CN106823669A - 一种退火炉尾气回收净化的工艺及其装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种退火炉尾气回收净化的工艺及其装置。该工艺包括如下步骤：(1)对退火炉尾气进行冷凝处理，收集第一尾气；(2)对所述第一尾气进行第一过滤处理，收集第二尾气；(3)向所述第二尾气中补充氮气，得到第三尾气；(4)对所述第三尾气进行第二过滤处理，收集第四尾气；(5)对所述第四尾气依次进行加热处理和脱氧处理，收集第五尾气；(6)对所述第五尾气进行吸附处理，收集净化气。通过上述工艺及与其配套的装置，能有效去除退火炉尾气中的粉尘、乳化液、轧制油和氧气等杂质，最终净化气满足保护气要求、可直接进入退火炉中进行循环利用，具有显著的经济效益和社会环保效益。
Description
技术领域
本发明属于尾气处理技术领域，具体涉及一种退火炉尾气回收净化的工艺及其装置，特别涉及一种带钢连续退火炉尾气回收净化循环利用的工艺及其装置。
背景技术
目前国内连续退火炉中采用的保护气为氢气和氮气的混合气体，其在工作过程中的消耗量并不大，但是为了保证炉内微正压，必须连续通入保护气，以保证设备安全运行，同时防止空气进入炉内而造成产品质量缺陷。目前采用的保护气中氢气占比为5-8％，氮气占比为92-95％，通过该配比的保护气能对退火炉中的待退火产品起到有效的保护和还原作用。
在退火结束后，现有技术一般通过炉子上口排空管道直接将其排放至大气中或者燃烧掉，这种方式会浪费大量资源，增加了成本，同时也不符合节能环保的要求。为了能利用退火炉尾气，现有技术采用尾气回收装置对这部分保护气进行回收、净化、加压后，重新进入退火炉中进行再利用。如中国专利文献CN 104110972A公开了一种退火炉系统的尾气回收净化循环利用装置及工艺。该装置包括通过管路依次连接的吸附净化装置、循环动力装置、催化净化装置或除氧器、第一冷却器、气水分离器和吸附干燥装置，吸附净化装置的进气口与退火炉尾气排放口连接，吸附干燥装置的出气口与退火炉的进气口连接。上述技术在一定程度上实现了退火炉尾气的净化处理和循环利用，降低了能耗。
因退火炉尾气中含有粉尘、氧气、乳化液、轧制油和水蒸气等杂质，在其回收净化的过程中，必须有效去除其中杂质，同时维持其中氮气与氢气在一定比例，才可循环利用，保证待退火产品的质量。上述技术中，尾气先经吸附净化装置处理后，在一定程度上去除了油污和粉尘等杂质，但是，其对乳化液和水蒸气等杂质去除效果较差，此时尾气直接进入催化净化装置或除氧器中进行除氧，其中的水蒸汽和乳化液等杂质会影响催化净化装置或除氧器中催化剂的活性，降低除氧效果；再者，净化后的尾气中氮气与氢气的比例不达标，其直接进入退火炉，会影响退火炉中待退火产品的质量。
发明内容
为此，本发明所要解决的是现有退火炉尾气回收净化工艺及其装置存在除杂效果差、净化后的尾气难以满足保护气要求的缺陷，进而提供一种除杂效果好、净化后的尾气满足保护气要求、可直接进入退火炉中进行循环利用的退火炉尾气回收净化的工艺及其装置。
为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案如下：
本发明所提供的退火炉尾气回收净化的工艺，包括如下步骤：
(1)对退火炉尾气进行冷凝处理，收集第一尾气；
(2)对所述第一尾气进行第一过滤处理，收集第二尾气；
(3)向所述第二尾气中补充氮气，得到第三尾气；
(4)对所述第三尾气进行第二过滤处理，收集第四尾气；
