２０１６年第５期 梅山科技 ・ｌ９・ １４２０酸轧机组酸雾净化系统分析与改进 黄学林周维杰 宋言陆 ２１００３９） （梅山钢铁公司冷轧厂 南京摘 要：梅钢１４２０酸雾净化系统包括预分离器、水雾分离器、洗涤塔、离心风机等核心设 备。核心设备的状态决定了系统的运行状态，核心设备的稳定运行是酸雾排放达标的重要保 障。通过对系统核心设备重大缺陷进行分析并加以改进，使系统运行更加稳定可靠。 关键词：洗涤塔；离心风机；环保 Ａｎａｌｙｓｉｓ ａｎｄ Ｉｍｐｒｏｖｅｍｅｎｔ ｏｆ Ａｃｉｄ Ｍｉｓｔ Ｐｕｒｉｉｃａｔｉｏｎ Ｓｙｓｔｅｍ ｆｏｒ １ ４２０ ｍｍ ＰＬ－ＴＣＭ ｆＨｕａｎｇ Ｘｕｅｌｉｎ Ｚｈｏｕ Ｗｅｉｊｉｅ Ｓｏｎｇ Ｙａｎｌｕ （Ｃｏｌｄ Ｒｏｌｌｉｎｇ Ｐｌａｎｔ ｏｆ Ｍｅｉｓｈａｎ Ｉｒｏｎ＆Ｓｔｅｅｌ Ｃｏ．，Ｎａｎｊｉｎｇ ２１００３９） Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ：ｓｃｒｕｂｂｉｎｇ ｔｏｗｅｒ；ｃｅｎｔｒｉｆｕｇａｌ ｆａｎ；ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔａｌ ｐｒｏｔｅｃｔｉｏｎ 带钢进入轧机轧制之前，需要用盐酸对其表 备）、预分离器１台、水雾分离器１台（改造项 面氧化层进行清洗，盐酸是一种极易挥发的酸性 溶液，尤其是在较高的生产温度下。为了避免酸 雾腐蚀设备必须将酸雾及时从酸洗槽中抽出，并 目新增设备）、酸雾喷淋洗涤塔１台、循环水系 统２套（１用１备）、离心风机２台（１用１备）。 其中预分离器、水雾分离器和洗涤塔是净化酸 雾的关键设备，酸雾风机则为废气排出提供源 动力。 且通过酸雾净化系统净化处理后才能排气， 否则会对大气环境造成严重污染。 １酸雾净化系统 １．１ 系统结构 技术改造后现场现有设备系统原理图见图 １，其中红色部分为本文中所述的改进部分。 酸雾净化系统包括供水系统２套（１用１ 图１设备系统原理图 １．１．１预分离器 酸雾在风机作用下进入净化系统的第１台设备即 为预分离器。此时的酸雾含酸浓度最大，预分离 预分离器是酸雾净化系统的重要组成部分， ・２０・ 梅山科技 ２０１６年第５期 器对酸雾的净化效果也比较关键，酸雾废气经过 预分离器后大约有３０％的ＨＣＬ随着含酸废水排 入废水坑。 设备主要技术参数：设计风量：２１ ０００ ｍ ／ｈ； 材质：ＰＰＨ；进、出风口：ｆ２ｊ８００ ｍｍ Ｘ １９．６ ｍｍ；底 部排空管： １２５ ｍｍ×１１．４ ｍｍ。 １．１．２酸雾喷淋洗涤塔 酸雾喷淋洗涤塔采用的是填料式气液传质圆 形结构，由３个部分组成：下段液箱段，配备两套 循环水系统（１用１备）可进行循环洗涤；中段填 料喷淋段，填料层采用聚丙烯阶梯环或球型多面 填料；上段挡水段，挡水板为９Ｏ。多折板，布液方 式采用的是喷嘴雾布液。塔体选用进口ＰＰＨ采 用挤压缠绕无焊缝工艺技术制造，利用大型自动 焊机与塔底一次焊接成型，且采用双面焊接工艺。 酸雾喷淋洗涤塔设置于室外，水泵电机防护等级 ＩＰ５４；塔体设置带有低低液位报警功能液位计（磁 翻板４—２０ ｍＡ）。 １．１．