唐鋼高強汽車板酸再生自動控制系統

孫金杰

摘 要：隨著我國鋼鐵行業的迅猛發展，酸洗廢酸再生循環利用日顯其重要性，既解決環境污染，又帶來顯著經濟效益。唐鋼高強汽車板與Andritz公司合作創建了兩個爐區產能6000 l/h和一個脫硅機組處理能力為 12000l/h的產線。本文在簡要介紹酸再生工藝流程的基礎上，著重說明了唐鋼高強汽車板酸再生自動控制系統的整體系統硬件配置，控制功能分配等設計方案和實現方法。實際工程應用效果證明，該控制系統設計運行穩定，控制效果很好。

關鍵詞：酸再生；系統硬件配置；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中處理生產線酸洗過程中產生的廢酸最高效、經濟、合理的工藝產線，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廢水處理的難度和成本，從源頭解決環保問題，其環保意義和經濟效益在今天日趨明顯。而高效穩定的自動化控制系統，能保證設備可靠運行，減少故障停車造成的經濟損失。

2 酸再生設備及工藝介紹

2.1 脫硅系統

脫硅廢酸預處理工藝設備包括浸溶塔、氨反應罐、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，該廢酸經過濾、加熱后從浸溶塔底部連續打至浸溶塔內，上升過程中與浸溶塔內加入的鐵屑結合，廢酸中的游離酸與鐵反應生成氯化亞鐵。

化學反應方程式為：

Fe+2HCl=FeCl2+H2↑

反應后的廢酸從浸溶塔頂部溢流經冷卻器流至氨反應罐。氨反應罐中連續加入25%的氨水溶液，與廢酸發生如下反應。

主要化學反應方程式如下：

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

再生系統工藝設備包括焙燒爐、雙旋風分離器、預濃縮器、吸收塔、FeCl2洗滌塔、收集罐、文丘里洗滌塔、氧化鐵粉倉等。

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

被送往焙燒爐的廢酸，在爐內發生一系列物理化學反應，水分被蒸發；主要化學反應方程式如下：

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

2FeCl3+3H2O=Fe2O3+6HCl

FeCl2、FeCl3經焙燒后生成Fe2O3和HCl蒸氣。其中HCl氣體與燃燒氣、水蒸氣組成反應氣體，從焙燒爐頂部被抽出，經雙旋風分離器，分離部分Fe2O3顆粒，然后進入預濃縮器，在預濃縮器中該反應氣體通過和循環酸直接接觸而被冷卻，清洗后進入吸收塔，經漂洗水吸收HCl氣體后在吸收塔中形成再生酸。在洗滌塔內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。經此處理后的廢氣，HCl、Cl2、Fe2O3含量均完全符合國家的環保排放標準，通過煙囪排入大氣。

3 控制系統組成及功能

3.1 整體系統硬件配置如（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進行監控。彩色網絡打印機可以在線打印曲線及圖表便于分析和解決問題。為保證隨時對現場關鍵設備進行有效監控，操作室同時配備工業監控電視。

（2）酸再生PLC室配置一個工程師站用來維護系統及修改程序，兩臺服務器啟一備一用以保證生產的連續性和穩定性。兩臺交換機分別用來與三級和酸洗進行通訊，使產線運行狀況更加智能化。3套PLC系統采用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S7-200系列PLC進行通訊。

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

3.2 控制功能

該系統包括一套廢酸預處理系統、兩套廢酸再生利用系統，共設計有三套PLC：脫硅廢酸預處理一套、1#再生系統一套、2#再生系統一套，通過三套PLC對整個酸再生生產進行控制，最終實現如下控制功能：

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

（2）1#再生系統：機組轉速、再生區溫度、壓力、流量、液位、密度、聯鎖保護等系統的控制；鐵粉區域的料位及鐵粉罐裝的監控；系統流程監控、功能畫面操作、趨勢報警記錄等。

（3）2#再生系統：機組轉速、再生區溫度、壓力、流量、液位、密度、聯鎖保護等系統的控制；鐵粉區域的料位及鐵粉罐裝的監控；系統流程監控、功能畫面操作、趨勢報警記錄等。

經實踐證明，邏輯控制功能設計齊全，控制調節準確穩定，聯鎖保護安全可靠，達到系統穩定運行。

3 結語

該控制系統結構簡單、清晰，且采用分布式結構，便于工廠設計、安裝和調試。目前唐鋼高強汽車板酸再生處理線已經投入生產近兩年，控制系統一直運行穩定、可靠。在此保障之上，隨著現場生產過程中各項功能及細節的不斷完善，參數優化，各項指標正在向更好的標準靠攏，為產線的節能、環保助力。

參考文獻

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