(5)对所述第四尾气依次进行加热处理和脱氧处理，收集第五尾气；
(6)对所述第五尾气进行吸附处理，收集净化气。
优选地，所述冷凝处理的温度为3-16℃。
优选地，所述第一过滤处理的过滤精度为10-50μm；
步骤(4)中，所述第二过滤处理的过滤精度为5-10μm。
优选地，步骤(3)中，向所述第二尾气中补充氮气直至所述第三尾气的表压为0.5-2Kpa。
优选地，步骤(5)中，所述加热处理的温度为70-120℃；
经所述脱氧处理后，所述第五尾气中氧含量＜10ppm。
优选地，步骤(6)中，所述净化气中含水量的露点值≤-65℃。
进一步地，在所述步骤(2)之后，所述步骤(3)之前，还包括将所述第二尾气的表压稳压至0.5-2Kpa的步骤；
在所述第二过滤处理之前，还包括将所述第三尾气的表压升压至20Kpa-50Kpa的步骤；
在所述第二过滤处理之后，所述加热处理之前，还包括对所述第四尾气进行气液分离的步骤；
在所述吸附处理结束后，还包括对所述第五尾气进行氧气、氮气和露点测试的步骤；
在所述测试之后，还包括对所述净化气进行稳压，再回用至所述退火炉中的步骤。
此外，本发明还提供了上述工艺所采用的装置，包括依次连通的冷凝装置、第一过滤装置、第一缓冲装置、第二过滤装置、加热装置、脱氧装置和吸附装置，所述冷凝装置的进气口与所述退火炉的尾气出口连通，所述第一缓冲装置上设置有氮气补加口。
进一步地，还包括第一加压装置，其进气口与所述第一过滤装置的出气口连通，其出气口与所述第一缓冲装置的进气口连通；
第二加压装置，其进气口与所述第一缓冲装置的出气口连通，其出气口与所述第二过滤装置的进气口连通；
气液分离装置，其进气口与所述第二过滤装置的出气口连通，其出气口与所述加热装置的进气口连通；
补气装置，其出气口与所述氮气补加口连通。
进一步地，还包括第二缓冲装置，其进气口与所述吸附装置的出气口连通；
稳压装置，其进气口与所述第二缓冲装置的出气口连通，其出气口与所述退火炉的进气口连通；
氧气测试仪、露点测试仪和氮气测试仪，均设置于连通所述第二缓冲装置和所述退火炉的管道上。
与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：
(1)本发明实施例所提供的退火炉尾气回收净化的工艺，先冷凝处理尾气，使其中乳化液和轧制油冷凝为大颗粒、水蒸气冷凝为液态水加以去除的同时，乳化液、轧制油和液态水也会裹带并去除尾气中部分粉尘，收集第一尾气；接着对第一尾气进行第一过滤处理，去除其中较大的粉尘，并进一步去除乳化液和轧制油，收集第二尾气；再向第二尾气中补充氮气，一方面起到了缓冲和稳压的作用，使该工艺压力稳定，装置不出现波动，避免外界空气等杂质进入退火炉中，降低后续除杂难度，提高后续除杂效果，另一方面调整了其中氮气与氢气比例，收集第三尾气；接着对第三尾气进行第二过滤处理，去除其中较小的粉尘，并进一步去除乳化液和轧制油，收集第四尾气，通过第一过滤处理和第二过滤处理的两级除尘，有效去除各粒径范围的粉尘，除尘效果好；接着，对第四尾气依次进行加热处理和脱氧处理，收集第五尾气，通过加热处理使第四尾气满足脱氧处理要求，保证了脱氧处理的效果；最后对第五尾气进行吸附处理，以彻底去除水，收集净化气可直接进入退火炉中作为保护气。经测试，退火炉尾气中粉尘去除率在99.99％以上，氧气去除率在99.999％以上，杂质油去除率在99.99％以上，含水量的露点值达到-65℃以下。
