料制成，保证其不泄漏，相关管道畅通。技术参数：材料-PP体积-约2m3直径-约1800mm,3.2.3.3吸收塔供水泵吸收塔供水泵作用是把漂洗水从收集槽内泵至吸收塔顶部喷斗喷下，在填料层内和在预浓缩器内降温后的酸气充分接触，进一步吸收蒸汽中的HCl气体，并在吸收塔内形成再生酸，同时，蒸汽进一步被净化。,吸收塔供水泵参数：数量-2个（1备）能力-约8m3/h压力-约360kPa外壳材料-PP叶轮材料-PP,3.2.4 废气处理系统我们把废气风机，FeCl2吸收塔，烟囱，液滴分离器，文丘里吸收塔，洗涤塔循环泵及相关管道统
49、称为废气处理系统。废气处理系统是把经吸收塔处理后的废气作最后一次洗涤后放空。系统示意图：,1.废气风机2.液滴分离器3.FeCl2吸收塔 4.文丘里吸收塔5.烟囱,3.2.4.1废气风机废气风机是机组的心脏，保证其正常工作至关重要。废气风机叶轮为钛制，机壳是碳钢衬胶，实践中也可用钛制外壳（不再衬胶）。废气风机传动方式是直接传动，驱动马达可以用变频率来调节转速以改变气体排出量，从而保证系统适当的负压效果，为了避免叶轮上出现沉积物，同时也为了进一步吸收烟气中的HCl，在风机入口处有脱盐水喷淋设备，直接朝废气风机叶轮上喷水。风机还带有底座、减振垫和软连接。,废气风机的维护主要有以下几点：（1）防止地
50、脚螺栓，联结螺栓松动（2）严格按给油周期给轴承加油（3）每日检点轴承温度，振动程度（4）定期检查蜗壳内衬胶老化程度，实时补衬（5）定期检查叶轮腐蚀，变形，磨损情况，要及时更换叶轮（6）检查叶轮的运转情况，叶轮应运转平稳，运转的振动或噪声过大往往预示轴承磨损，应及时更换轴承，更换后要重作动平衡试验并校正。,技术参数：最高温度-约80最大能力-约25200Nm3压力-约200mbar外壳材料-钢/橡胶，内衬钛喷洒系统技术参数：数量-2个材料-PP重力分离器Drop Separator技术参数：材料-PP工作温度-约80,3.2.4.2 FeCl2吸收塔FeCl2吸收塔技术参数：材料-钢/衬胶或PP
