张继峰 朱丽辉
河钢集团邯钢分公司 河北邯郸 056015
摘 要：阐述了利用酸再生机组建立管道酸垢清洗系统的技术开发过程与应用效果，并与原外置清洗装置、工艺、效果进行了详细对比，改进后的该新技术可广泛应用在冶金、化工、环保等酸再生机组废盐酸处理行业中，并将带来显著的经济效益和社会效益。
关键词：酸再生机组；管道酸垢清洗系统；应用效果；效益
酸再生机组是钢卷酸洗生产线的配套机组，采用了ANDRITZ RUTHER公司废盐酸喷雾焙烧再生工艺。但在生产过程中，经常出现喂料酸管道内壁酸垢堵塞现象。造成NP50-32-200喂料泵功率增高，流量降低，影响废酸处理量，还经常造成该喂料泵故障，导致停产、增加泵耗、能源消耗。另外，由于PVDF、PPH酸管道内壁酸垢，常常造成隔膜阀关闭不严、喂料过滤器、铌枪喷嘴、预浓缩器喷嘴堵塞，严重制约了再生酸的正常生产。过去采用外置清洗装置(图1)对结垢管道进行清洗，但存在清洗不彻底等缺陷。经技术开发改进后，利用酸再生机组建立管道酸垢清洗系统(图2)进行清洗，收到了良好的效果。
采用的是外置清洗装置(图1)对酸垢管道进行清洗。
(1)其工作原理：由一台耐腐蚀泵、一台2立方米的加热式碱液箱、及耐腐蚀阀门、胶管等组成的清洗装置。配制的清洗剂为浓度10%、温度50—60℃的碱液。采用管道分段、分步清洗。喂料泵PVDF主管道及溢流管道、预浓缩器进口PVDF主管道由清洗装置(图1)分别进行循环清洗。预浓缩器出口PVDF主管道则无法清洗。NP50-32-200喂料泵、预浓缩器NP80-50-250循环泵前PVDF管道、预浓缩器循环过滤器，预浓缩器顶部进口4段PVDF管道，1#、2#酸雾铌喷枪及前PVDF、聚四氟管道，则需拆下人工清洗。正常生产情况下，两个月清洗酸管道3次。
(2)实现该清洗方式主要步骤：外置清洗装置就位、安装电源，用NaOH隔膜碱及工业水配制10%浓度、温度50—60℃的清洗液。用时3小时。拆卸NP50-32-200喂料泵、预浓缩器NP80-50-250循环泵前PVDF管道、预浓缩器循环过滤器，预浓缩器顶部进口4段PVDF管道，1#、2#酸雾铌喷枪及前PVDF、聚四氟管道。用时4小时。连接NP50-32-200喂料泵出口管道及喷枪前管道形成清洗循环回路，进行清洗。用时8小时。连接NP50-32-200喂料泵溢流管道进出口形成清洗循环回路，进行清洗。用时4小时。连接NP80-50-250循环泵出口PVDF管道及预浓缩器顶部进口处PVDF管道，形成清洗循环回路，进行清洗。用时8小时。在酸管道循环清洗过程中，安排人工清洗NP50-32-200喂料泵、预浓缩器NP80-50-250循环泵前PVDF管道、预浓缩器循环过滤器、预浓缩器顶部进口4段PVDF管道、1#、2#酸雾铌喷枪及前PVDF、聚四氟管道。各种管路、阀门、管件、仪表、喷枪、酸泵等安装恢复正常状态。用时5小时。
(3)该方式存在的主要缺陷：部分酸管道如喂料泵前、喷枪前酸管道、预浓缩器喷嘴段等无法循环清洗。主酸管道清洗不净，酸垢杂质残留较多。延长了废酸处理生产准备时间。不能根据生产需求随时清洗。清洗过程拆卸管件部位多，完成一次清洗时间长，共需32小时。酸管道清洗不彻底，经常造成管道堵塞引发设备和生产事故。酸管道清洗频次高，影响废酸处理量，导致酸洗生产线供酸不足，影响主线钢产量及经济效益。
图1 外置式管道酸垢清洗装置工艺流程图
