孫金杰

摘 要：隨著我國鋼鐵行業(yè)的迅猛發(fā)展，酸洗廢酸再生循環(huán)利用日顯其重要性，既解決環(huán)境污染，又帶來顯著經(jīng)濟效益。唐鋼高強汽車板與Andritz公司合作創(chuàng)建了兩個爐區(qū)產(chǎn)能6000 l/h和一個脫硅機組處理能力為 12000l/h的產(chǎn)線。本文在簡要介紹酸再生工藝流程的基礎(chǔ)上，著重說明了唐鋼高強汽車板酸再生自動控制系統(tǒng)的整體系統(tǒng)硬件配置，控制功能分配等設(shè)計方案和實現(xiàn)方法。實際工程應(yīng)用效果證明，該控制系統(tǒng)設(shè)計運行穩(wěn)定，控制效果很好。

關(guān)鍵詞：酸再生；系統(tǒng)硬件配置；控制功能

中圖分類號：TG333 文獻標識碼：A 文章編號：1671-2064（2017）10-0032-02

1 引言

酸再生項目作為鋼鐵企業(yè)中處理生產(chǎn)線酸洗過程中產(chǎn)生的廢酸最高效、經(jīng)濟、合理的工藝產(chǎn)線，不僅可以每年從廢酸液中回收鉻鎳重金屬，同時可以降低新酸用量以及后續(xù)廢水處理的難度和成本，從源頭解決環(huán)保問題，其環(huán)保意義和經(jīng)濟效益在今天日趨明顯。而高效穩(wěn)定的自動化控制系統(tǒng)，能保證設(shè)備可靠運行，減少故障停車造成的經(jīng)濟損失。

2 酸再生設(shè)備及工藝介紹

2.1 脫硅系統(tǒng)

脫硅廢酸預(yù)處理工藝設(shè)備包括浸溶塔、氨反應(yīng)罐、氨水罐、絮凝劑罐、混合罐、沉淀罐、壓濾機、處理酸罐、加熱器、冷卻器等。

來自酸洗機組的廢鹽酸首先貯存在廢酸罐中，該廢酸經(jīng)過濾、加熱后從浸溶塔底部連續(xù)打至浸溶塔內(nèi)，上升過程中與浸溶塔內(nèi)加入的鐵屑結(jié)合，廢酸中的游離酸與鐵反應(yīng)生成氯化亞鐵。

化學反應(yīng)方程式為：

Fe+2HCl=FeCl2+H2↑

反應(yīng)后的廢酸從浸溶塔頂部溢流經(jīng)冷卻器流至氨反應(yīng)罐。氨反應(yīng)罐中連續(xù)加入25%的氨水溶液，與廢酸發(fā)生如下反應(yīng)。

主要化學反應(yīng)方程式如下：

FeCl2+2NH3+2H2O=Fe（OH）2+2NH4Cl

4Fe（OH）2+O2+2H2O=4Fe（OH）3↓

FeCl3+3NH3+3H2O=3Fe（OH）3↓+3NH4Cl

同時壓縮空氣自氨反應(yīng)罐底部吹入，使Fe（OH）3為絮狀沉淀物膨脹，加強其吸附SiO2效果。

如此，廢酸酸液的除硅過程方可完成。

2.2 再生系統(tǒng)

再生系統(tǒng)工藝設(shè)備包括焙燒爐、雙旋風分離器、預(yù)濃縮器、吸收塔、FeCl2洗滌塔、收集罐、文丘里洗滌塔、氧化鐵粉倉等。

罐區(qū)處理酸罐內(nèi)的廢酸被打入預(yù)濃縮器頂部，通過在預(yù)濃縮器自循環(huán)，冷卻從焙燒爐反應(yīng)生成的HCl蒸氣的同時，部分廢酸被蒸發(fā)，部分廢酸被定量地送入焙燒爐進行焙燒反應(yīng)。

