CN107740129B - 带钢酸洗用酸的加热系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种带钢酸洗用酸的加热系统，以解决现有技术中采用蒸汽作为加热源存在的系统热效率低、生产成本高等问题，该加热系统采用高温导热油与低温导热油在导热油换热器内间接换热，将该低温导热油的油温控制在170℃以下，从而该换热后的低温导热油可替代蒸汽作为热介质在石墨换热器内加热带钢酸洗用酸，而换热后的高温导热油还可作为热介质用于其他的换热点，从而解决利用高温导热油加热多个换热点的问题。另外，通过检测低温导热油回管内的导热油压力，当检测的压力值高于预设的正常工作压力值时，判定石墨换热器漏酸，并发出报警，从而解决采用导热油替代蒸汽加热酸时无法用PH计或电导率计等常规手段检测石墨换热器是否漏酸的难题。

Description

带钢酸洗用酸的加热系统

技术领域

本发明属于冶金技术领域，尤其涉及轧钢技术领域，具体涉及一种带钢酸洗用酸的加热系统。

背景技术

热轧带钢在轧制或者镀锌之前，需要清除带钢表面的氧化铁皮，去除氧化铁皮最常用的方法为采用酸通过腐蚀去除氧化铁皮，称为带钢酸洗，酸洗过程需要对酸进行加热，传统的加热方式是采用蒸汽和酸通过石墨换热器进行换热。在中国钢铁产业的不断扩张，环境压力越来越大，同时国家强制要求所有蒸汽锅炉必须煤改气，蒸汽的使用成本越来越高，但对于竞争越来越激烈的企业而言，生产成本也随之增加。蒸汽作为加热源有自身的不可替代的优点，比如加热过程有相变的过程，放热效果显著；也具有高温去除油污清洁的功能。但蒸汽锅炉及循环系统中存在以下缺点：

(1)蒸汽锅炉给水品质的要求；

(2)冷凝水污染及管线的堵塞；

(3)设备及管线的腐蚀；

(4)系统管线的跑漏；

(5)冬季管线的防冻；

(6)炉水需化学处理；

(7)因系统各方面原因引起系统热效率低；

(8)由于蒸汽由水相变引起的压力变化，操作处于高压状态。

对于一台蒸汽锅炉，若冷凝水不回到锅炉，其热效率约为50％，这大大的增加了生产的成本。因此寻求新的热介质来代替蒸汽也是势在必行。

发明内容

本发明实施例涉及一种带钢酸洗用酸的加热系统，至少可解决现有技术的部分缺陷。

本发明实施例涉及一种带钢酸洗用酸的加热系统，包括石墨换热器，所述石墨换热器具有酸进口和酸出口，所述石墨换热器连接有低温导热油供管和低温导热油回管，所述低温导热油供管供应的低温导热油在所述石墨换热器内对带钢酸洗用酸进行加热；其还包括导热油换热器，所述导热油换热器分别与所述低温导热油供管和低温导热油回管连接且还连接有高温导热油供管和高温导热油回管，所述高温导热油供管供应的高温导热油在所述导热油换热器内与所述低温导热油间接换热。

作为实施例之一，该带钢酸洗用酸的加热系统还包括用于检测所述酸出口排出的酸液温度的第一温度检测单元，于所述低温导热油供管上设有第一流量调节阀，所述第一温度检测单元与所述第一流量调节阀联锁控制。

作为实施例之一，所述第一流量调节阀为三通调节阀，其另一阀口连接有分流管，所述分流管旁接于所述低温导热油回管上，且于所述分流管上设有截止阀。

作为实施例之一，所述低温导热油供管上设有第二温度检测单元，于所述高温导热油供管上设有第二流量调节阀，所述第二温度检测单元与所述第二流量调节阀联锁控制。

作为实施例之一，所述低温导热油回管上设有压力检测单元，用于检测管内导热油压力。

作为实施例之一，该带钢酸洗用酸的加热系统还包括中央控制器，所述中央控制器将所述压力检测单元检测的压力值与预设的正常工作压力值进行比较，若所述压力检测单元检测的压力值高于预设的正常工作压力值，判定所述石墨换热器漏酸，并进行报警。

作为实施例之一，该带钢酸洗用酸的加热系统还包括导热油补充管，所述导热油补充管的出口端旁接于所述低温导热油回管上，于所述导热油补充管上设有第三流量调节阀，所述第三流量调节阀与所述压力检测单元联锁控制。

