CN108704448A - 一种带钢酸洗线酸雾处理系统及其控制方法 - Google Patents

一种带钢酸洗线酸雾处理系统及其控制方法 Download PDF

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Abstract

一种带钢酸洗线酸雾处理系统及其控制方法，包括通过抽雾管道连接酸洗槽的酸雾吸收塔，酸雾吸收塔通过转接风道连通烟囱，转接风道上装有抽雾风机；酸雾吸收塔的下侧设有废水收集池，废水收集池通过碱液输送管连接碱液池，碱液输送管上装有计量泵；酸雾吸收塔内设有酸雾吸收层和喷淋管，喷淋管与循环水管相连接，喷淋管上装有电磁阀，循环水管上装有循环水泵；酸雾处理系统设有监控系统，通过对酸雾吸收塔排出的酸性气体含量和废水收集池中废水的PH值的监测，实现了对抽雾风机、计量泵和循环水泵及电磁阀启/停状态的控制；本发明实现了对带钢酸洗过程中酸性气体的有效吸收，节约了酸雾吸收塔处理用水和废水处理成本，防止了废气对环境的污染。

Description

一种带钢酸洗线酸雾处理系统及其控制方法
技术领域
本发明涉及酸洗线酸雾处理技术领域，尤其是一种带钢酸洗线酸雾处理系统及其控制方法。
背景技术
酸洗线的酸洗机组由入口段、工艺段和出口段的设备组成，工艺段设备主要由酸洗槽、漂洗槽、挤干辊和热风干燥器等设备组成。通常在对带钢进行酸洗时，采用浅槽式紊流酸洗工艺，以除去带钢表面的氧化铁皮，其反应方程为:8HCl+Fe3O4=FeCl2+2FeCl3+4H2O。然而，带钢在酸洗槽内酸洗过程中，由于盐酸具有挥发性，从酸洗槽中排出的废气中会包含大量的挥发性气体HCl，即形成酸雾，并且形成的酸雾会对人、金属和建筑物都具有较大的损坏作用，如空气中HCl的含量达到百万分之一，即1×10-4%，就能使光洁的金属变暗，因此，在盐酸酸洗车间或使用盐酸的地方都必须严格地控制空气中HCl的含量，不得超过15mg/m3。为了排除这部分有害气体，通常在带钢的酸洗线设有酸雾处理系统。
现有的带钢酸洗线酸雾处理系统包括通过抽雾管道连接酸洗槽的酸雾吸收塔，酸雾吸收塔的顶端通过转接风道连通烟囱，在转接风道上装有抽雾风机。酸雾吸收塔通常通过设置长期不间断喷淋自来水的喷淋管来对酸雾进行吸收。抽雾风机在工作时，将由酸雾吸收塔处理后的气体抽出，并经烟囱排至室外大气。这种酸雾处理系统存在以下缺点：
(1)由于该系统中酸雾吸收塔采用长期不间断喷淋的自来水来对废气中的HCl气体进行吸收，耗水量及其大，并且现有的酸雾吸收塔不能有效地吸收HCl气体。
(2)该系统所排放的气体中HCl气体的浓度无法有效监控，会造成严重的环境污染。
(3)该系统所产生的废水没有得以循环利用，不仅造成水资源的浪费，而且废水是直接排放至废水处理站，由于废水中含酸度高，造成废水处理难，处理成本高。
发明内容
本发明的目的就是要解决现有的带钢酸洗线酸雾处理系统耗水量大、不能有效地吸收酸雾，容易造成环境污染，并在处理过程中产生的废水没有实现循环利用，且存在废水处理困难，处理成本高的问题，为此提供一种带钢酸洗线酸雾处理系统及其控制方法。
