CN103796740B - 用于钢处理的方法以及钢处理设备 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种用于通过在退火炉(2)中退火和在钢酸洗部(3)中酸洗进行钢处理的方法，其中，将来自钢酸洗部(3)的工艺废气加热到催化器工作温度上并且输送给催化器(5)以降低氮氧化物浓度，其中，将被引导通过催化器(5)的工艺废气作为燃烧空气输送给退火炉(2)的至少一个加热燃烧器(20)。本发明此外涉及一种钢处理设备(1)，其带有用于钢退火的退火炉(2)、带有用于钢酸洗的钢酸洗部(3)和带有用于降低来自钢酸洗部(3)的工艺废气的氮氧化物浓度的催化器(5)，其中，在催化器(5)之前设置有用于加热工艺废气的加热装置(6,60)，以便将工艺废气加热到催化器工作温度上，其中，设置有输送装置(32)用于将被引导通过催化器(5)的工艺废气输送至退火炉(2)的至少一个加热燃烧器(20)。
Description
技术领域
本发明涉及一种用于钢处理(Stahlbehandlung)的方法以及一种钢处理设备。
背景技术
已知借助于酸洗(Beizen)来清洁金属表面。例如，借助于酸洗清洁表面是在轧制的钢带的制造中重要的工艺步骤，以便例如去除相应的表面的轧屑。该酸洗在此典型地通过借助于酸的腐蚀来执行。对此，在一可能的酸洗方法中应用硫酸或者氟化氢酸，其也作为氢氟酸(HF)已知。
典型地在钢制造中酸洗线(Beizlinie)与退火线(Glühlinie)相结合，其中，使相应的优质钢热轧带或冷轧带通常首先通过退火炉(Glühofen)、并且然后被酸洗。
在钢酸洗部(Stahlbeize)中通常在热的钢带金属导引通过时产生工艺废气(Prozessabluft)，其具有NOx和氢氟酸残留物。在废气能够被导出之前，该废气必须在很大程度上被清洁免于相应的氢氟酸残留物或氮氧化物残留物，以达到相应的排放极限值。
相应地已知首先冲洗来自钢酸洗部的工艺废气，以移除(austragen)酸残留物，并且然后借助于催化器降低氮氧化物浓度。
为从工艺废气中去除氮氧化物典型地应用催化器，其具有在200°C与300°C之间的工作温度。例如在此应用SCR(选择性催化还原)技术，借助于其将氮氧化物转化成氮和水。已知地，这些催化器也已知用于处理来自化学金属处理(特别还在酸洗过程中)的含氮氧化物的废气。
由文件DE102007324A1已知为了将来自酸洗线的废气或工艺废气加热到对于在SCR催化器中的催化分解必需的温度上在选择性催化还原之前将来自前置的退火炉的废气的热量输送给酸洗阶段的废气。在此相应地已可节省用于加热来自酸洗线的废气的能量。
在文件DE1006990A1中说明了一种用于从含金属的酸溶液中回收酸的方法。
发明内容
在结合的退火-酸洗线中的能量使用仍总是非常高。本发明的目的相应地是在酸洗设备的运行中进一步降低能量使用。
该目的通过一种带有权利要求1的特征的用于钢处理的方法来实现。有利的设计方案由从属权利要求得出。
在相应的用于通过在退火炉中退火和在钢酸洗部中酸洗进行钢处理的方法中，将来自钢酸洗部的工艺废气加热到催化器工作温度上并且输送给催化器以降低氮氧化物浓度。根据本发明，将被引导通过催化器的工艺废气作为燃烧空气输送给退火炉的至少一个加热燃烧器(Aufheizbrenner)。
因为将通过催化器清洁的工艺废气又附加给退火炉的燃烧空气，可将被输送给酸洗设备的工艺废气以使工艺废气能够在催化器中催化分解或者催化清洁的热能又作为用于退火炉的加热能量。换言之，可使被用于退火炉运行的能量减少通过清洁的工艺废气又输入的热量。在传统的方法中将工艺废气在通过催化器清洁之后排出到环境处。可借助于所说明的方法来减少由此产生的能量损失，因为来自催化器的废热同样可被用于加热退火炉。