３ 离心风机 离心风机为酸雾排出提供源动力，２４ ｈ连续 运转（机组停机检修除外），由电机、传动轴、风机 本体、底座支架等部分组成。 设备及工作参数：设计风量为２１ ０００ ｍ ／ｈ； 工作压力为一３ ｋＰａ；系统人口含ＨＣＬ浓度≤ １．６ ｇ，／Ｎｍ ；气体温度为８Ｏ℃；工作环境温度为 一１６～８０℃；环境湿度为６０％一１００％。 １．２系统工作原理 酸雾净化系统利用了盐酸极易溶于水的物理 特性，将空气中的ＨＣＬ气体溶入水中形成盐酸溶 液排入含酸废水坑。 离心风机工作时，在整个酸雾洗涤系统中形 成负压，将含酸废气从酸洗槽吸入预分离器，在预 分离器的顶部设置了一个喷嘴，利用喷嘴进行雾 布液，一部分ＨＣＬ气体溶人水雾中，从预分离器 的排液口排人含酸废水坑，未被吸收的ＨＣＬ气体 则从洗涤塔下段进入，从洗涤塔上段抽出。洗涤 塔共分为３段，每一段都设置了喷嘴，循环水系统 将下段液箱中的水抽出，从下段和中段喷嘴中喷 出，喷出的水雾在洗涤塔中吸收完ＨＣＬ气体再次 进人下段液箱循环使用，当循环水系统中的电导 率计检测到循环水的电导率达到设定值后，纯水 供水系统打开，向下段液箱补充纯净工业水稀释 下段液箱循环水，降低循环水的电导率及ＨＣＬ浓 度。在满足了酸雾洗涤需求的同时，节约了水资 源。洗涤塔上段是酸雾净化的最后一个环节，为 了发挥洗涤塔的最佳洗涤效果，保证排出的气体 达到环保要求，上段喷嘴喷出的是纯净工业水，对 酸雾中的ＨＣＬ进行最终的吸收（也作为稀释下段 液箱循环水的水源之一）。净化后的气体经离心 风机抽出排气。 ２存在问题 １）预分离器所采用的水是利用水循环系统 从下段液箱抽出的含酸循环水，因其已经溶人一 定浓度的ＨＣＬ气体，在预分离器中能溶解的ＨＣＬ 气体相对较少，洗涤效果降低。 ２）气体经洗涤塔洗涤后含有大量水分，并在 酸雾风机底部沉积，沉积在风机底部的水增加了 风机旋转的阻力，且加大了风机旋转时的不平衡 性，大大缩短了风机的使用寿命。由于排出的废 气水含量高，出口管道膨胀节密封、连接螺栓经常 损坏，风机周围常年有水，加快了风机底座支架的 锈蚀。 ３）风机底部设有排液口，但排液口的高度距 离风机底部有１０ ｅｍ，因此无法将沉积在风机底 部的积水排尽，这也是导致风机底部存在大量积 水的重要原因之一。 ４）风机叶轮是由ＰＰＨ板组合焊接而成。由 于风机旋转时受到气体阻力及积水阻力作用， 焊缝的强度决定了叶轮的使用寿命，且一旦叶 片焊缝出现裂纹，其劣化程度极快。当有１片 叶片损坏后，损坏的叶片势必会与旋转的风机 叶轮不断碰撞，从而导致整个叶轮解体式毁坏， 自２００５年投产以来曾发生过多次风机叶轮解 体事故。由于酸雾风机外壳、对轮、焊缝材质均 为ＰＰＨ，高温季节会产生热胀变形，导致风机运 行不稳定，所以夏季持续高温期间是风机故障 发生的高频期。 ５）两台风机的出口风管道采用的是串联布 置，当发生风机叶轮解体事故后，部分残余叶轮会 随管道进人备用风机，当备用风机启用后，大块的 残余叶轮会将备用风机的叶轮毁坏，造成二次事 故。串联的管道布置形式还会导致风机效率的下 降。