一種不鏽鋼酸洗防冒黃煙的脫氮裝置的製作方法

2023-05-29 18:11:21 1

本實用新型屬於不鏽鋼製造技術領域，涉及一種酸洗廢氣的脫氮裝置，具體涉及一種不鏽鋼酸洗防冒黃煙的脫氮裝置。

背景技術：

在不鏽鋼板帶連續退火酸洗機組中，為了改善表面質量，去除氧化鐵皮，需要採用HF和HNO3混合酸洗工藝，在酸洗過程中，氧化皮與HNO3發生如下反應：

FeO+2HNO3→Fe(NO3)2+H2O

Fe2O3+6HNO3→2Fe2(NO3)3+3H2O

硝酸具有很強的氧化能力，在氧化還原反應過程中，通常認為，硝酸濃度越低，被還原的程度就越高。濃硝酸一般被還原成NO2，而稀硝酸則容易被還原成NO，因此，在HNO3酸洗不鏽鋼時還會發生以下反應：

M+nHNO3+nH+→nNO2↑+Mn++nH2O

2M+nHNO3+2nH+→nHNO2+2Mn++nH2O

3M+nHNO3+3nH+→nNO↑+3Mn++2nH2O

3HNO2→HNO3+2NO↑+H2O

正是基於以上一系列的反應，使得在混酸酸洗過程中產生的廢氣中，NOx濃度較高。在實際的生產過程中，我們也可以看到，在進行工件混酸酸洗工作時，酸洗槽上方瀰漫的都是濃濃的紅棕色的酸霧，這也是NOx廢氣濃度高、氧化度高的具體表現。

不鏽鋼板帶酸洗採用硝酸(HNO3)和氫氟酸(HF)混酸酸洗，二者化學反應產生氮氧化物(主要是NO和NO2)，為消除酸洗過程中產生的氮氧化物，保護大氣環境，在不鏽鋼板帶酸洗線均有一套脫氮系統(DENOX系統)。一般採用選擇性催化還原法(SCR)，即在金屬氧化物催化劑存在的條件下，採用NH3、CO或碳氧化合物等作為還原劑，將煙氣中的氮氧化物(NO和NO2)還原為N2和H2O；其中NH3-SCR技術較為成熟可靠，以NH3為例，反應方程式主要有以下各式：

4NO+4NH3+O2→4N2+6H2O

2NO2+4NH3+O2→3N2+6H2O

6NO+4NH3→5N2+6H2O

6NO2+8NH3→7N2+12H2O

以V2O5、TiO2為主要活性成分高溫型催化劑，一般反應溫度在300℃左右，且工作溫度不能超過420℃，否則催化劑會燒損失效。

反應處理後的酸洗廢氣通過熱交換器對抽取的廢氣預熱後經煙囪排放。在反應後管道上取樣分析廢氣中氮氧化物濃度，NOX分析儀將檢測氮氧化物濃度反饋給控制系統，系統根據設定的氮氧化物濃度目標PPM值自動控制氨氣(NH3)的投入量，以達到適當的催化還原反應效果。

現有的不鏽鋼酸洗機組的脫氮系統由酸洗段排氣系統、選擇性催化反應系統、氨氣供應系統5三大部分組成，如圖2所示，酸洗段排氣系統包括洗滌塔1、抽氣風機2和熱交換器3，廢氣閥7安裝在抽氣風機2與熱交換器3之間的風道上，選擇性催化反應系統包括催化反應器4和燃燒系統6，酸洗廢氣11經過洗滌塔1時通過洗滌水12與酸洗廢氣11逆向交匯，以除去廢氣中絕大部分的HF和少部分氮氧化合物，廢氣經過抽氣風機2後通過熱交換器3預熱後進入催化反應器4，天然氣14經燃燒系統6進入催化反應器4，酸洗廢氣11中的氮氧化物與氨氣13在這裡反應後，降低NOX濃度到150ppm以下再經過熱交換器3，最後通過煙囪9排放。

由於不鏽鋼酸洗的混合酸濃度、溫度，以及帶鋼種類經常變化，實際酸洗廢氣中的氮氧化物濃度波動很大，有時會超過脫氮系統最大能力，或者脫氮系統設備出現異常時，生產仍有可能發生冒黃煙的事故。

技術實現要素：

本實用新型所要解決的技術問題是針對上述的技術現狀而提供一種不鏽鋼酸洗防冒黃煙的脫氮裝置，具有結構合理、操作方便的特點，能有效解決低溫時和脫氮催化劑異常時冒黃煙的風險。

