一种不锈钢酸洗防冒黄烟的脱氮装置的制作方法

本实用新型属于不锈钢制造技术领域，涉及一种酸洗废气的脱氮装置，具体涉及一种不锈钢酸洗防冒黄烟的脱氮装置。

背景技术：

在不锈钢板带连续退火酸洗机组中，为了改善表面质量，去除氧化铁皮，需要采用HF和HNO₃混合酸洗工艺，在酸洗过程中，氧化皮与HNO₃发生如下反应：

FeO+2HNO₃→Fe(NO₃)₂+H₂O

Fe₂O₃+6HNO₃→2Fe₂(NO₃)₃+3H₂O

硝酸具有很强的氧化能力，在氧化还原反应过程中，通常认为，硝酸浓度越低，被还原的程度就越高。浓硝酸一般被还原成NO₂，而稀硝酸则容易被还原成NO，因此，在HNO₃酸洗不锈钢时还会发生以下反应：

M+nHNO₃+nH+→nNO₂↑+Mn++nH₂O

2M+nHNO₃+2nH+→nHNO₂+2Mn++nH₂O

3M+nHNO₃+3nH+→nNO↑+3Mn++2nH₂O

3HNO₂→HNO₃+2NO↑+H₂O

正是基于以上一系列的反应，使得在混酸酸洗过程中产生的废气中，NOx浓度较高。在实际的生产过程中，我们也可以看到，在进行工件混酸酸洗工作时，酸洗槽上方弥漫的都是浓浓的红棕色的酸雾，这也是NOx废气浓度高、氧化度高的具体表现。

不锈钢板带酸洗采用硝酸(HNO₃)和氢氟酸(HF)混酸酸洗，二者化学反应产生氮氧化物(主要是NO和NO₂)，为消除酸洗过程中产生的氮氧化物，保护大气环境，在不锈钢板带酸洗线均有一套脱氮系统(DENOX系统)。一般采用选择性催化还原法(SCR)，即在金属氧化物催化剂存在的条件下，采用NH₃、CO或碳氧化合物等作为还原剂，将烟气中的氮氧化物(NO和NO₂)还原为N₂和H₂O；其中NH₃-SCR技术较为成熟可靠，以NH₃为例，反应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为主要活性成分高温型催化剂，一般反应温度在300℃左右，且工作温度不能超过420℃，否则催化剂会烧损失效。

反应处理后的酸洗废气通过热交换器对抽取的废气预热后经烟囱排放。在反应后管道上取样分析废气中氮氧化物浓度，NO_X分析仪将检测氮氧化物浓度反馈给控制系统，系统根据设定的氮氧化物浓度目标PPM值自动控制氨气(NH₃)的投入量，以达到适当的催化还原反应效果。

现有的不锈钢酸洗机组的脱氮系统由酸洗段排气系统、选择性催化反应系统、氨气供应系统5三大部分组成，如图2所示，酸洗段排气系统包括洗涤塔1、抽气风机2和热交换器3，废气阀7安装在抽气风机2与热交换器3之间的风道上，选择性催化反应系统包括催化反应器4和燃烧系统6，酸洗废气11经过洗涤塔1时通过洗涤水12与酸洗废气11逆向交汇，以除去废气中绝大部分的HF和少部分氮氧化合物，废气经过抽气风机2后通过热交换器3预热后进入催化反应器4，天然气14经燃烧系统6进入催化反应器4，酸洗废气11中的氮氧化物与氨气13在这里反应后，降低NO_X浓度到150ppm以下再经过热交换器3，最后通过烟囱9排放。

由于不锈钢酸洗的混合酸浓度、温度，以及带钢种类经常变化，实际酸洗废气中的氮氧化物浓度波动很大，有时会超过脱氮系统最大能力，或者脱氮系统设备出现异常时，生产仍有可能发生冒黄烟的事故。

技术实现要素：

本实用新型所要解决的技术问题是针对上述的技术现状而提供一种不锈钢酸洗防冒黄烟的脱氮装置，具有结构合理、操作方便的特点，能有效解决低温时和脱氮催化剂异常时冒黄烟的风险。

本实用新型解决上述技术问题所采用的技术方案为：一种不锈钢酸洗防冒黄烟的脱氮装置，所述脱氮装置包括酸洗段排气系统、选择性催化反应系统和氨气供应系统，其中酸洗段排气系统包括洗涤塔、抽气风机和热交换器，洗涤塔设有酸洗废气入口和洗涤水入口，酸洗废气进入洗涤塔与洗涤水逆向交汇除去大部分的HF和少部分氮氧化合物，再经过抽气风机后通过热交换器预热后进入选择性催化反应系统，其特征在于：所述抽气风机的进气风道上增设供新鲜空气进入的旁路风道，旁路风道上设置旁路控制阀，洗涤塔与抽气风机之间的主风道上设置废气阀。

作为改进，所述旁路控制阀采用自动打开、手动关闭的气动蝶阀，旁路控制阀的开启是由脱氮装置内的NO_X测量值及催化反应后温度测量值自动联锁控制。所述NO_X测量值及催化反应后温度测量值自动联锁控制是指：当NO_X分析仪测量值大于120PPM时，旁路控制阀自动打开，并采用RS触发器锁定开命令状态，当测量值T>410℃时自动打开新增空气旁路风门，并采用RS触发器锁定开命令状态。