因两台风机是１用１备，将两台风机隔断的 黄学林周维杰 宋言陆１４２０酸轧机组酸雾净化系统分析与改进 ・２１・ 是两个相并联的手动翻板阀，若和备用风机相串 联的翻板阀阀板与阀体之间间隙比较大时，会通 过此翻板阀漏气，这就降低了风机的抽气效果，排 气效率大大降低，改造前设备系统原理图见图２。 图２改造前设备系统原理图 ３改造方案 上，第一道净化用水改为纯净工业水，其对酸雾的 吸收能力较含酸循环水强，净化效果更好，见 图３。 １）为了增强预分离器的洗涤效果，将原先连 接到循环水系统的喷嘴直接连到工业水供水系统 图３预分离器进水改进 ２）在酸雾洗涤塔和离心风机之间增加１台 为ＰＰ；进、出风口为０４５０ ｍｍ×１１ ｍｍ；底部排空 管为 ５０ ｍｍ ｘ４．６ ｍｍ。 水气分离器，通过水气分离器过滤掉大部分水 分，降低进入酸雾风机气体的水含量。见图４。 且对两台风机的出口膨胀节进行改造，防止含 酸水泄漏。新型膨胀节采用耐酸材质，配带配 ３）为改善风机蜗壳排水不畅的问题，将风机 蜗壳上的排水口设置在风机最底部，两台风机的 排水管上均设置手动截止阀，并设水封以防止风 机内气体外泄。 ４）因焊接式叶轮的局限性，为避免其发生连 锁设备事故，将原先的ＰＰＨ板组合焊接式叶轮改 为钢喷塑叶轮，新型叶轮基层采用３１６Ｌ不锈钢焊 接而成，表面采用高速火焰喷塑技术进行防腐层 对法兰、抗腐蚀不锈钢紧固件及耐酸垫片，有效 提高风机出口膨胀节使用性能，保护风机底座 支架等部件。 水雾分离器主要技术参数：设计风量为 ２１ ０００ ｍ ／ｈ；材质（本体）为ＰＰＨ；材质（填充物） ・２２・ 梅山科技 ２０１６年第５期 的喷涂处理。同时在风机上方增设遮阳棚，避免 风机遭阳光直射，降低风机温升，从而减少风机外 壳及焊缝的热胀变形。 ５）为了避免连锁事故的发生，减少系统内泄 几率，将原先串联布置的出口管道改为并联布置。 将风机１的出口管道标高抬高后直接接至烟囱， 将风机２出口原有的三通改为９０。弯头。见图５。 在两台风机的出口管道侧面分别设人孔，方便人 员对管道内部进行检查、清理。并增设方便作业 人员进出入孔的检修平台。 图４增设水气分离器 ——．—— — ．—— ——…——…——… ｊ — —一新增管道１ 原 ，—一 一ｌ ＿— 一 ，一 ， ｊ薹当 焊接 ３ ｌ ． ， 、 ｌ 、（ ｉ法兰１ 原 原 一器Ｊ 一量ｌ，＋、 ，‘ ’ 丑 、 — 卜＿工 ７Ｆ ｊ ， 帽‘Ｊ Ｚ 、 啦 、宴 ｉ０ ＼盟 —— ，， ￥，，，，，， ，，， ￣／＇／／ｆ／Ａ ￣ｆ／／＇．／／／／／／．￣ ＋１４０ｍ ．’，，，，，，，－ ｍ 。 １６０ｏ ３０００ ｌ－一 ‘ ４４Ｏ０ ２１ｏ０ 支架ｌ改造 图５ 离心风机出口管道改造后 ４改造效果 个更高的水平，环评结果均达标。由于进入风机气体 系统功能精度控制指标：系统出口含ＨＣＬ浓 度≤１０ ｍｇ／Ｎｍ ；系统漏风率＜２％；排放气体不 允许有可见的水雾及水滴。 ５结论 的水含量得到有效控制，风机排水管路的改进，离心风 机出口膨胀肯漏水问题从根本上得以解决，延长了底 部支架使用寿命的同时，保障了风机安装的稳定Ｉ生、运 转的平稳性。改进后的风机叶轮已经上机使用两年 多，运转状态良好，未发生过任何故障。 （编辑：夏敏） 酸雾洗涤系统改造后，酸雾净化的效果达到了一