作为实施例之一，所述低温导热油供管和所述低温导热油回管上均设有排气阀，所述低温导热油回管上还旁接有溢流管，于所述溢流管上设有切断阀；系统初次工作时，打开两所述排气阀以及所述溢流管上的切断阀，通过所述导热油补充管向所述低温导热油供管和所述低温导热油回管内注入常温导热油，当所述压力检测单元检测的压力值达到所述预设的正常工作压力值时，关闭两所述排气阀以及所述溢流管上的切断阀，停止供应常温导热油。

作为实施例之一，该带钢酸洗用酸的加热系统还包括旁接于所述低温导热油供管上的应急导热油供管和旁接于所述低温导热油回管上的应急导热油回管，所述低温导热油供管上设有第一控制阀，所述第一控制阀位于应急导热油供管旁接点与所述导热油换热器之间，所述低温导热油回管上设有第二控制阀，所述第二控制阀位于应急导热油回管旁接点与所述导热油换热器之间，于所述应急导热油供管与所述应急导热油回管上均设有第三控制阀。

进一步地，所述应急导热油供管入口端旁接于所述高温导热油供管上，所述应急导热油回管出口端旁接于所述高温导热油回管上；当所述低温导热油供管与所述低温导热油回管构成的低温导热油循环机构出现故障时，将供应的所述高温导热油降温至所述石墨换热器允许工作温度范围内，关闭所述第一控制阀和所述第二控制阀，打开两所述第三控制阀，保证所述石墨换热器正常工作。

本发明实施例至少具有如下有益效果：本发明采用高温导热油对作为石墨换热器的热介质的低温导热油进行加热，将该低温导热油的油温控制在170℃以下的温度范围内，以保证石墨换热器的生产安全，因而能够替代蒸汽来加热带钢酸洗用酸；同时，高温导热油供管供应的高温导热油还可作为热介质用于其他的换热点，从而解决钢厂利用高温导热油加热多个换热点的问题。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例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，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，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它的附图。

图1为本发明实施例提供的带钢酸洗用酸的加热系统的结构示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。

导热油作为传热介质在工业传热过程中使用，在经济上的最主要的优点就是提高了加热炉和系统的综合热效率,可以达到明显的节能效果，并给用户带来巨大的经济效益。根据统计数据显示，在供热能力和操作条件相同的情况下，导热油系统与蒸汽系统相比，系统综合热效率可以提高25％以上。换句话说，在同等供热能力和操作条件下，使用导热油系统可以比使用蒸汽系统节约燃料25％以上。

因此，本申请人尝试采用导热油来加热带钢酸洗用酸。

但是，对于连续生产线上采用导热油来加热酸的系统存在很多需要解决的难题：

1)换热器：对于酸洗介质采用了石墨换热器10用来传递热，石墨换热器10耐腐蚀性能好，传热面不易结垢，传热性能良好。但石墨易脆裂，抗弯和抗拉强度低，因而只能用于低压，即使承压能力最好的块孔状结构，其工作压力一般也仅为0.3～0.5兆帕。石墨换热器10的石墨块是通过石墨粉和胶压铸而成，建议的耐热温度范围为-10℃～170℃，因此需要将热介质控制在此范围内。

2)酸泄露的检测：由于换热器的材质为石墨，因此很脆，温差大或者撞击等会引起石墨换热器10的泄露；由于酸泄露会造成管道的腐蚀，因此酸的泄露检测将是此系统的重要事项。对于蒸汽加热系统，若酸泄露会引起冷凝水的PH及电导率的变化，因此只要在石墨换热器10冷凝水的口增加PH计或电导率计就可以监测石墨换热器10是否泄露；然而对于导热油系统，石墨换热器10的泄露无法用PH计及电导率检测，因此需要相应设计导热油管道的检测酸的泄露的方法。

3)酸泄漏对导热油系统的污染及腐蚀：若酸泄露，酸进入导热油管道及加热管，对整个罐区都有很大的腐蚀；对于油品也有很大的污染，需要整个系统的油品全部进行更换。因为导热油锅炉对油品的含水率有着严格的要求，否则锅炉运行会有潜在的危险。

为克服上述技术问题，本实施例中，提供一种带钢酸洗用酸的加热系统，采用导热油替代传统的蒸汽作为热介质加热带钢酸洗用酸，结合导热油与酸加热的本身特性，在保证较好的加热效果的同时，保障生产的稳定运行：