本发明的具体方案是：一种带钢酸洗线酸雾处理系统，包括通过抽雾管道连接酸洗槽的酸雾吸收塔，酸雾吸收塔的顶端通过转接风道连通烟囱，在转接风道上装有抽雾风机；其特征是：在酸雾吸收塔的下侧设有废水收集池，废水收集池通过碱液输送管连接碱液池，在碱液输送管上装有计量泵；在酸雾吸收塔内设有至少一层酸雾吸收层，在每层酸雾吸收层上侧均设有一根喷淋管，每根喷淋管均伸出酸雾吸收塔的外侧并与一根循环水管相连接，在每根喷淋管上各装有电磁阀，在循环水管上装有循环水泵；所述酸雾处理系统还包括由PH检测仪A、PH检测仪B、电源模块、模拟量输入模块、数字量输入模块、CPU模块和数字量输出模块构成的监控系统；PH检测仪A用于检测从酸雾吸收塔排出的酸性气体含量，PH值检测仪B并用于检测废水收集池中废水的PH值，PH检测仪A和PH检测仪B分别通讯连接模拟量输入模块，电源模块通电连接CPU模块，CPU模块分别通讯连接模拟量输入模块、数字量输入模块和数字量输出模块；数字量输入模块由工作人员手动输入分别用于控制抽雾风机、计量泵和循环水泵启/停的开关量指令信号；CPU模块根据从模拟量输入模块和数字量输入模块接收的信息，实时通过数字量输出模块实现对抽雾风机、计量泵和循环水泵及电磁阀启/停状态的控制。
本发明中所述酸雾吸收塔内设有上、中、下三层酸雾吸收层，在上层酸雾吸收层所对应的喷淋管上装有电磁阀A，在中层酸雾吸收层所对应的喷淋管上装有电磁阀B，在下层酸雾吸收层所对应的喷淋管上装有电磁阀C；所述酸雾吸收层由增强聚丙烯材质的波纹板填料构成。
本发明中所述电源模块通过电源线通电连接CPU模块；所述CPU模块与数字量输入模块之间、数字量输入模块与数字量输出模块之间、数字量输出模块与模拟量输入模块之间分别通过背板总线实现相互之间的通讯连接。
本发明中所述数字量输入模块的I/O输入端口依次连接有用于控制抽雾风机启动的操作按钮SB1、用于控制抽雾风机停止的操作按钮SB2、用于控制循环水泵启动的操作按钮SB3、用于控制循环水泵停止的操作按钮SB4、用于控制计量泵启动的操作按钮SB5和用于控制计量泵停止的操作按钮SB6；所述数字量输出模块的I/O输出端口依次连接有分别用于控制抽雾风机、循环水泵、计量泵和各个电磁阀启/停的继电器线圈，并通过与各个继电器相对应的常开、常闭触点来实现对相应的抽雾风机、循环水泵、计量泵和各个电磁阀启/停状态的实时控制。
本发明中基于上述带钢酸洗线酸雾处理系统的控制方法如下所示：
第一步：手动操控抽雾风机启动、电磁阀A打开、循环水泵启动；
第二步：由模拟量输入模块分别读取PH检测仪A、PH检测仪B所采集到的数据，将采集到的数据传输至CPU模块，并由CPU模块作出如下判定：
(1)若PH检测仪A检测到从酸雾吸收塔排出的酸性气体含量大于等于20mg/m3,则CPU模块控制电磁阀B打开，在从酸雾吸收塔排出的酸性气体含量降低至15mg/m3以下时，CPU模块控制电磁阀B关闭；
若PH检测仪A检测到从酸雾吸收塔排出的酸性气体含量大于等于25mg/m3,则CPU模块控制电磁阀C打开，在从酸雾吸收塔排出的酸性气体含量降低至20mg/m3以下时，CPU模块控制电磁阀C关闭；
若PH检测仪A检测到从酸雾吸收塔排出的酸性气体含量大于等于30mg/m3,则CPU模块控制计量泵开启，在从酸雾吸收塔排出的酸性气体含量降低至25mg/m3以下时，CPU模块控制关闭计量泵；
基于以上判定机制，由PH检测仪A对从酸雾吸收塔排出的酸性气体进行持续地在线监测，直至从酸雾吸收塔排出的酸性气体含量最终降低至15mg/m3以下；
(2)若PH检测仪B检测到废水收集池中废水的PH值小于6.5时，则CPU模块控制启动计量泵，当废水收集池中废水的PH值上升至7.5以上时，则CPU模块控制关闭计量泵；
