CN101914778B - 一种对冷轧酸洗工艺介质加热的微波加热装置 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种对冷轧酸洗工艺介质加热的微波加热装置，包括循环罐，循环泵，管道，微波加热器，三通阀，酸洗槽；微波加热器又包括微波加热元件，腔体，加热管，温度传感器，加热管输入口，加热管输出口。通过在循环罐和酸洗槽之间设置微波加热器，使工艺介质在通过微波加热器时得以加热，经反复循环加热后工艺介质被加热至满足生产要求所需的温度时被输送至酸洗槽对钛带进行清洗。该装置能够对工艺介质进行直接加热，不存在换热过程，提高了效率，实现碳的零排，避免了使用锅炉带来的环境污染及能源浪费问题。
Description
技术领域
本发明涉及一种加热溶液的微波加热装置，尤其涉及一种对冷轧酸洗工艺介质加热的微波加热装置，属于钢铁和有色金属冶炼设备领域。
背景技术
酸洗是钢铁和有色金属冷轧轧制生产工艺中必不可少的工序，酸洗的主要作用是把热轧后的表面氧化皮及污染物去掉，得到表面清洁的板带，避免轧制时产生缺陷。以钛带冷轧酸洗为例，酸洗工艺按工艺顺序分为清洗段、酸洗段和漂洗段，分别对冷轧钛带进行清洗、酸洗和漂洗。其中清洗段工艺介质是脱盐水，含一定浓度的HNO3和HF的混合酸液，酸液浓度低于酸洗段工艺介质浓度，酸洗段工艺介质是HNO3和HF的混合酸液，按照一定浓度配比而成，HNO3浓度为100～220g/L，HF浓度为10～60g/L，漂洗段工艺介质是反复利用含酸性的脱盐水。在现有的生产工艺中，通过煤燃烧加热锅炉产生高温水蒸气，利用石墨换热器将高温水蒸气的热量传递给酸洗各工艺介质溶液，把溶液加热至满足工艺要求所需温度，然后对钛带进行酸洗。但是在生产应用中，上述利用锅炉，经过石墨换热器的换热加热酸洗工艺介质的过程存在很多问题。具体问题如下：1、石墨换热器中的石墨抗冲击较低，因此在运输、安装与具体作业时，容易产生损坏，且需经常进行维护；2、锅炉燃料燃烧产生的烟气中含有烟尘、硫和氮的氧化物等有害物质，以及锅炉产生的噪音污染及水污染等，严重危害环境和人类健康，且锅炉日常维护费用较高；3、热量经燃料燃烧，由锅炉产生高温蒸汽，管道传输后，通过石墨换热器换热给酸洗工艺介质溶液，经过多次热传递后，热量利用率非常低，造成生产成本过高和能源的极大浪费；4、在传统工艺的工程中大量的热力管网，调温、调压热力系统，造成工程成本上升；5、碳排放过高，随着地球变暖，温室效应加剧，过高的碳排放将降低产品竞争力，严重阻碍长远发展。
发明内容
本发明的目的是为了解决上述问题，设计一种对冷轧酸洗工艺介质加热的微波加热装置，该装置能够对冷轧酸洗工艺介质进行直接加热，不存在换热过程，提高了效率，避免了使用锅炉带来的环境污染及能源浪费问题，碳排放为零，实现绿色制造。
本发明解决技术问题所设计的微波加热装置，包括循环罐1，循环泵2，管道3，微波加热器4，三通阀5，酸洗槽6；微波加热器4又包括微波加热元件4-1，腔体4-2，加热管4-3，温度传感器4-4，加热管输入口4-5，加热管输出口4-6。循环罐1和循环泵2通过管道3与微波加热器4的加热管输入口4-5连结，加热管输出口通过管道与酸洗槽6相连，在微波加热器4和酸洗槽6之间的管道上设置有三通阀5，酸洗槽6与循环罐1之间通过管道连接；所述的腔体4-2设计成等多面体形状，微波加热元件4-1均布于腔体4-2的几个面上，加热管4-3焊接于微波加热器4腔体内，加热管4-3与微波加热器4处于同一中轴线上，温度传感器4-4分别设在加热管输入口4-5和加热管输出口4-6内。