如图1，本发明实施例提供一种带钢酸洗用酸的加热系统，包括石墨换热器10，所述石墨换热器10具有酸进口和酸出口，所述石墨换热器10连接有低温导热油供管3和低温导热油回管4，所述低温导热油供管3供应的低温导热油在所述石墨换热器10内对带钢酸洗用酸进行加热；该加热系统进一步还包括导热油换热器9，所述导热油换热器9分别与所述低温导热油供管3和低温导热油回管4连接且还连接有高温导热油供管1和高温导热油回管2，所述高温导热油供管1供应的高温导热油在所述导热油换热器9内与所述低温导热油间接换热。

本领域技术人员知悉，对于加热带钢酸洗用酸的石墨换热器10，其无法承受高于170℃的温度，而在整个钢厂生产中，一些其他的加热点需要更高的换热温度，这些加热点采用导热油作为热介质时，导热油的温度一般控制在200～300℃。本实施例采用高温导热油对作为石墨换热器10的热介质的低温导热油进行加热，将该低温导热油的油温控制在170℃以下的温度范围内，以保证石墨换热器10的生产安全，因而能够替代蒸汽来加热带钢酸洗用酸；同时，高温导热油供管1供应的高温导热油还可作为热介质用于其他的换热点，从而解决利用高温导热油加热多个换热点的问题。也即，如图1，高温导热油供管1上分支连接有高温导热油分支供应管，用于连接其他的加热点，进一步可将其他加热点的高温导热油分支回管旁接于上述的高温导热油回管2上。

易于理解地，上述的高温导热油是通过高温导热油加热装置加热至200～300℃之后进行供应的，即上述的高温导热油供管1与该高温导热油加热装置的介质出口连接，上述的高温导热油回管2可与导热油储罐连接，或直接连接至该高温导热油加热装置的介质入口，从而实现高温导热油的循环。

上述的导热油换热器9是间接换热式换热器，现有技术中可以实现上述高温导热油与低温导热油间接换热的换热器均适用于本实施例中；本实施例优选采用板式换热器，如图1，进一步优选为采用螺旋板换热器，换热过程更长，换热效果更佳。

进一步优选地，如图1，上述带钢酸洗用酸的加热系统还包括用于检测所述酸出口排出的酸液温度的第一温度检测单元11，于所述低温导热油供管3上设有第一流量调节阀14，所述第一温度检测单元11与所述第一流量调节阀14联锁控制。通过上述结构可将酸液温度控制在设定的温度范围内，具体地，通过该第一温度检测单元11实时测定酸出口排出的酸液温度，并与工艺下发(工艺设定)的酸温进行比较，再通过调节上述第一流量调节阀14的开度来控制进入石墨换热器10的低温导热油的量。上述第一温度检测单元11可以采用温度传感器等常规的温度检测元件。

进一步地，基于上述的第一流量调节阀14控制低温导热油供管3与石墨换热器10之间的介质流通量，当低温导热油供管3内流量大于石墨换热器10所需导热油流量时，需要将该低温导热油供管3内的部分低温导热油引流，因此，如图1，设计上述第一流量调节阀14为三通调节阀，其另一阀口连接有分流管5，所述分流管5旁接于所述低温导热油回管4上，且于所述分流管5上设有截止阀。

进一步优选地，如图1，所述低温导热油供管3上设有第二温度检测单元12，于所述高温导热油供管1上设有第二流量调节阀15，所述第二温度检测单元12与所述第二流量调节阀15联锁控制。通过上述结构可将低温导热油供管3内的低温导热油温度控制在设定的温度范围内，具体地，通过该第二温度检测单元12实时测定低温导热油供管3内的低温导热油温度，并与工艺设定的低温导热油工作温度进行比较，再通过调节上述第二流量调节阀15的开度来控制进入导热油换热器9的高温导热油的量。上述第二温度检测单元12可以采用温度传感器等常规的温度检测元件。

作为本实施例提供的带钢酸洗用酸的加热系统的优选实施方案，如图1，所述低温导热油回管4上设有压力检测单元13，用于检测该低温导热油回管4内的导热油压力。本实施例中，基于检测的低温导热油回管4内的导热油压力，可以帮助系统实时判断生产状况，如是否漏酸等。该压力检测单元13可以压力变送器等常用的压力检测元器件。