基于以上判定机制，由PH检测仪B对废水收集池中废水的PH值进行持续地在线监测，直至废水收集池中废水的PH值维持中性。
本发明具有的有益效果如下：
(1)本发明在酸雾吸收塔中采用喷淋管对废气中的酸性气体（HCl气体）进行对流喷淋的方式进行处理，实现了对HCl气体高效地吸收；
(2)本发明实现了对酸雾吸收塔中排出的废气中的酸性气体（HCl气体）的含量的实时监控，并以此实现了对各个喷淋管上的电磁阀的开关状态的实时监控，不仅大大节约了用水量，而且有效防止了排放的酸性气体（HCl气体）因浓度过高而对环境造成的影响；
(3)本发明实现了对酸雾吸收塔在对酸性气体（HCl气体）进行洗涤吸收的过程中产生的废水的循环利用；
(4)本发明实现了对酸雾吸收塔在对酸性气体（HCl气体）进行洗涤吸收的过程中产生的废水的PH值的实时监控，并以此控制碱液池向废水收集池定量地输送碱液，从而确保了废水收集池中废水的PH值维持中性，这不仅便于酸雾吸收塔通过废水收集池中的循环水对酸性气体（HCl气体）进行洗涤吸收，而且也便于对废水收集池中废水进行后续的处理，大大降低了处理成本。
(5)本发明在控制上，通过对各个电磁阀和计量泵采用了滞回比较控制的方式，大大确保了其动作响应的准确性和工作的稳定性，从而有效地实现了对排放的废气中酸性气体（HCl气体）的浓度和排放的废水PH值的有效控制。
附图说明
图1是本发明的结构示意图；
图2是本发明的控制结构框图；
图3是本发明中CPU模块分别与电源模块、模拟量输入模块、数字量输入模块和数字量输出模块的连接结构示意图。
图4是本发明中数字量输入模块的电路连接图；
图5是本发明中模拟量输入模块的电路连接图；
图6是本发明中数字量输出模块的电路连接图；
图7是本发明的控制流程图。
图中：1—酸洗槽，2—抽雾管道，3—酸雾吸收塔，4—转接风道，5—烟囱，6—抽雾风机，7—废水收集池，8—碱液输送管，9—碱液池，10—计量泵，11—酸雾吸收层，12—喷淋管，13—电磁阀A，14—电磁阀B，15—电磁阀C，16—循环水管，17—循环水泵，18—PH检测仪A，19—PH检测仪B，20—电源模块，21—模拟量输入模块，22—数字量输入模块，23—CPU模块，24—数字量输出模块，25—电源线，26—背板总线。
具体实施方式
参见图1-6，一种带钢酸洗线酸雾处理系统，包括通过抽雾管道2连接酸洗槽1的酸雾吸收塔3，酸雾吸收塔3的顶端通过转接风道4连通烟囱5，在转接风道4上装有抽雾风机6；在酸雾吸收塔3的下侧设有废水收集池7，废水收集池7通过碱液输送管8连接碱液池9，在碱液输送管8上装有计量泵10；在酸雾吸收塔3内设有上、中、下三层酸雾吸收层11，在每层酸雾吸收层11上侧均设有一根喷淋管12，在上层酸雾吸收层所对应的喷淋管12上装有电磁阀A13，在中层酸雾吸收层所对应的喷淋管12上装有电磁阀B14，在下层酸雾吸收层所对应的喷淋管12上装有电磁阀C15，所述酸雾吸收层11由增强聚丙烯材质的波纹板填料构成；每根喷淋管12均与一根循环水管16相连接，在循环水管16上装有循环水泵17；所述酸雾处理系统还包括由PH检测仪A18、PH检测仪B19、电源模块20、模拟量输入模块21、数字量输入模块22、CPU模块23和数字量输出模块24构成的监控系统；PH检测仪A18用于检测从酸雾吸收塔3排出的酸