(2)本发明实施例所提供的退火炉尾气回收净化的工艺，在步骤(2)之后，步骤(3)之前，稳压第二尾气的表压至0.5-2Kpa；在第二过滤处理之前，升压第三尾气的表压至20Kpa-50Kpa；通过两次压力调整和氮气的及时补充，确保整个系统为正压，防止空气进入系统内，同时保证工艺中尾气压力稳定，装置运行稳定；对第四尾气进行气液分离，可进一步去除其中的液相杂质，提高后续脱氧效果；整个工艺回收利用了尾气，降低生产成本，达到了节能环保的目的。
(3)本发明实施例所提供的装置，采用相应的装置及连接顺序，能有效去除退火炉尾气中的粉尘、乳化液、轧制油和氧气等杂质，净化后的尾气满足保护气要求、可直接进入退火炉中进行循环利用，具有显著的经济效益和社会环保效益。
附图说明
为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明实施例1中退火炉尾气回收净化装置的结构示意图。
附图标记如下：
1-退火炉；2-冷凝装置；3-第一加压装置；4-第一过滤装置；5-第一缓冲装置；6-第二加压装置；7-补气装置；8-脱氧装置；9-加热装置；10-吸附装置；11-第二缓冲装置；12-气液分离装置；13-第二过滤装置；14-氮气测试仪；15-氧气测试仪；16-露点测试仪；17-稳压装置。
具体实施方式
为了更好地说明本发明的目的、技术方案和优点，下面将结合具体实施例对本发明做进一步描述。本发明可以以许多不同的形式实施，而不应该被理解为限于在此阐述的实施例。相反，提供这些实施例，使得本公开将是彻底和完整的，并且将把本发明的构思充分传达给本领域技术人员，本发明将仅由权利要求来限定。
实施例1
本实施例提供了退火炉尾气回收净化的工艺，包括如下步骤：
(1)对退火炉尾气于10℃下进行冷凝处理，使其中乳化液和轧制油冷凝为大颗粒、水蒸气冷凝为液态水加以去除的同时，乳化液、轧制油和液态水也会裹带并去除尾气中部分粉尘，收集第一尾气；
(2)对第一尾气进行第一过滤处理，保证过滤精度为30μm，去除其中较大的粉尘，并进一步去除乳化液和轧制油，收集第二尾气；
(3)向第二尾气中补充氮气，得到第三尾气，保证第三尾气的表压为1Kpa，一方面起到了缓冲和稳压的作用，使该工艺压力稳定，装置不出现波动，避免外界空气等杂质进入退火炉中，降低后续除杂难度，提高后续除杂效果，另一方面调整了其中氮气与氢气比例；
(4)对第三尾气进行第二过滤处理，保证过滤精度为8μm，去除其中较小的粉尘，并进一步去除乳化液和轧制油，收集第四尾气；
(5)将第四尾气于100℃加热，再经脱氧处理后，第五尾气中氧含量＜10ppm，收集第五尾气；
(6)对第五尾气进行变温吸附处理，收集净化气。
对上述净化气进行测试并计算，得知：退火炉尾气中粉尘去除率在99.99％，氧气去除率在99.999％，杂质油去除率在99.99％，含水量的露点值达到-65℃，净化气中氮气和氢气的比例为95:8。
实施例2
本实施例提供了退火炉尾气回收净化的工艺，包括如下步骤：
(1)对退火炉尾气于3℃下进行冷凝处理，使其中乳化液和轧制油冷凝为大颗粒、水蒸气冷凝为液态水加以去除的同时，乳化液、轧制油和液态水也会裹带并去除尾气中部分粉尘，收集第一尾气；
(2)对第一尾气进行第一过滤处理，保证过滤精度为10μm，去除其中较大的粉尘，并进一步去除乳化液和轧制油，收集第二尾气；
(3)向第二尾气中补充氮气，得到第三尾气，保证第三尾气的表压为2Kpa，一方面起到了缓冲和稳压的作用，使该工艺压力稳定，装置不出现波动，避免外界空气等杂质进入退火炉中，降低后续除杂难度，提高后续除杂效果，另一方面调整了其中氮气与氢气比例；