利用酸再生机组设备，增设相应配套管路、管构及采取相应操作技术，建立管道酸垢清洗系统(图2)，进行管道酸垢清洗，克服了改进前存在的管道清洗缺陷。在一年来的生产实践中运用效果良好。改进的主要技术方案、方法、措施如下：
2.1 改进后的管道酸垢清洗系统(图2)工艺原理及设备组成
(1)利用酸再生机组预浓缩器及其循环泵、喷枪喂料泵、PPH、PVDF管道、1#、2#铌喷枪进行组合，另用20米DN38高压耐酸碱胶管将喷枪与预浓缩器相连，构成二个碱液冲洗循环回路，以预浓缩器底部为溶池，由该二台酸泵为碱液循环提供动力。利用酸再生机组132KW RVHS1/RU250K负压钛风机为炉气流动提供动力。利用酸再生机组焙烧炉预热炉气，并在预浓缩器内与碱液进行热交换，保持碱液温度50—60℃。配制的4.5%浓度的碱液在管道系统中循环20小时。混合溶液排放后，再用盐酸浓度为20g/L的漂洗水进行管道残液中和循环精洗2小时。最后进行过滤器清洗等收尾工作。
(2)除垢化学机理：在废酸生产处理过程中，由于80℃浓缩废酸在PPH、PVDF管道内壁极易形成粘稠状酸垢，其主要成份为HCL、FeCL3、FeCL2、SiO2、Fe2O3、缓蚀剂GD-H142、油脂及其它。管道内酸垢与碱液接触后，主要化学反应式为，SiO2+2NaOH=Na2SiO3+H2O、HCL+NaOH=NaCL+H2O使酸垢与管道内壁脱离形成混合溶液，其杂质颗粒由预浓缩器循环过滤器及喷枪过滤器滤除。
2.2 实现这种酸管道清洗方式主要步骤
(1)利用酸再生机组的预浓缩器底部为碱液溶池，预浓缩器NP80-50-250循环泵、预浓缩器循环过滤器、预浓缩器上方待清除酸垢的30米PVDF DN50、PPH DN80管道、四个PVDF DN50预浓缩器喷嘴，组成一个碱液冲洗循环回路。利用NP50-32-200喂料泵、喷枪喂料过滤器以及待清除酸垢的40米PVDF DN32喂料管道、两支酸雾铌喷枪，并将两支喷枪头，用专用管构(图3)并联连接，用新增的20米DN38高压耐酸碱胶管与预浓缩器废酸喂料口相连，形成第二个碱液冲洗循环回路。这两个碱液冲洗循环回路是并联关系。
(2)以预浓缩器底部为碱液溶池，从其下部人孔加入NaOH隔膜碱及工业水，配制4.5%浓度的碱液2立方米。该系统开启前，将喂料泵前DN32自动隔膜阀手动开启，喷枪DN25进酸自动隔膜阀手动开启，预浓缩器进料自动隔膜阀封点，预浓缩器液位设定为40%，NP50-32-200喂料泵出口压力传感器封点，调整相应参数具备运行条件。
(3)开启132KW RVHS1/RU250K负压钛风机，吸收塔漂洗水泵、洗涤塔漂洗水泵，焙烧炉点火，炉中温度控制在300—400℃，炉气通过预浓缩器对碱液进行热交换，使碱液升温并保持50—60℃。
(4)实现碱液在系统中不间断循环20小时。将混合溶液排空。再加入3立方米漂洗水，循环2小时。然后清洗过滤器、恢复电气封点、回复管路、阀门正常状态。完成全部清洗过程一次需24小时。
1、喷枪前聚四氟软管 2、1#2#喂料过滤器 3、1#2#铌喷枪 4、焙烧炉 5、预浓缩器 6、漂洗水储罐 7、吸收塔 8、废气钛风机 9、洗涤塔 10、预浓缩器循环过滤器 11、NP50-32-200喂料泵 12、NP80-50-250循环泵 13、预浓缩器人孔 14、NP65-40-315吸收塔漂洗水泵 15、NP100-65-250洗涤塔漂洗水泵
图2 《利用酸再生机组建立管道酸垢清洗系统》的工艺流程图
图3 新增设胶管与二支喷枪连接的专用管构图