在本方法的一有利的改进方案中，在催化器之前借助于附加燃烧器来加热钢酸洗部的工艺废气。
通过借助于附加燃烧器在催化器之前附加地加热工艺废气可实现即使在退火炉关断或者不以全功率运行的情况中且相应地通过换热器输入工艺废气中的热量不足以将工艺废气加热到催化器工作温度上，尽管如此也可实现催化器的可靠运行并且催化器可执行所要求的将氮氧化物分解成氮和水。由此实现这两个工艺步骤彼此间更大的独立性，其中，通过附加燃烧器引入的能量接着又可在退火炉中被应用。
工艺废气的加热优选地可借助于换热器(其将来自退火炉的炉气的废热用于加热工艺废气)来执行。
为了清洁工艺废气免于酸残留物，在进入催化器之前优选地在酸冲洗器(Saeurewaescher)中来冲洗钢酸洗部的工艺废气。
在本方法的一优选的改进方案中优选地通过附加管路(Zuschlagsleitung)将经过催化器之后的工艺废气中的至少一部分附加给在催化器之前的工艺废气。以该方式一方面可实现HF浓度的稀释而另一方面可输送附加的热能。由此一方面防止氢氟酸冷凝而另一方面可实现将工艺废气-炉废气混和物加热到对于催化器必需的温度上。
相应地，在催化器之后加热的工艺废气也可一部分被附加给在催化器之前的工艺废气，以便在此同样实现来自HF冲洗器的工艺废气的加热，并且同时使能够稀释(其反作用于氢氟酸的冷凝)。
退火炉的炉废气优选地可被用于例如通过换热器加热新鲜的炉进气(Ofenzuluft)(其被输送给退火炉的加热燃烧器)。以该方式还在设备内实现改善的能量流。
来自退火炉的炉废气此外可被用于产生工艺蒸汽(Prozessdampf)。
上述目的还通过一种带有权利要求8的特征的钢处理设备来实现。有利的改进方案由从属权利要求得出。
钢处理设备相应地具有用于钢退火的退火炉、用于钢酸洗的酸洗部并且带有催化器用于降低来自钢酸洗部的工艺废气的氮氧化物浓度。设置有用于在催化器之前加热工艺废气的加热装置，以将工艺废气加热到催化器工作温度上。根据本发明设置有用于将被引导通过催化器的工艺废气输送至退火炉的至少一个加热燃烧器的输送装置。
以所提及的方式，工艺废气在其经过催化器之后可有助于退火炉的加热。在催化器之前将热量输送给工艺废气，以将其加热到催化器工作温度上。借助于所提出的设备，该热量可不再丧失，而是可被用于退火炉的加热。以该方式可改善钢处理设备的整体能量平衡。
附图说明
通过附图的接下来的说明来详细阐述本发明的优选的另外的实施形式和方面。
其中：
图1显示了根据一优选实施例的用于钢处理的设备。
具体实施方式
下面根据附图来说明优选的实施例。
图1显示钢处理设备1，其带有用于钢退火的退火炉2和钢酸洗部3。钢处理设备1例如被用于钢退火和酸洗，以便例如在冷或热轧带中实现有利的产品表面结构。
对此首先展开钢带10(例如作为卷圈12来提供)并且然后在退火炉2中退火。然后将钢带10引导到钢酸洗部3中，在其中经受酸处理，以例如从表面去除轧屑并且获得高品质的表面结构。作为用于在酸洗部3中的酸处理的酸在此例如可使用氢氟酸、即氟化氢酸(HF)。在钢带10经过钢酸洗部3之后又将其卷起成卷圈14。
典型地利用加热燃烧器20将退火炉2加热到相应的退火温度上。加热燃烧器在此优选地是具有较低的氮氧化物排放的燃烧器。这样的燃烧器也被称为低NOx燃烧器。通过废气导出部(Abgasabfuehrung)22从退火炉2中排出由加热燃烧器20所产生的炉废气。炉废气还具有较高的例如在300-600°C的范围中的温度。
尤其通过将仍较热的钢带10引入液态的酸中在钢酸洗部中同样产生工艺废气，其通过相应的废气排出部(Abluftabzug)被从钢酸洗部3中排出。工艺废气典型地包括氮氧化物(NOx)以及酸残留物、例如氢氟酸(HF)的残留物。在酸冲洗器4中尽可能将这些氢氟酸残留物从工艺废气30中去除。工艺废气在酸冲洗器4之后仍具有大约40°C的温度。