对于漏酸检测：具体地，该带钢酸洗用酸的加热系统还包括中央控制器，所述中央控制器将所述压力检测单元13检测的压力值与预设的正常工作压力值进行比较，若所述压力检测单元13检测的压力值高于预设的正常工作压力值，判定所述石墨换热器10漏酸，并进行报警。这是由于酸管道的压力大于低温导热油循环管道(包括上述的低温导热油供管3和低温导热油回管4)的压力，若石墨换热器10出现泄漏，会出现酸向导热油循环管道泄漏，酸进入低温导热油循环管道后，低温导热油循环管道内压力上升，上述压力检测单元13检测的压力值会高于预设的正常工作压力值。可见，本实施例提供的带钢酸洗用酸的加热系统能够准确地检测石墨换热器10是否漏酸，从而保证生产安全，解决采用导热油替代蒸汽加热酸时无法用PH计或电导率计等常规手段检测石墨换热器10是否漏酸的难题。

进一步地，当上述压力检测单元13检测的压力值低于预设的正常工作压力值时，可以判定低温导热油循环管道内的低温导热油气化或管道泄漏，此时，系统/上述的中央控制器会指示需要向低温导热油循环管道内补充导热油，保证生产的安全、稳定运行。相应地，如图1，上述带钢酸洗用酸的加热系统还包括导热油补充管6，所述导热油补充管6的出口端旁接于所述低温导热油回管4上，于所述导热油补充管6上设有第三流量调节阀16，所述第三流量调节阀16与所述压力检测单元13联锁控制。该第三流量调节阀16可以是气动/电动两通调节阀。通过该导热油补充管6向低温导热油回管4内补充导热油，直至上述压力检测单元13检测的压力值与预设的正常工作压力值之间的差值在允许的误差范围内即可停止供应。另外，系统/上述的中央控制器会向机组发出报警信息，提示维修人员检查低温导热油循环管道是否有泄漏。进一步优选地，上述的导热油补充管6可以旁接在上述的高温导热油供管1上，高温导热油与低温导热油回管4内的回流低温导热油混合，在补充导热油的同时，还可起到加热回流低温导热油的作用，从而节约导热油的用量。

进一步优选地，所述低温导热油供管3和所述低温导热油回管4上均设有排气阀17，所述低温导热油回管4上还旁接有溢流管8，于所述溢流管8上设有切断阀。系统初次工作时，低温导热油循环管道全为空管，打开两所述排气阀17以及所述溢流管8上的切断阀，通过所述导热油补充管6向所述低温导热油供管3和所述低温导热油回管4内注入常温导热油，当所述压力检测单元13检测的压力值达到所述预设的正常工作压力值时，关闭两所述排气阀17以及所述溢流管8上的切断阀，停止供应常温导热油。初次加入低温导热油循环管道内的为常温导热油，避免高温油进入石墨换热器10后由于温差升速过快而导致石墨换热器10炸裂。

作为本实施例提供的带钢酸洗用酸的加热系统的优选实施方案，如图1，该加热系统还包括旁接于所述低温导热油供管3上的应急导热油供管7和旁接于所述低温导热油回管4上的应急导热油回管8，所述低温导热油供管3上设有第一控制阀(已图示，未标注)，所述第一控制阀位于应急导热油供管旁接点与所述导热油换热器9之间，所述低温导热油回管4上设有第二控制阀(已图示，未标注)，所述第二控制阀位于应急导热油回管旁接点与所述导热油换热器9之间，于所述应急导热油供管7与所述应急导热油回管8上均设有第三控制阀(已图示，未标注)。在低温导热油循环机构出现问题时，可通过上述的应急导热油供管7和应急导热油回管8替代低温导热油循环管道，向石墨换热器10供应所需的低温导热油，保证在事故状态下仍能够正常生产，为低温导热油循环机构的维修提供时间。进一步优选地，如图1，所述应急导热油供管7入口端旁接于所述高温导热油供管1上，所述应急导热油回管8出口端旁接于所述高温导热油回管2上；当所述低温导热油供管3与所述低温导热油回管4构成的低温导热油循环机构出现故障时，将供应的所述高温导热油降温至所述石墨换热器10允许工作温度范围内，关闭所述第一控制阀和所述第二控制阀，打开两所述第三控制阀，保证所述石墨换热器10正常工作。

进一步优选的方案是，上述的溢流管8与上述应急导热油回管8是同一条管道，且是采用旁接于高温导热油回管2上的结构，从而有效地简化本系统，避免管道较多而且还需要储备不同温度源的导热油。在本实施例提供的带钢酸洗用酸的加热系统中，一套高温导热油供应装置即可解决上述的各种技术问题，因而结构简单、易于运行和维护，有效地降低生产成本。