性气体（HCl气体）含量，PH值检测仪B19并用于检测废水收集池7中废水的PH值，PH检测仪A18和PH检测仪B19分别通讯连接模拟量输入模块21，电源模块20通电连接CPU模块23，CPU模块23分别通讯连接模拟量输入模块21、数字量输入模块22和数字量输出模块24；数字量输入模块22由工作人员手动输入分别用于控制抽雾风机6、计量泵10和循环水泵17启/停的开关量指令信号；CPU模块23根据从模拟量输入模块21和数字量输入模块22接收的信息，实时通过数字量输出模块24实现对抽雾风机6、计量泵10和循环水泵17及电磁阀A13、电磁阀B14、电磁阀C15启/停状态的控制。
本实施例中所述电源模块20通过电源线25通电连接CPU模块23；所述CPU模块23与数字量输入模块22之间、数字量输入模块22与数字量输出模块24之间、数字量输出模块24与模拟量输入模块21之间分别通过背板总线26实现相互之间的通讯连接；所述电源模块20采用西门子307电源模块，该电源模块20向CPU模块23提供5A的供电电流，CPU模块23采用的型号为：CPU315-2 PN/DP；数字量输入模块22的型号为：SM321 DI 16×DC24V；数字量输出模块24的型号为：SM322 DO 16×DC24V/0.5A；模拟量输入模块采用的型号为：SM331 AI 8×13 BIT。
本实施例中所述数字量输入模块22的I/O输入端口依次连接有用于控制抽雾风机6启动的操作按钮SB1、用于控制抽雾风机6停止的操作按钮SB2、用于控制循环水泵17启动的操作按钮SB3、用于控制循环水泵17停止的操作按钮SB4、用于控制计量泵10启动的操作按钮SB5和用于控制计量泵10停止的操作按钮SB6；另外，数字量输入模块22的其它I/O输入端口还分别连接有若干个备用的操作按钮。
所述数字量输出模块24的I/O输出端口依次连接有分别用于控制抽雾风机6、循环水泵17、计量泵10和各个电磁阀启/停的继电器线圈，并通过与各个继电器相对应的常开、常闭触点来实现对相应的抽雾风机6、循环水泵17、计量泵10和各个电磁阀启/停状态的实时控制。由图5可知，控制抽雾风机6启/停的继电器为KA1，控制循环水泵17启/停的继电器为KA2，控制计量泵10启/停的继电器为KA3，控制电磁阀A13启/停的继电器为KA4控制电磁阀B14启/停的继电器为KA5，控制电磁阀C15启/停的继电器为KA6，另外在数字量输出模块24的其它I/O输出端口还依次与若干个备用继电器的线圈相连接。
本实施例中所述PH检测仪A18采用型号为DP_HCL-2的HCL气体检测仪；所述PH值检测仪B19采用型号为CM42，并由E+H公司生产的的盐酸浓度检测仪。
参见图7，本发明具体的控制方法如下：
第一步：手动操控抽雾风机6启动、电磁阀A13打开、循环水泵17启动；
第二步：由模拟量输入模块21分别读取PH检测仪A18、PH检测仪B19所采集到的数据，将采集到的数据传输至CPU模块23，并由CPU模块23作出如下判定：
(1)若PH检测仪A18检测到从酸雾吸收塔3排出的酸性气体含量大于等于20mg/m3,则CPU模块23控制电磁阀B14打开，在从酸雾吸收塔3排出的酸性气体含量降低至15mg/m3以下时，CPU模块23控制电磁阀B14关闭；