为了从钢酸洗部3的工艺废气中去除氮氧化物或降低其浓度设置有催化器5，引导工艺废气穿过催化器5。催化器5例如可以是SCR催化器(选择性催化还原催化器)。催化器典型地需要比工艺废气在酸冲洗器4之后所具有的温度更高的温度以便能够进行氮氧化物的分解。相应地必须将工艺废气从大约40°C加热到催化器所需的温度(其处于140°C至400°C的范围中)上。该加热可通过换热器6发生，在其中将来自钢酸洗部3的工艺废气在酸冲洗器4之后加热。换热器6在此优选地可将来自炉废气的热能(其通过废气引导部22被输送给换热器6)用于加热。
在一变体中或者附加地设置有附加燃烧器60，其同样可用于在酸冲洗器4之后加热来自酸洗部3的工艺废气。来自酸洗部3的相应地加热到催化器工作温度上的工艺废气然后经过催化器5并且氮氧化物相应地被分解成氮和水。
在催化器之后将现在清洁免于酸残留物和氮氧化物的来自酸洗部3的工艺废气(然而其本身总是还携带较高的热量)作为燃烧空气附加给退火炉2的加热燃烧器20。相应地设置有附加管路32，借助于其可将工艺废气在催化器5之后直接输送到加热燃烧器20。以该方式可将留在来自催化器5的工艺废气中的热能用于退火炉2的加热。
借助于炉废气/空气换热器7，炉废气22也可用于加热被输送给加热燃烧器20的新鲜空气。在此通过新鲜空气输入管路70将新鲜空气输送给退火炉2的加热燃烧器20，其中，新鲜空气通过炉废气/空气换热器7同样被加热。
由此得出，明显加热了的燃烧器空气被输送给退火炉2的加热燃烧器20，其中，所输送的燃烧器空气可具有已100-500°C的温度。相应地可减少对于加热退火炉2必需的能量，因为一方面来自钢酸洗部3而另一方面通过炉废气被输送给新鲜空气的能量同样被用于退火炉2的加热。
该方式因此变得可能，因为在钢酸洗部3中工艺废气的氧含量几乎相应于在加热燃烧器20中的正常的燃烧空气的氧含量，因为在钢酸洗部中丝毫不发生燃烧。来自钢酸洗部3的工艺废气相应地还携带空气氧含量并且可相应地直接作为燃烧器空气被输送给加热燃烧器20。在工艺废气中存在的热量相应地可直接被用于退火炉3的加热。
最后通过烟囱8将炉废气排出到环境处。炉废气22在此不仅包含由加热燃烧器20排出的真正的炉废气而且还有来自钢酸洗部3的工艺废气(在其经过加热燃烧器20之后)。
在有利的另一构造中，借助于插入废气管路22中的废热蒸汽发生器9附加地还将炉废气用于产生工艺蒸汽。以该方式可将由退火炉2或加热燃烧器20所产生的热能尽可能保持在设备中并且相应地重复利用。
通过尽可能良好地再应用相应的留在相应的废气中的能量，根据本发明的方法或设备相应地使能够在钢处理中进一步减少初级能量使用。
尤其将钢酸洗部3的含氮氧化物的和含氢氟酸的工艺废气导引通过以HF冲洗器的形式的酸冲洗器4，以减小氢氟酸浓度。在HF冲洗器之后将预热的且清洁的工艺废气在经过催化器5之后借助于附加管路34输送，以实现工艺废气的加热、稀释其并且避免HF冷凝。在清洁的工艺废气借助于附加管路34的该混合之后，借助于换热器6(其应用来自退火炉2的炉废气的热能)或者借助于附加燃烧器60将工艺废气加热到催化器5的工作温度上。
氮氧化物在催化器5中被分解并且相应地分离。那么免于HF和氮氧化物的工艺废气作为燃烧空气通过附加管路32被添加给加热燃烧器20。在经过催化器5之后在工艺废气中存在的热量相应地可在退火炉中支持加热燃烧器20的加热过程。
借助于炉废气/空气换热器7在此将来自退火炉2的炉废气用于预热燃烧空气，其通过附加管路70被输送给加热燃烧器20。另外的炉废气流也可被用于在相应的蒸汽发生器9中制造工艺蒸汽。
