一种废气净化系统及其方法与流程

本发明涉及金属表面处理领域，具体涉及一种废气净化系统及其方法。

背景技术：

金属线材，如碳素钢、不锈钢，是加工各种标准件、机械用轴类零件、冷拉钢材以及各种金属制品的主要材料，在美、日国家生产的钢材中，线材约占8%-10%，钢材在成型和热处理过程中，表面会产生氧化皮，这类氧化皮结构致密，与基体附着力强,含有fe、cr、ni、少量c和si,可能存在mn、ti、mo和w等元素,氧化物结构为:氧化亚铁(feo)、氧化铁(fe2o3)、四氧化三铁(fe3o4)、氧化铬(cr2o3)、氧化镍(nio)、二氧化硅(sio2)、铬尖晶石(cr2o3·feo)和镍尖晶石(ni·fe2o3)等。不锈钢氧化皮破坏了钢材表面的美观性,又会加快金属表面的电化学腐蚀,而且其存在的表面应力会加快钢材表面的应力腐蚀。因此,钢材表面的氧化皮必须在后续加工前去除干净。

目前采用酸洗方式对钢材表面进行加工，可去掉热轧及退火过程中在钢材表面形成的氧化皮，方便后续的加工成型，目前的酸洗通常采用硫酸或者硝酸以及氢氟酸混酸酸洗，在酸洗过程中会产生大量含hf、氮氧化物的酸洗废气，如何对废气进行有效的处理是现在不锈钢酸洗行业所面临的巨大问题。

在专利号为cn104138710a的发明专利中，公开了酸洗废气处理系统及处理废气的方法，保证废气效果，降低劳动强度，可自动加洗涤液，通过计量泵定量供送洗涤液，保证精度和稳定性；在专利号cn104307331a的发明专利中，公开了不锈钢酸洗污泥处理过程中的废气净化排放装置，通过药剂进行喷淋，能够对里面的烟尘、二氧化硫和氮氧化物，都经过药剂充分反应洗涤后再进行排放，同时产生的污泥沉淀后可以生产化肥等。两者都对废气净化提供了相应的方法，但是净化效果较差，酸洗废气收集效率低下且净化成本较高。

技术实现要素：

在上述背景的基础下，本发明旨在提供一种金属线材前处理装置及其生产工艺，工艺简单，造价低，提高酸洗废气的收集效率以及废气的净化效率。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的：

一种废气净化系统，包括酸洗池、废气收集装置以及废气处理装置；所述酸洗池深度在2.5~3m之间，所述酸洗池内液面的高度在1.5~2m之间，所述酸洗池四侧设置有废气收集装置；所述废气收集装置包括风机、四个挡板以及设置在挡板后侧的吸风管，所述挡板分别设置在酸洗池开口四侧，所述挡板中部设置有至少一个横向的条缝，所述吸风管与条缝相配合，所述废气处理装置与吸风管相连接；所述废气处理装置包括碱液喷淋吸收塔、第一废气吸收塔以及第二废气吸收塔、预热器、换热器、尿素热解器以及scr反应器；所述碱液喷淋吸收塔内以氢氧化钠溶液作为废气吸收液，所述碱液喷淋吸收塔内包括3个旋流板以及一个除雾板，所述碱液喷淋吸收塔与第一废气吸收塔相连接；所述第一废气吸收塔以氢氧化钠溶液和硫代硫酸钠溶液作为废弃吸收液，所述第一废气吸收塔内包括3个旋流板以及一个盲板，所述第一废气吸收塔与第二废弃吸收塔相连接；所述第二废气吸收塔以氢氧化钠溶液和硫代硫酸钠溶液作为废弃吸收液，所述第一废气吸收塔内包括3个旋流板以及一个除雾板，所述第二废气吸收塔与预热器相连接；所述预热器与热换器相连接，所述热换器一端与排气烟囱相连接，另一端与尿素热解器相连接，所述尿素热解器与scr反应器相连接，所述scr反应器通过热换器与排气烟囱相连接。