本實用新型解決上述技術問題所採用的技術方案為：一種不鏽鋼酸洗防冒黃煙的脫氮裝置，所述脫氮裝置包括酸洗段排氣系統、選擇性催化反應系統和氨氣供應系統，其中酸洗段排氣系統包括洗滌塔、抽氣風機和熱交換器，洗滌塔設有酸洗廢氣入口和洗滌水入口，酸洗廢氣進入洗滌塔與洗滌水逆向交匯除去大部分的HF和少部分氮氧化合物，再經過抽氣風機後通過熱交換器預熱後進入選擇性催化反應系統，其特徵在於：所述抽氣風機的進氣風道上增設供新鮮空氣進入的旁路風道，旁路風道上設置旁路控制閥，洗滌塔與抽氣風機之間的主風道上設置廢氣閥。

作為改進，所述旁路控制閥採用自動打開、手動關閉的氣動蝶閥，旁路控制閥的開啟是由脫氮裝置內的NOX測量值及催化反應後溫度測量值自動聯鎖控制。所述NOX測量值及催化反應後溫度測量值自動聯鎖控制是指：當NOX分析儀測量值大於120PPM時，旁路控制閥自動打開，並採用RS觸發器鎖定開命令狀態，當測量值T>410℃時自動打開新增空氣旁路風門，並採用RS觸發器鎖定開命令狀態。

作為改進，所述旁路風道與供酸洗廢氣進入的主風道之間的切換過程為：旁路控制閥自動自動打開後需延時設定時間，才能允許手動關閉廢氣閥，當NOX<120PPM，且反應後T410℃時，自動打開旁路風道，起到保護催化劑的作用；另外將廢氣閥設置在洗滌塔和抽氣風機之間，便於主風道與旁路風道的切換。本實用新型設計合理、操作方便，能有效解決低溫時和脫氮催化劑異常時冒黃煙的風險，避免了機組氮氧化物超標排放的環保事故，可在不鏽鋼酸洗企業中脫氮系統中推廣使用。

附圖說明

圖1為本實用新型的脫氮裝置的結構示意圖；

圖2為改進前的脫單裝置的結構示意圖。

具體實施方式

以下結合附圖實施例對本實用新型作進一步詳細描述。

如圖1所示，一種不鏽鋼酸洗防冒黃煙的脫氮裝置，該脫氮裝置包括酸洗段排氣系統、選擇性催化反應系統和氨氣供應系統，其中酸洗段排氣系統包括洗滌塔1、抽氣風機2和熱交換器3，洗滌塔1設有酸洗廢氣入口和洗滌水入口，酸洗廢氣11進入洗滌塔1與洗滌水12逆向交匯除去大部分的HF和少部分氮氧化合物，再經過抽氣風機2後通過熱交換器3預熱後進入選擇性催化反應系統，抽氣風機2的進氣風道上增設供新鮮空氣15進入的旁路風道8，旁路風道8的風道口採用能防止異物進入的防水彎結構，在旁路風道8上設置旁路控制閥81，洗滌塔1與抽氣風機2之間的主風道上設置廢氣閥7；

旁路控制閥81採用自動打開、手動關閉的DN400氣動蝶閥，旁路控制閥81的開啟是由脫氮裝置內的NOX測量值及催化反應後溫度測量值自動聯鎖控制，具體是指：當NOX分析儀測量值大於120PPM時，旁路控制閥8自動打開，新鮮空氣15進入抽氣風機2，並採用RS觸發器鎖定開命令狀態，當測量值T>410℃時自動打開新增空氣旁路風門，並採用RS觸發器鎖定開命令狀態，避免了低溫時和脫氮催化劑異常時冒黃煙的風險，旁路風道8與供酸洗廢氣進入的主風道之間的切換過程為：旁路控制閥81自動自動打開後需延時15秒，才能允許手動關閉廢氣閥7，當NOX<120PPM，且反應後T410℃時自動打開新增空氣旁路風道8，並採用RS觸發器鎖定開命令狀態；旁路控制閥81開到位(限位反饋後延時15秒)，允許操作人員手動關閉廢氣閥7。

(3)恢復正常主風道控制；

當NOX<120PPM，且反應後T<410℃，且主風道的廢氣閥7已經手動打開(閥門開限位必須到位延時15秒後)，操作人員手動關閉旁路控制閥81命令才生效。

本實用新型在不鏽鋼酸洗機組中進行改進實施後，防冒黃煙效果顯著，基本上杜絕了機組氮氧化物超標排放的環保事故。

以上所述僅是本實用新型的優選實施方式，應當指出，對於本技術領域的普通技術人員來說，在不脫離本實用新型技術原理的前提下，還可以做出若干改進和潤飾，這些改進和潤飾也應視為本實用新型的保護範圍。