作为改进，所述旁路风道与供酸洗废气进入的主风道之间的切换过程为：旁路控制阀自动自动打开后需延时设定时间，才能允许手动关闭废气阀，当NO_X<120PPM，且反应后T<410℃时，废气阀手动打开后需延时设定时间，才能允许手动关闭旁路控制阀。再改进，所述延时设定时间为15秒。

再改进，所述旁路风道的风道口采用能防止异物进入的防水弯结构。

进一步改进，所述抽气风机采用PP材质排风机，排气量为14000～16000m³/h。

作为改进，所述主风道为PP710，主风道上的废气阀为DN710的气动蝶阀，废气阀安装在洗涤塔的液滴分离器后的主风道上。

最后，所述选择性催化反应系统包括催化反应器和燃烧系统，热交换器、氨气供应系统以及燃烧系统和催化反应器相连接，催化反应器的出气口与热交换器相通，反应产生的废气由热交换器的烟囱排出。

与现有技术相比，本实用新型的优点在于：在抽气风机的进气风道上增设供新鲜空气进入的旁路风道和旁路控制阀，并且旁路风道的进风采用自动控制，当NO_X分析仪测量值大于120PPM时，自动打开旁路风道，起到防止冒黄烟作用，当催化反应后温度测量值T>410℃时，自动打开旁路风道，起到保护催化剂的作用；另外将废气阀设置在洗涤塔和抽气风机之间，便于主风道与旁路风道的切换。本实用新型设计合理、操作方便，能有效解决低温时和脱氮催化剂异常时冒黄烟的风险，避免了机组氮氧化物超标排放的环保事故，可在不锈钢酸洗企业中脱氮系统中推广使用。

附图说明

图1为本实用新型的脱氮装置的结构示意图；

图2为改进前的脱单装置的结构示意图。

具体实施方式

以下结合附图实施例对本实用新型作进一步详细描述。

如图1所示，一种不锈钢酸洗防冒黄烟的脱氮装置，该脱氮装置包括酸洗段排气系统、选择性催化反应系统和氨气供应系统，其中酸洗段排气系统包括洗涤塔1、抽气风机2和热交换器3，洗涤塔1设有酸洗废气入口和洗涤水入口，酸洗废气11进入洗涤塔1与洗涤水12逆向交汇除去大部分的HF和少部分氮氧化合物，再经过抽气风机2后通过热交换器3预热后进入选择性催化反应系统，抽气风机2的进气风道上增设供新鲜空气15进入的旁路风道8，旁路风道8的风道口采用能防止异物进入的防水弯结构，在旁路风道8上设置旁路控制阀81，洗涤塔1与抽气风机2之间的主风道上设置废气阀7；

旁路控制阀81采用自动打开、手动关闭的DN400气动蝶阀，旁路控制阀81的开启是由脱氮装置内的NO_X测量值及催化反应后温度测量值自动联锁控制，具体是指：当NO_X分析仪测量值大于120PPM时，旁路控制阀8自动打开，新鲜空气15进入抽气风机2，并采用RS触发器锁定开命令状态，当测量值T>410℃时自动打开新增空气旁路风门，并采用RS触发器锁定开命令状态，避免了低温时和脱氮催化剂异常时冒黄烟的风险，旁路风道8与供酸洗废气进入的主风道之间的切换过程为：旁路控制阀81自动自动打开后需延时15秒，才能允许手动关闭废气阀7，当NO_X<120PPM，且反应后T<410℃时，废气阀7手动打开后需延时15秒，才能允许手动关闭旁路控制阀81，另外抽气风机2采用PP材质排风机，排气量为15000m³/h，主风道为PP710，主风道上的废气阀7为DN710的气动蝶阀，废气阀7安装在洗涤塔1的液滴分离器后的主风道上；选择性催化反应系统包括催化反应器4和燃烧系统6，热交换器3、氨气供应系统5以及燃烧系统6和催化反应器4相连接，催化反应器4的出气口与热交换器3相通，酸洗废气11经热交换器3预热后进入催化反应器4，天然气14经燃烧系统6进入催化反应器4，氨气13经氨气供应系统5进入催化反应器4，催化反应器4反应后产生的废气16经由热交换器3的烟囱9排出。

安装时，在主风道增加三通分支，分别连接旁路控制阀81、控制阀7和抽气风机2，增设的旁路控制阀81的控制方式：

(1)防止冒黄烟自动打开空气旁路控制阀81，关闭采用手动方式；

当NO_X分析仪测量值大于120PPM时，自动打开旁路控制阀81；并采用RS触发器锁定开命令状态；旁路控制阀81开到位(阀门开限位必须到位延时15秒后)，允许操作人员手动关闭主风道上的废气7。

(2)保护催化剂，防止过高温度烧损自动控制新鲜空气阀；

根据催化反应后温度测量值自动联锁控制，当测量值T>410℃时自动打开新增空气旁路风道8，并采用RS触发器锁定开命令状态；旁路控制阀81开到位(限位反馈后延时15秒)，允许操作人员手动关闭废气阀7。

(3)恢复正常主风道控制；

当NO_X<120PPM，且反应后T<410℃，且主风道的废气阀7已经手动打开(阀门开限位必须到位延时15秒后)，操作人员手动关闭旁路控制阀81命令才生效。

本实用新型在不锈钢酸洗机组中进行改进实施后，防冒黄烟效果显著，基本上杜绝了机组氮氧化物超标排放的环保事故。

以上所述仅是本实用新型的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型技术原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本实用新型的保护范围。