工作时，通过三通阀5的控制，形成两个闭环回路，分别对清洗介质进行预加热和清洗时的加热。预加热时，循环泵2开启，不断地将工艺介质从循环罐1中抽出，流经微波加热器4时被微波加热元件4-1加热升温，此时三通阀的a、c方向打开，b方向关闭，工艺介质不流经酸洗槽6，最后回流到循环罐1，形成一个闭环回路；多次循环后工艺介质被加热至满足生产要求所需温度，此时进行清洗工作，打开三通阀的b、c方向，关闭a方向，继续开启循环泵2，不断地将已达到设定温度的工艺介质从循环罐1中抽出，通过微波加热器流至酸洗槽6，对酸洗槽6内的钛带进行清洗，酸洗槽6内因有循环的工艺介质注入，多余的工艺介质会沿管道3回流至循环罐1，形成一个新的闭环回路。生产中钛带以一定速度通过酸洗槽6进行清洗，钛带在酸洗槽6进行清洗工艺时带走清洗液一部分热量，加上清洗在管道3、循环罐1和酸洗槽6散失的热量，需要补充这部分热量以维持工艺介质的工作温度，这时自动控制电路根据温度传感器4-4的输出信号控制微波加热元件4-1的数量即微波加热功率的大小，使得加热后的工艺介质温度始终满足清洗工艺的需要。
与现有技术相比的优点及积极效果
采用微波加热装置，无锅炉和石墨换热器，生产设备少，占地面积少，没有换热环节，能源利用率和加热效率高，安全环保无污染，碳排放为零。本发明设计的装置适合钢铁和有色金属冶炼行业，用于对冷轧酸洗工艺介质的加热，也可用于其他行业中对闭环回路内液体的加热。
附图说明
图1为本发明工艺设备连结图，图中，1是循环罐，2是循环泵，3是管道，4是微波加热器，5是三通阀，6是酸洗槽；
图2为微波加热器4的结构放大图，图中，4-1是微波加热元件，4-2是腔体，4-3是加热管，4-4是温度传感器；
图3为加热管4-3结构放大图，图中，4-5为加热管输入口，4-6为加热管输出口。
具体实施方式
结合图1-3对本发明做进一步的说明。
实施例：一种用于钛带冷轧酸洗工艺的微波加热器加热钛带清洗酸液的装置，其包括循环罐1，循环泵2，管道3，微波加热器4，三通阀5，酸洗槽6；微波加热器4又包括微波加热元件4-1，腔体4-2，加热管4-3，温度传感器4-4，加热管输入口4-5，加热管输出口4-6。循环罐1和循环泵2通过管道3与微波加热器4的加热管输入口4-5连结，加热管输出口通过管道与酸洗槽6相连，在微波加热器4和酸洗槽6之间的管道上设置有三通阀5，酸洗槽6与循环罐1之间通过管道连接；所述的腔体4-2设计成等多面体形状，微波加热元件4-1均布于腔体4-2的几个面上，加热管4-3焊接于微波加热器4腔体内，加热管4-3与微波加热器4处于同一中轴线上，温度传感器4-4分别设在加热管输入口4-5和加热管输出口4-6内。
所述的腔体4-2设计成等七面体形状，由普通钢板焊接而成，市售的微波加热元件4-1布置在腔体4-2的七个面上，每个面6个，共为42个，工作时向腔体4-2内部辐射微波，总功率63kw，加热管4-3置于微波加热器4腔体4-2内，加热管4-3长度1.1m，内径0.32m。温度传感器4-4设在加热管4-3的输入口和输出口内，加热管输入口4-5通过管道3与循环泵2相连，循环泵2则通过管道3与循环罐1相连，加热管输出口4-6通过管道3与酸洗槽6相连，酸洗槽6与循环罐1之间通过管道3连接。