另外，如图1，在各自动仪表、换热器及自动阀门的前后管道都设置有手动截止阀(已图示，未标注)，可以在不清空管道内导热油的清空下进行拆卸维修。在上述导热油换热器9、低温导热油供管3、低温导热油回管4上均设有卸油阀18，在事故状态下或检修时可以将管内导热油排空。易于理解地，上述低温导热油回管4上设有循环泵19，对于设置有上述导热油补充管6的情况，该循环泵19宜位于导热油补充管旁接点与导热油换热器9之间，进一步还可设置过滤器20，该过滤器20位于循环泵19与石墨换热器10之间。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种带钢酸洗用酸的加热系统，包括石墨换热器，所述石墨换热器具有酸进口和酸出口，其特征在于：所述石墨换热器连接有低温导热油供管和低温导热油回管，所述低温导热油供管供应的低温导热油在所述石墨换热器内对带钢酸洗用酸进行加热；

还包括导热油换热器，所述导热油换热器分别与所述低温导热油供管和低温导热油回管连接且还连接有高温导热油供管和高温导热油回管，所述高温导热油供管供应的高温导热油在所述导热油换热器内与所述低温导热油间接换热；所述高温导热油供管与高温导热油加热装置的介质出口连接；

还包括旁接于所述低温导热油供管上的应急导热油供管和旁接于所述低温导热油回管上的应急导热油回管，所述低温导热油供管上设有第一控制阀，所述第一控制阀位于应急导热油供管旁接点与所述导热油换热器之间，所述低温导热油回管上设有第二控制阀，所述第二控制阀位于应急导热油回管旁接点与所述导热油换热器之间，于所述应急导热油供管与所述应急导热油回管上均设有第三控制阀。

2.如权利要求1所述的带钢酸洗用酸的加热系统，其特征在于：还包括用于检测所述酸出口排出的酸液温度的第一温度检测单元，于所述低温导热油供管上设有第一流量调节阀，所述第一温度检测单元与所述第一流量调节阀联锁控制。

3.如权利要求2所述的带钢酸洗用酸的加热系统，其特征在于：所述第一流量调节阀为三通调节阀，其另一阀口连接有分流管，所述分流管旁接于所述低温导热油回管上，且于所述分流管上设有截止阀。

4.如权利要求1所述的带钢酸洗用酸的加热系统，其特征在于：所述低温导热油供管上设有第二温度检测单元，于所述高温导热油供管上设有第二流量调节阀，所述第二温度检测单元与所述第二流量调节阀联锁控制。

5.如权利要求1所述的带钢酸洗用酸的加热系统，其特征在于：所述低温导热油回管上设有压力检测单元，用于检测管内导热油压力。

6.如权利要求5所述的带钢酸洗用酸的加热系统，其特征在于：还包括中央控制器，所述中央控制器将所述压力检测单元检测的压力值与预设的正常工作压力值进行比较，若所述压力检测单元检测的压力值高于预设的正常工作压力值，判定所述石墨换热器漏酸，并进行报警。

7.如权利要求5所述的带钢酸洗用酸的加热系统，其特征在于：还包括导热油补充管，所述导热油补充管的出口端旁接于所述低温导热油回管上，于所述导热油补充管上设有第三流量调节阀，所述第三流量调节阀与所述压力检测单元联锁控制。

8.如权利要求7所述的带钢酸洗用酸的加热系统，其特征在于：所述低温导热油供管和所述低温导热油回管上均设有排气阀，所述低温导热油回管上还旁接有溢流管，于所述溢流管上设有切断阀；

系统初次工作时，打开两所述排气阀以及所述溢流管上的切断阀，通过所述导热油补充管向所述低温导热油供管和所述低温导热油回管内注入常温导热油，当所述压力检测单元检测的压力值达到预设的正常工作压力值时，关闭两所述排气阀以及所述溢流管上的切断阀，停止供应常温导热油。

9.如权利要求1所述的带钢酸洗用酸的加热系统，其特征在于：所述应急导热油供管入口端旁接于所述高温导热油供管上，所述应急导热油回管出口端旁接于所述高温导热油回管上；

当所述低温导热油供管与所述低温导热油回管构成的低温导热油循环机构出现故障时，将供应的所述高温导热油降温至所述石墨换热器允许工作温度范围内，关闭所述第一控制阀和所述第二控制阀，打开两所述第三控制阀，保证所述石墨换热器正常工作。