被送往焙燒爐的廢酸，在爐內(nèi)發(fā)生一系列物理化學反應(yīng)，水分被蒸發(fā)；主要化學反應(yīng)方程式如下：

4FeCl2+4H2O+O2=2Fe2O3+8HCl

2FeCl3+3H2O=Fe2O3+6HCl

FeCl2、FeCl3經(jīng)焙燒后生成Fe2O3和HCl蒸氣。其中HCl氣體與燃燒氣、水蒸氣組成反應(yīng)氣體，從焙燒爐頂部被抽出，經(jīng)雙旋風分離器，分離部分Fe2O3顆粒，然后進入預(yù)濃縮器，在預(yù)濃縮器中該反應(yīng)氣體通過和循環(huán)酸直接接觸而被冷卻，清洗后進入吸收塔，經(jīng)漂洗水吸收HCl氣體后在吸收塔中形成再生酸。在洗滌塔內(nèi)通常采用上部噴淋純水，而下部則噴淋FeCl2液體的方法對廢氣進行最后一級的處理。經(jīng)此處理后的廢氣，HCl、Cl2、Fe2O3含量均完全符合國家的環(huán)保排放標準，通過煙囪排入大氣。

3 控制系統(tǒng)組成及功能

3.1 整體系統(tǒng)硬件配置如（圖1）所示

（1）酸再生操作室配備三臺HMI畫面，供操作人員分別對脫硅及兩套酸再生的運行狀況及主要儀表控制參數(shù)進行監(jiān)控。彩色網(wǎng)絡(luò)打印機可以在線打印曲線及圖表便于分析和解決問題。為保證隨時對現(xiàn)場關(guān)鍵設(shè)備進行有效監(jiān)控，操作室同時配備工業(yè)監(jiān)控電視。

（2）酸再生PLC室配置一個工程師站用來維護系統(tǒng)及修改程序，兩臺服務(wù)器啟一備一用以保證生產(chǎn)的連續(xù)性和穩(wěn)定性。兩臺交換機分別用來與三級和酸洗進行通訊，使產(chǎn)線運行狀況更加智能化。3套PLC系統(tǒng)采用S7-400系列PLC，分別對脫硅及兩套酸再生進行控制，同時與鐵粉區(qū)S7-200系列PLC進行通訊。

（3）電氣室配備有10臺變頻器控制現(xiàn)場變頻電機，同時遠程I/O柜用于普通電機輸出、反饋及監(jiān)控。

3.2 控制功能

該系統(tǒng)包括一套廢酸預(yù)處理系統(tǒng)、兩套廢酸再生利用系統(tǒng)，共設(shè)計有三套PLC：脫硅廢酸預(yù)處理一套、1#再生系統(tǒng)一套、2#再生系統(tǒng)一套，通過三套PLC對整個酸再生生產(chǎn)進行控制，最終實現(xiàn)如下控制功能：

（1）脫硅廢酸預(yù)處理系統(tǒng)：罐區(qū)液位，浸溶塔、氨反應(yīng)罐及絮凝劑罐液位、流量、溫度、壓力以及泵房電機安全聯(lián)鎖等系統(tǒng)的控制。以及壓濾機區(qū)域自動控制，同時包括脫硅廢酸預(yù)處理系統(tǒng)流程監(jiān)控、功能畫面操作、趨勢報警記錄等。

（2）1#再生系統(tǒng)：機組轉(zhuǎn)速、再生區(qū)溫度、壓力、流量、液位、密度、聯(lián)鎖保護等系統(tǒng)的控制；鐵粉區(qū)域的料位及鐵粉罐裝的監(jiān)控；系統(tǒng)流程監(jiān)控、功能畫面操作、趨勢報警記錄等。

（3）2#再生系統(tǒng)：機組轉(zhuǎn)速、再生區(qū)溫度、壓力、流量、液位、密度、聯(lián)鎖保護等系統(tǒng)的控制；鐵粉區(qū)域的料位及鐵粉罐裝的監(jiān)控；系統(tǒng)流程監(jiān)控、功能畫面操作、趨勢報警記錄等。

經(jīng)實踐證明，邏輯控制功能設(shè)計齊全，控制調(diào)節(jié)準確穩(wěn)定，聯(lián)鎖保護安全可靠，達到系統(tǒng)穩(wěn)定運行。

3 結(jié)語

該控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單、清晰，且采用分布式結(jié)構(gòu)，便于工廠設(shè)計、安裝和調(diào)試。目前唐鋼高強汽車板酸再生處理線已經(jīng)投入生產(chǎn)近兩年，控制系統(tǒng)一直運行穩(wěn)定、可靠。在此保障之上，隨著現(xiàn)場生產(chǎn)過程中各項功能及細節(jié)的不斷完善，參數(shù)優(yōu)化，各項指標正在向更好的標準靠攏，為產(chǎn)線的節(jié)能、環(huán)保助力。

參考文獻

[1]張春青.寶鋼冷軋廠酸再生工藝簡介及設(shè)備特點[J].工業(yè)加熱，2004，33（4）：56-58.