优选地，所述第一废气吸收塔以及第二废气吸收塔均搭配设置有一个吸收液循环池以及三个吸收液循环泵。

优选地，所述第二废气吸收塔内的除雾板翻转180度安装。

优选地，所述吸收液循环池长度为4~5m，宽度为4~6m，高度为3~4m。

优选地，所述scr反应器内设置有催化剂，所述催化剂包括堇青石蜂窝陶瓷基体以及设置在堇青石蜂窝陶瓷基体内的金属盐。

本发明还提供了废气的净化方法，包括以下步骤：

s1:当盘条浸入酸洗池内时，开启风机，通过废气吸收装置将废气进行吸收，当酸洗完成之后，将盘条从酸洗池的酸洗液中提出并使其位于酸洗池内，利用废气吸收装置持续进行废气吸收，并将吸收的废气输送至碱液喷淋吸收塔；

s2：若s1中酸洗池内的酸洗液为硫酸，则废气经过碱液喷淋吸收塔之后直接排放至大气；若s1中酸洗池内的酸洗液为硝酸或者混酸，则废气经过碱液喷淋吸收塔之后进入第一吸收塔内；

s3：废气进入第一吸收塔，氢氧化钠与硫代硫酸钠溶液从上部喷淋而下，将氢氟酸进行中和，同时将二氧化氮还原成为氮气，利用吸收液循环池对氢氧化钠与硫代硫酸钠溶液进行反复的回收与喷淋，喷淋时间在30~45min，喷淋量为40~50m³/h；

s4：废气经过第一吸收塔之后进入第二吸收塔，氢氧化钠与硫代硫酸钠溶液从上部喷淋而下，将氢氟酸进行中和，同时将二氧化氮还原成为氮气，利用吸收液循环池对氢氧化钠与硫代硫酸钠溶液进行反复的回收与喷淋，喷淋时间在30~45min，喷淋量为30~40m³/h；

s5：将经过吸收塔过滤之后的废气送入前置预热器内进行预热，随后进入气气换热器中进行换热升温，升温后的废气再通过燃气烧嘴加热到反应温度，尿素喷入尿素喷射混合器内，经过尿素热解器将尿素进行分解形成还原剂，继而进入scr反应器内进行scr反应，反应后的尾气进入气气换热器内放热，然后通过排气烟囱排放至大气。

本发明的有益效果如下：

1、本发明提供的废气净化系统，对酸洗废气进行收集净化处理，利用碱洗中和、吸收还原以及scr法对废气进行处理，可以高效净化以hf、二氧化氮为主的废气净化，对hf净化率可达99%。

2、本发明提供的废气净化系统，对废气收集装置进行了重新的设计，将酸洗池加深，这样保证盘条离开液面之后还处于酸洗池中，防止废气外溢，同时将现有的顶面抽风的方式修改为四面抽风，吸风口的高度配合吸风管，对在酸洗池内的废气进行收集，废气收集效在90%以上。

3、本发明提供的废气净化系统，利用碱液喷淋吸收塔对硫酸酸洗池中的硫酸雾进行中和吸收，利用第一吸收塔以及第二吸收塔对hf以及二氧化氮进行中和还原清理，利用碱液与氮氧化物废气进行中和反应，同时利用硫代硫酸钠在碱液中作为还原剂的特性，将二氧化氮还原为氮气，从而提高净化效率，在第一净化塔以及第二净化塔中，经过计算，设置固定个数的旋流板以及相应的盲板或者除雾板，两塔逐级进行净化，大大提高废气净化效果。

4、本发明提供的废气净化系统，经过吸收还原法之后，搭配scr处理废气，可以实现废气净化率达98%以上，脱硝效率高于98%，氮氧化物浓度低于100mg/m³。

附图说明

图1为本发明的系统示意图；

图2为本发明中碱液喷淋吸收塔的示意图；

图3为本发明中第一吸收塔的示意图；

图4为本发明中第二吸收塔的示意图；

图5为本发明中废气收集装置的示意图。

具体实施方式

结合附图以及实施例对本发明作进一步详细说明。本具体实施例仅仅是对本发明的解释，其并不是对发明的限制，本领域技术人员在阅读完本说明书后可以根据需要对本实施例做出任何修改，但只要在本发明的权利要求范围内都受到专利法的保护。

一种废气净化系统，包括酸洗池、废气收集装置以及废气处理装置；

所述酸洗池深度在2.5~3m之间，所述酸洗池内液面的高度在1.5~2m之间，所述酸洗池四侧设置有废气收集装置，将酸洗池加深，这样保证盘条离开液面之后还处于酸洗池中，防止废气外溢；

所述废气收集装置包括风机、四个挡板以及设置在挡板后侧的吸风管，所述挡板分别设置在酸洗池开口四侧，所述挡板中部设置有至少一个横向的条缝，所述吸风管与条缝相配合，所述废气处理装置与吸风管相连接，将现有的顶面抽风的方式修改为四面抽风，以此来提高吸风效率，减少废气的逸散，吸风口的高度配合吸风管，对在酸洗池内的废气进行收集；