(1)改进前：由于酸管道酸垢清洗不彻底，管道残留杂质多，频繁堵塞喷枪，造成酸再生机组开车后12小时内不能正常生产。生产中酸管道易粘连附着酸垢，使酸管道有效内径变小。引起喂料泵功率增高达到95%-100%(正常值75%)，流量降低到1.6立方米/小时(正常值2.6立方米/小时)。每月至少造成一台NP50-32-200喂料泵损坏。尤其是累计处理1000吨废酸时，即酸洗线生产25000吨酸洗板时，将被迫停产，进行酸管道酸垢清洗。按40000吨/月酸洗板产量计算，两个月至少清洗酸洗管道3次。清洗过程繁琐，需拆、装管道、阀门等管件多，清洗一次耗时32小时。配置线外清洗系统需碱液配制加热箱、IT50-32-200防腐泵、专用工具等需10余万元。
(2)改进后：对PVDF、PPH 、DN25、DN32、DN50、DN100、DN150、DN180、约100米管道清洗，无需拆卸各种管件阀门，酸垢清洗彻底，比改进前管道清洗方法具有显著的优越性。清洗后酸管道使用周期为原来的1.5倍。可达到每月累计处理废酸1800吨以上，即可满足酸洗生产线40000吨/月产量要求。NP50-32-200喂料泵使用寿命延长到原来的3倍。减少泵耗8台/年。避免了酸管道酸垢堵塞停产事故，减少酸管道清洗次数6次/年。缩短了恢复生产时间，启车后，4小时即可投入正常生产。每次节省生产准备时间8小时，每次节省清洗时间8小时，故全年节时为：12次*16小时=192小时/年。同时也节省了外置清洗设备的投入。
(1)节省清洗设备碱液配制加热箱、IT50-32-200防腐泵、专用工具等需10余万元。减少NP50-32-200喂料泵消耗：8台/年*4万元/台=32万元/年。每次清洗酸管道，全年增加效益：192小时/年(全年节省生产时间)*3.2立方米/小时(盐酸机时产量)*400元/吨(盐酸单价)=24.6万元。
(2)每年减少结垢酸管道清洗次数创效：每次处理酸管道酸垢堵塞或清洗酸管道需停炉32小时。6次/年(年减少次数)*32小时(原清洗一次时间)*3.2立方米/小时(盐酸机时产量)*400元/吨(盐酸单价)=24.6万元。6次/年(年减少次数)*12小时(原生产准备时间)*3.2立方米/小时(盐酸机时产量)*400元/吨(盐酸单价)=9.2万元。6次/年(年减少次数)*12小时(原生产准备时间)*1200立方米/小时(煤气耗量)*0.25元/立方米(煤气单价)=2.2万元。6次/年(年减少次数)*12小时(原生产准备时间)*270KW/h(电耗)*0.5元/度(电单价)=1万元。每年减少6次酸管道酸垢堵塞故障，避免酸洗板产量减少造成的利润损失，按每年3次影响酸洗板生产计算：3次/年*32小时/次*70吨/小时(酸洗板机时产量)*100元/吨(酸洗板利润)=67.2万元。
(3)全年创效合计：170.8万元。
通过《利用酸再生机组建立管道酸垢清洗系统》的技术开发并在废盐酸再生生产中的实践，运用该系统对酸再生酸管道管网内壁酸垢清洗效果良好，经济效益显著，确保了带钢酸洗生产线年产50万吨产品所排出的全部废盐酸的再生处理。由此可见，该技术可广泛应用在冶金、化工、环保等酸再生机组废盐酸生产处理行业中，并可带来显著的经济效益和社会效益。
作者简介：张继峰(1963-)，男，本科，工程师， 现任河钢邯钢邯宝冷轧厂技术专家。
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