炉废气中的热量然后此外在换热器6中被用于又将来自钢酸洗部3的工艺废气加热到催化器工作温度上。炉废气然后通过烟囱8被排出到环境处。在此热量被从炉废气中尽可能广泛地夺去并且被保持在用于钢生产和钢处理的系统中。
附图标记清单
1钢处理设备
10钢带
12卷圈
14卷圈
2退火炉
20加热燃烧器
3钢酸洗部
30工艺废气
32至加热燃烧器的附加管路
34至工艺废气的附加管路
4酸冲洗器
5催化器
6换热器
60附加燃烧器
7炉废气/新鲜空气换热器
70新鲜空气输入管路
8烟囱
9蒸汽发生器。
Claims (14)
1.一种用于通过在退火炉(2)中退火和在钢酸洗部(3)中酸洗进行钢处理的方法，其中，将来自所述钢酸洗部(3)的工艺废气加热到催化器工作温度上并且输送给催化器(5)以降低氮氧化物浓度，其特征在于，将被引导通过所述催化器(5)的工艺废气作为燃烧空气输送给所述退火炉(2)的至少一个加热燃烧器(20)。
2.根据权利要求1所述的方法，其中，在所述催化器(5)之前借助于附加燃烧器(60)来加热所述钢酸洗部(3)的工艺废气。
3.根据权利要求1或2所述的方法，其中，在所述催化器(5)之前借助于换热器(6)通过所述退火炉(2)的炉废气来加热工艺废气。
4.根据前述权利要求1至2中任一项所述的方法，其中，在进入所述催化器(5)中之前在酸冲洗器(4)中来冲洗所述钢酸洗部(3)的工艺废气。
5.根据前述权利要求1至2中任一项所述的方法，其中，通过附加管路(34)将经过所述催化器(5)之后的工艺废气中的至少一部分附加给在所述催化器(5)之前的工艺废气。
6.根据前述权利要求1至2中任一项所述的方法，其中，来自所述退火炉(2)的炉废气用于加热用于所述退火炉(2)的至少一个加热燃烧器(20)的燃烧空气，其中，所述加热通过换热器(7)来执行。
7.根据前述权利要求1至2中任一项所述的方法，其中，借助于废热蒸汽发生器(9)将来自所述退火炉(2)的炉废气用于产生工艺蒸汽。
8.一种钢处理设备(1)，其带有用于钢退火的退火炉(2)、带有用于钢酸洗的钢酸洗部(3)和带有用于降低来自所述钢酸洗部(3)的工艺废气的氮氧化物浓度的催化器(5)，其中，在所述催化器(5)之前设置有用于加热工艺废气的加热装置，以便将所述工艺废气加热到催化器工作温度上，其特征在于输送装置(32)，其用于将被引导通过所述催化器(5)的工艺废气输送至所述退火炉(2)的至少一个加热燃烧器(20)。
9.根据权利要求8所述的钢处理设备(1)，其中，用于在所述催化器(5)之前加热工艺废气的所述加热装置构造为换热器(6)，其以所述退火炉(2)的炉废气来加载。
10.根据权利要求8或9所述的钢处理设备(1)，其中，用于在所述催化器(5)之前加热工艺废气的所述加热装置通过附加燃烧器(60)来构造。
11.根据权利要求8至9中任一项所述的钢处理设备(1)，其中，设置有酸冲洗器(4)用于在进入所述催化器(5)中之前冲洗所述钢酸洗部(3)的工艺废气。
12.根据权利要求8至9中任一项所述的钢处理设备(1)，其中，设置有附加管路(34)用于将在所述催化器(5)中处理的工艺废气中的至少一部分附加给在所述催化器(5)之前的工艺废气。
13.根据权利要求8至9中任一项所述的钢处理设备(1)，其中，设置有换热器(7)，其将来自所述退火炉(2)的炉废气用于加热用于所述退火炉(2)的至少一个加热燃烧器(20)的燃烧空气。
14.根据权利要求8至9中任一项所述的钢处理设备(1)，其中，设置有至少一个废热蒸汽发生器(9)，其将来自所述退火炉(2)的炉废气用于产生工艺蒸汽。
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