所述废气处理装置包括碱液喷淋吸收塔、第一废气吸收塔以及第二废气吸收塔、预热器、换热器、尿素热解器以及scr反应器；所述碱液喷淋吸收塔内以氢氧化钠溶液作为废气吸收液，所述碱液喷淋吸收塔内包括3个旋流板以及一个除雾板，所述碱液喷淋吸收塔与第一废气吸收塔相连接；所述第一废气吸收塔以氢氧化钠溶液和硫代硫酸钠溶液作为废弃吸收液，所述第一废气吸收塔内包括3个旋流板以及一个盲板，所述第一废气吸收塔与第二废弃吸收塔相连接；所述第二废气吸收塔以氢氧化钠溶液和硫代硫酸钠溶液作为废弃吸收液，所述第一废气吸收塔内包括3个旋流板以及一个除雾板，所述第二废气吸收塔内的除雾板翻转180度安装，提高效果，所述第二废气吸收塔与预热器相连接，利用碱液喷淋吸收塔对硫酸酸洗池中的硫酸雾进行中和吸收，利用第一吸收塔以及第二吸收塔对hf以及二氧化氮进行中和还原清理，利用碱液与氮氧化物废气进行中和反应，同时利用硫代硫酸钠在碱液中作为还原剂的特性，将二氧化氮还原为氮气，从而提高净化效率。

所述预热器与热换器相连接，所述热换器一端与排气烟囱相连接，另一端与尿素热解器相连接，所述尿素热解器与scr反应器相连接，所述scr反应器通过热换器与排气烟囱相连接。

同时，所述第一废气吸收塔以及第二废气吸收塔均搭配设置有一个吸收液循环池以及三个吸收液循环泵。

所述第二废气吸收塔内的除雾板翻转180度安装。

所述吸收液循环池长度为4m，宽度为4m，高度为4m。

所述scr反应器内设置有催化剂，所述催化剂包括堇青石蜂窝陶瓷基体以及设置在堇青石蜂窝陶瓷基体内的金属盐。

对上述前处理装置相对应的，本发明还提供了一种废气净化方法，基于如上述废气净化系统，包括以下步骤:

s1:当盘条浸入酸洗池内时，开启风机，通过废气吸收装置将废气进行吸收，当酸洗完成之后，将盘条从酸洗池的酸洗液中提出并使其位于酸洗池内，利用废气吸收装置持续进行废气吸收，并将吸收的废气输送至碱液喷淋吸收塔；

s2：若s1中酸洗池内的酸洗液为硫酸，则废气经过碱液喷淋吸收塔之后直接排放至大气；若s1中酸洗池内的酸洗液为硝酸或者混酸，则废气经过碱液喷淋吸收塔之后进入第一吸收塔内；

s3：废气进入第一吸收塔，氢氧化钠与硫代硫酸钠溶液从上部喷淋而下，将氢氟酸进行中和，同时将二氧化氮还原成为氮气，利用吸收液循环池对氢氧化钠与硫代硫酸钠溶液进行反复的回收与喷淋，喷淋时间在45min，喷淋量为50m³/h；

s4：废气经过第一吸收塔之后进入第二吸收塔，氢氧化钠与硫代硫酸钠溶液从上部喷淋而下，将氢氟酸进行中和，同时将二氧化氮还原成为氮气，利用吸收液循环池对氢氧化钠与硫代硫酸钠溶液进行反复的回收与喷淋，喷淋时间在30min，喷淋量为30m³/h；

s5：将经过吸收塔过滤之后的废气送入前置预热器内进行预热，随后进入气气换热器中进行换热升温，升温后的废气再通过燃气烧嘴加热到反应温度，尿素喷入尿素喷射混合器内，经过尿素热解器将尿素进行分解形成还原剂，继而进入scr反应器内进行scr反应，反应后的尾气进入气气换热器内放热，然后通过排气烟囱排放至大气。

利用该废气净化系统，可提高废气收集效率至90%，设计硫酸酸洗废气经收集后经一级碱液吸收处理后排放，碱液喷淋吸收塔采用３块旋流板以及1块除雾扳；混酸酸洗和硝酸酸洗废气经收集后汇总进入二级氢氧化钠和硫代硫酸钠吸收液净化后排放，吸收塔总塔板数为６块旋流板+底部１块盲扳+１块除雾扳，实现脱硝效率高于98%，对hf以及硫酸废气净化效率在99%以上。