(4)对第三尾气进行第二过滤处理，保证过滤精度为5μm，去除其中较小的粉尘，并进一步去除乳化液和轧制油，收集第四尾气；
(5)将第四尾气于120℃加热，，再经脱氧处理后，第五尾气中氧含量＜10ppm，收集第五尾气；
(6)对第五尾气进行变温吸附处理，收集净化气。
对上述净化气进行测试并计算，得知：退火炉尾气中粉尘去除率在99.99％，氧气去除率在99.999％，杂质油去除率在99.99％，含水量的露点值达到-65℃，净化气中氮气和氢气的比例为92:5。
实施例3
本实施例提供了退火炉尾气回收净化的工艺，包括如下步骤：
(1)对退火炉尾气于16℃下进行冷凝处理，使其中乳化液和轧制油冷凝为大颗粒、水蒸气冷凝为液态水加以去除的同时，乳化液、轧制油和液态水也会裹带并去除尾气中部分粉尘，收集第一尾气；
(2)对第一尾气进行第一过滤处理，保证过滤精度为50μm，去除其中较大的粉尘，并进一步去除乳化液和轧制油，收集第二尾气；
(3)向第二尾气中补充氮气，得到第三尾气，保证第三尾气的表压为0.5Kpa，一方面起到了缓冲和稳压的作用，使该工艺压力稳定，装置不出现波动，避免外界空气等杂质进入退火炉中，降低后续除杂难度，提高后续除杂效果，另一方面调整了其中氮气与氢气比例；
(4)对第三尾气进行第二过滤处理，保证过滤精度为10μm，去除其中较小的粉尘，并进一步去除乳化液和轧制油，收集第四尾气；
(5)将第四尾气于70℃加热，，再经脱氧处理后，第五尾气中氧含量＜10ppm，收集第五尾气；
(6)对第五尾气进行变温吸附处理，收集净化气。
对上述净化气进行测试并计算，得知：退火炉尾气中粉尘去除率在99.99％，氧气去除率在99.999％，杂质油去除率在99.99％，含水量的露点值达到-63℃，净化气中氮气和氢气的比例为92:8。
实施例4
本实施例提供了退火炉尾气回收净化的工艺，包括如下步骤：
(1)对退火炉尾气于5℃下进行冷凝处理，使其中乳化液和轧制油冷凝为大颗粒、水蒸气冷凝为液态水加以去除的同时，乳化液、轧制油和液态水也会裹带并去除尾气中部分粉尘，收集第一尾气；
(2)对第一尾气进行第一过滤处理，保证过滤精度为20μm，去除其中较大的粉尘，并进一步去除乳化液和轧制油，收集第二尾气；
(3)将第二尾气的压力稳定在1Kpa；
(4)向第二尾气中补充氮气，得到第三尾气，保证第三尾气的表压为1.5Kpa，一方面起到了缓冲和稳压的作用，使该工艺压力稳定，装置不出现波动，避免外界空气等杂质进入退火炉中，降低后续除杂难度，提高后续除杂效果，另一方面调整了其中氮气与氢气比例；
(5)将第三尾气的表压升压至30Kpa；
(6)对第三尾气进行第二过滤处理，保证过滤精度为5μm，去除其中较小的粉尘，并进一步去除乳化液和轧制油，收集第四尾气；
(7)对第四尾气进行气液分离，进一步去除其中的液相杂质；
(8)将第四尾气于110℃加热，，再经脱氧处理后，第五尾气中氧含量＜10ppm，收集第五尾气；
(9)对第五尾气进行变温吸附处理，收集净化气。
(10)对净化气进行稳压，再回用至退火炉中。
对上述净化气进行测试并计算，得知：退火炉尾气中粉尘去除率在99.99％，氧气去除率在99.999％，杂质油去除率在99.99％，含水量的露点值达到-65℃，净化气中氮气和氢气的比例为95:5。
实施例5
