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(jì)效益。唐鋼高強(qiáng)汽車板與Andritz公司合作創(chuàng)建了兩個(gè)爐區(qū)產(chǎn)能6000 l/h和一個(gè)脫硅機(jī)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(qiáng)汽車板酸再生自動(dòng)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(jì)方案和實(shí)現(xiàn)方法。實(shí)際工程應(yīng)用效果證明，該控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)運(yùn)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(hào)：TG333 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1671-2064（2017）10-0032-02

1 引言

酸再生項(xiàng)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(jì)、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(shí)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(jì)效益在今天日趨明顯。而高效穩(wěn)定的自動(dòng)化控制系統(tǒng)，能保證設(shè)備可靠運(yùn)行，減少故障停車造成的經(jīng)濟(jì)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(jī)、處理酸罐、加熱器、冷卻器等。

來自酸洗機(jī)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(xué)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(xué)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(shí)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(qiáng)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(fēng)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(shí)，部分廢酸被蒸發(fā)，部分廢酸被定量地送入焙燒爐進(jìn)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(xué)反應(yīng)，水分被蒸發(fā)；主要化學(xué)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(fēng)分離器，分離部分Fe2O3顆粒，然后進(jìn)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(jìn)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(duì)廢氣進(jìn)行最后一級(jí)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(biāo)準(zhǔn)，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(tái)HMI畫面，供操作人員分別對(duì)脫硅及兩套酸再生的運(yùn)行狀況及主要儀表控制參數(shù)進(jìn)行監(jiān)控。彩色網(wǎng)絡(luò)打印機(jī)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(shí)對(duì)現(xiàn)場關(guān)鍵設(shè)備進(jìn)行有效監(jiān)控，操作室同時(shí)配備工業(yè)監(jiān)控電視。

（2）酸再生PLC室配置一個(gè)工程師站用來維護(hù)系統(tǒng)及修改程序，兩臺(tái)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(tái)交換機(jī)分別用來與三級(jí)和酸洗進(jìn)行通訊，使產(chǎn)線運(yùn)行狀況更加智能化。3套PLC系統(tǒng)采用S7-400系列PLC，分別對(duì)脫硅及兩套酸再生進(jìn)行控制，同時(shí)與鐵粉區(qū)S7-200系列PLC進(jìn)行通訊。

（3）電氣室配備有10臺(tái)變頻器控制現(xiàn)場變頻電機(jī)，同時(shí)遠(yuǎn)程I/O柜用于普通電機(jī)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(jì)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(duì)整個(gè)酸再生生產(chǎn)進(jìn)行控制，最終實(shí)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(jī)安全聯(lián)鎖等系統(tǒng)的控制。以及壓濾機(jī)區(qū)域自動(dòng)控制，同時(shí)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(bào)警記錄等。

（2）1#再生系統(tǒng)：機(jī)組轉(zhuǎn)速、再生區(qū)溫度、壓力、流量、液位、密度、聯(lián)鎖保護(hù)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(bào)警記錄等。

（3）2#再生系統(tǒng)：機(jī)組轉(zhuǎn)速、再生區(qū)溫度、壓力、流量、液位、密度、聯(lián)鎖保護(hù)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(bào)警記錄等。

經(jīng)實(shí)踐證明，邏輯控制功能設(shè)計(jì)齊全，控制調(diào)節(jié)準(zhǔn)確穩(wěn)定，聯(lián)鎖保護(hù)安全可靠，達(dá)到系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)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(jì)、安裝和調(diào)試。目前唐鋼高強(qiáng)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(yùn)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(xiàng)功能及細(xì)節(jié)的不斷完善，參數(shù)優(yōu)化，各項(xiàng)指標(biāo)正在向更好的標(biāo)準(zhǔn)靠攏，為產(chǎn)線的節(jié)能、環(huán)保助力。

參考文獻(xiàn)

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