工作时，通过三通阀(5)的控制，形成两个闭环回路，分别对钛带酸洗工艺介质进行预加热和酸洗时的加热。预加热时，循环泵(2)开启，不断地将酸洗介质从循环罐(1)中抽出，流经微波加热器(4)时被微波加热元件(4-1)加热升温，此时三通阀(5)a、c方向打开，b方向关闭，工艺介质不流经酸洗槽(6)，最后回流到循环罐(1)，形成一个闭环回路。多次循环后清洗介质被加热至满足生产要求所需的75-80℃。此时进行清洗工作，打开三通阀(5)b、c方向，关闭a方向，继续开启循环泵(2)，不断地将工艺介质从循环罐(1)中抽出，通过微波加热器(4)流至酸洗槽(6)，对酸洗槽(6)内的钛带进行清洗，酸洗槽(6)内因有循环的工艺介质注入，多余的工艺介质会沿管道(3)回流至循环罐(1)，形成一个新的闭环回路。自动控制电路根据温度传感器(4-4)的输出信号控制微波加热元件(4-1)的功率，使得加热后的酸洗介质温度始终保持为75-80℃。钛带冷轧酸洗生产中，循环罐(1)、循环泵(2)、管道(3)和酸洗槽(6)可选用PPH材质。
以下是本实施例使用的技术参数：微波加热装置功率63kw，使用酸洗液为工艺介质，酸洗液为HNO3和HF的混合酸液，混合酸液中HNO3为200g/L，HF为60g/L，酸洗液流速为30m3/h，酸洗液体积为6m3，微波加热器开启最大功率时在10h内可将6m3的酸液从室温加热至75-80℃，酸洗时，钛带以10m/min的传送速度经酸洗槽(6)进行酸洗工作。
Claims (3)
1.一种对冷轧酸洗工艺介质加热的微波加热装置，其特征在于：其包括循环罐(1)，循环泵(2)，管道(3)，微波加热器(4)，三通阀(5)，酸洗槽(6)，微波加热器(4)又包括微波加热元件(4-1)，腔体(4-2)，加热管(4-3)，温度传感器(4-4)，加热管输入口(4-5)，加热管输出口(4-6)，循环罐(1)和循环泵(2)通过管道(3)与微波加热器(4)的加热管输入口(4-5)连结，加热管输出口通过管道与酸洗槽(6)相连，在微波加热器(4)和酸洗槽(6)之间的管道上设置有三通阀(5)，酸洗槽(6)与循环罐(1)之间通过管道连接；所述的腔体(4-2)设计成等多面体形状，微波加热元件(4-1)均布于腔体(4-2)的几个面上，加热管(4-3)焊接于微波加热器(4)腔体内，加热管(4-3)与微波加热器(4)处于同一中轴线上，温度传感器(4-4)分别设在加热管输入口(4-5)和加热管输出口(4-6)内，
所述的微波加热过程为：通过三通阀(5)的控制，形成两个闭环回路，分别对工艺介质进行预加热和清洗时的加热，预加热时，循环泵(2)开启，不断地将工艺介质从循环罐(1)中抽出，流经微波加热器(4)时被微波加热元件(4-1)加热升温，此时三通阀的a、c方向打开，b方向关闭，工艺介质不流经酸洗槽(6)，最后回流到循环罐(1)，形成一个闭环回路；多次循环后工艺介质被加热至满足生产要求所需温度，此时进行清洗工作，打开三通阀的b、c方向，关闭a方向，继续开启循环泵(2)，不断地将已达到设定温度的工艺介质从循环罐(1)中抽出，通过微波加热器流至酸洗槽(6)，对酸洗槽(6)内的钛带进行清洗，酸洗槽(6)内因有循环的工艺介质注入，多余的工艺介质会沿管道(3)回流至循环罐(1)，形成一个新的闭环回路，生产中钛带以一定速度通过酸洗槽(6)进行清洗，钛带在酸洗槽(6)进行清洗工艺时带走清洗液一部分热量，加上清洗在管道(3)、循环罐(1)和酸洗槽(6)散失的热量，需要补充这部分热量以维持工艺介质的工作温度，这时自动控制电路根据温度传感器(4-4)的输出信号控制微波加热元件(4-1)的数量即微波加热功率的大小，使得加热后的工艺介质温度始终满足清洗工艺的需要。
2.根据权利要求1所述的对冷轧酸洗工艺介质加热的微波加热装置，其特征在于：所述的腔体(4-2)设计成等七面体形状，由普通钢板焊接而成。
3.根据权利要求1所述的对冷轧酸洗工艺介质加热的微波加热装置，其特征在于：所述的循环罐(1)、循环泵(2)、管道(3)和酸洗槽(6)选用PPH材料制成。
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