本实施例提供了退火炉尾气回收净化装置，如图1所示，包括依次连通的冷凝装置2、第一过滤装置4、第一缓冲装置5、第二过滤装置13、加热装置9、脱氧装置8和吸附装置10，冷凝装置2的进气口与退火炉1的尾气出口连通，第一缓冲装置5上设置有氮气补加口。作为可选择的实施方式，在本实施例中，冷凝装置2具体可采用管式换热器；第一过滤装置4具体可采用并列式过滤器；第一缓冲装置5具体可采用缓冲罐；第二过滤装置13具体可采用并列式过滤器；加热装置9具体可采用防爆加热器；脱氧装置8具体可采用内部填充催化剂的塔式脱氧器；吸附装置10具体可采用带内加热的套筒塔，在本实施例中，可采用变温吸附装置，4个串联吸附塔依次进行工作和再生，确保生产的连续性。
上述回收净化装置中，通过采用上述装置及相应的连接顺序，能有效去除退火炉1尾气中的粉尘、乳化液、轧制油和氧气等杂质，净化后的尾气满足保护气要求、可直接进入退火炉1中进行循环利用，具有显著的经济效益和社会环保效益。
为了保证工艺中尾气压力稳定，装置运行稳定，避免外界空气等杂质进入退火炉1中，降低后续除杂难度，提高后续除杂效果，还包括第一加压装置3，其进气口与第一过滤装置4的出气口连通，其出气口与第一缓冲装置5的进气口连通；作为可选择的实施方式，在本实施例中，第一加压装置3具体可为罗茨风机。
第二加压装置6，其进气口与第一缓冲装置5的出气口连通，其出气口与第二过滤装置13的进气口连通；作为可选择的实施方式，在本实施例中，第一加压装置3具体可为罗茨风机。
为了进一步去除其中的液相杂质，提高后续脱氧效果，还包括气液分离装置12，其进气口与第二过滤装置13的出气口连通，其出气口与加热装置9的进气口连通。作为可选择的实施方式，在本实施例中，气液分离装置12具体可为旋风式分离器；
为了缓冲净化气的压力和稳定尾气进入退火炉1中的压力，还包括第二缓冲装置11，其进气口与吸附装置10的出气口连通；作为可选择的实施方式，在本实施例中，第二缓冲装置11具体可为缓冲罐。
稳压装置17，其进气口与第二缓冲装置11的出气口连通，其出气口与退火炉1的进气口连通，作为可选择的实施方式，在本实施例中，稳压装置17具体可为自力式稳压阀。
在上述技术方案的基础上，还包括补气装置7，其出气口与氮气补加口连通，作为可选择的实施方式，在本实施例中，补气装置7具体可为补气罐；
氧气测试仪15、露点测试仪16和氮气测试仪14，均设置于连通第二缓冲装置11和退火炉1的管道上。
对比例1
本对比例提供了退火炉尾气回收净化的工艺，包括如下步骤：
(1)对退火炉尾气进行第一过滤处理，保证过滤精度为30μm，去除其中较大的粉尘，并进一步去除乳化液和轧制油，收集第一尾气；
(2)向第一尾气中补充氮气，得到第二尾气，保证第二尾气的表压为1Kpa，一方面起到了缓冲和稳压的作用，使该工艺压力稳定，装置不出现波动，避免外界空气等杂质进入退火炉中，降低后续除杂难度，提高后续除杂效果，另一方面调整了其中氮气与氢气比例；
(3)对第二尾气进行第二过滤处理，保证过滤精度为8μm，去除其中较小的粉尘，并进一步去除乳化液和轧制油，收集第三尾气；
(4)将第三尾气于110℃加热，再进行脱氧处理，收集第四尾气；
(5)对第四尾气进行变温吸附处理，收集净化气。
对上述净化气进行测试并计算，得知：退火炉尾气中粉尘去除率在50％，氧气去除率在40％，杂质油去除率在38％，含水量的露点值达到-30℃。
对比例2
本对比例提供了退火炉尾气回收净化的工艺，包括如下步骤：
(1)对退火炉尾气于10℃下进行冷凝处理，使其中乳化液和轧制油冷凝为大颗粒、水蒸气冷凝为液态水加以去除的同时，乳化液、轧制油和液态水也会裹带并去除尾气中部分粉尘，收集第一尾气；
(2)对第一尾气进行第一过滤处理，保证过滤精度为20μm，去除其中较大的粉尘，并进一步去除乳化液和轧制油，收集第二尾气；
(3)对第二尾气进行第二过滤处理，保证过滤精度为5μm，去除其中较小的粉尘，并进一步去除乳化液和轧制油，收集第三尾气；
(4)将第三尾气于110℃加热，再进行脱氧处理，收集第四尾气；
(5)对第四尾气进行变温吸附处理，收集净化气。
对上述净化气进行测试并计算，得知：退火炉尾气中粉尘去除率在40％，氧气去除率在52％，杂质油去除率在52％，含水量的露点值达到-28℃。
显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明创造的保护范围之中。
Claims (10)
1.一种退火炉尾气回收净化的工艺，包括如下步骤：
(1)对退火炉尾气进行冷凝处理，收集第一尾气；
(2)对所述第一尾气进行第一过滤处理，收集第二尾气；
(3)向所述第二尾气中补充氮气，得到第三尾气；
(4)对所述第三尾气进行第二过滤处理，收集第四尾气；
(5)对所述第四尾气依次进行加热处理和脱氧处理，收集第五尾气；
(6)对所述第五尾气进行吸附处理，收集净化气。
2.根据权利要求1所述的工艺，其特征在于，步骤(1)中，所述冷凝处理的温度为3-16℃。
3.根据权利要求1或2所述的工艺，其特征在于，步骤(2)中，所述第一过滤处理的过滤精度为10-50μm；
步骤(4)中，所述第二过滤处理的过滤精度为5-10μm。
4.根据权利要求1-3中任一项所述的工艺，其特征在于，步骤(3)中，向所述第二尾气中补充氮气直至所述第三尾气的表压为0.5-2Kpa。
5.根据权利要求1-4中任一项所述的工艺，其特征在于，步骤(5)中，所述加热处理的温度为70-120℃；
经所述脱氧处理后，所述第五尾气中氧含量＜10ppm。
6.根据权利要求1-5中任一项所述的工艺，其特征在于，步骤(6)中，所述净化气中含水量的露点值≤-65℃。
7.根据权利要求1-6中任一项所述的工艺，其特征在于，在所述步骤(2)之后，所述步骤(3)之前，还包括将所述第二尾气的表压稳压至0.5-2Kpa的步骤；
在所述第二过滤处理之前，还包括将所述第三尾气的表压升压至20Kpa-50Kpa的步骤；
在所述第二过滤处理之后，所述加热处理之前，还包括对所述第四尾气进行气液分离的步骤；
在所述吸附处理结束后，还包括对所述第五尾气进行氧气、氮气和露点测试的步骤；
在所述测试之后，还包括对所述净化气进行稳压，再回用至所述退火炉中的步骤。
8.权利要求1-7中任一项所述的工艺所采用的装置，其特征在于，包括依次连通的冷凝装置、第一过滤装置、第一缓冲装置、第二过滤装置、加热装置、脱氧装置和吸附装置，所述冷凝装置的进气口与所述退火炉的尾气出口连通，所述第一缓冲装置上设置有氮气补加口。
9.根据权利要求8所述的装置，其特征在于，还包括，
第一加压装置，其进气口与所述第一过滤装置的出气口连通，其出气口与所述第一缓冲装置的进气口连通；
第二加压装置，其进气口与所述第一缓冲装置的出气口连通，其出气口与所述第二过滤装置的进气口连通；
气液分离装置，其进气口与所述第二过滤装置的出气口连通，其出气口与所述加热装置的进气口连通；
补气装置，其出气口与所述氮气补加口连通。
10.根据权利要求8或9所述的装置，其特征在于，还包括，
第二缓冲装置，其进气口与所述吸附装置的出气口连通；
稳压装置，其进气口与所述第二缓冲装置的出气口连通，其出气口与所述退火炉的进气口连通；
氧气测试仪、露点测试仪和氮气测试仪，均设置于连通所述第二缓冲装置和所述退火炉的管道上。
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