若PH检测仪A18检测到从酸雾吸收塔3排出的酸性气体含量大于等于25mg/m3,则CPU模块23控制电磁阀C15打开，在从酸雾吸收塔3排出的酸性气体含量降低至20mg/m3以下时，CPU模块23控制电磁阀C15关闭；
若PH检测仪A18检测到从酸雾吸收塔3排出的酸性气体含量大于等于30mg/m3,则CPU模块23控制计量泵10开启，在从酸雾吸收塔3排出的酸性气体含量降低至25mg/m3以下时，CPU模块23控制关闭计量泵10；
基于以上判定机制，由PH检测仪A18对从酸雾吸收塔3排出的酸性气体进行持续地在线监测，直至从酸雾吸收塔3排出的酸性气体含量最终降低至15mg/m3以下；
(2)若PH检测仪B19检测到废水收集池7中废水的PH值小于6.5时，则CPU模块23控制启动计量泵10，当废水收集池7中废水的PH值上升至7.5以上时，则CPU模块23控制关闭计量泵10；
基于以上判定机制，由PH检测仪B19对废水收集池7中废水的PH值进行持续地在线监测，直至废水收集池7中废水的PH值维持中性。

Claims (5)

1.一种带钢酸洗线酸雾处理系统，包括通过抽雾管道连接酸洗槽的酸雾吸收塔，酸雾吸收塔的顶端通过转接风道连通烟囱，在转接风道上装有抽雾风机；其特征是：在酸雾吸收塔的下侧设有废水收集池，废水收集池通过碱液输送管连接碱液池，在碱液输送管上装有计量泵；在酸雾吸收塔内设有至少一层酸雾吸收层，在每层酸雾吸收层上侧均设有一根喷淋管，每根喷淋管均伸出酸雾吸收塔的外侧并与一根循环水管相连接，在每根喷淋管上各装有电磁阀，在循环水管上装有循环水泵；所述酸雾处理系统还包括由PH检测仪A、PH检测仪B、电源模块、模拟量输入模块、数字量输入模块、CPU模块和数字量输出模块构成的监控系统；PH检测仪A用于检测从酸雾吸收塔排出的酸性气体含量，PH值检测仪B并用于检测废水收集池中废水的PH值，PH检测仪A和PH检测仪B分别通讯连接模拟量输入模块，电源模块通电连接CPU模块，CPU模块分别通讯连接模拟量输入模块、数字量输入模块和数字量输出模块；数字量输入模块由工作人员手动输入分别用于控制抽雾风机、计量泵和循环水泵启/停的开关量指令信号；CPU模块根据从模拟量输入模块和数字量输入模块接收的信息，实时通过数字量输出模块实现对抽雾风机、计量泵和循环水泵及电磁阀启/停状态的控制。
2.根据权利要求1所述的一种带钢酸洗线酸雾处理系统，其特征是：所述酸雾吸收塔内设有上、中、下三层酸雾吸收层，在上层酸雾吸收层所对应的喷淋管上装有电磁阀A，在中层酸雾吸收层所对应的喷淋管上装有电磁阀B，在下层酸雾吸收层所对应的喷淋管上装有电磁阀C；所述酸雾吸收层由增强聚丙烯材质的波纹板填料构成。
3.根据权利要求1所述的一种带钢酸洗线酸雾处理系统，其特征是：所述电源模块通过电源线通电连接CPU模块；所述CPU模块与数字量输入模块之间、数字量输入模块与数字量输出模块之间、数字量输出模块与模拟量输入模块之间分别通过背板总线实现相互之间的通讯连接。
4.根据权利要求1或2或3所述的一种带钢酸洗线酸雾处理系统，其特征是：所述数字量输入模块的I/O输入端口依次连接有用于控制抽雾风机启动的操作按钮SB1、用于控制抽雾风机停止的操作按钮SB2、用于控制循环水泵启动的操作按钮SB3、用于控制循环水泵停止的操作按钮SB4、用于控制计量泵启动的操作按钮SB5和用于控制计量泵停止的操作按钮SB6；所述数字量输出模块的I/O输出端口依次连接有分别用于控制抽雾风机、循环水泵、计量泵和各个电磁阀启/停的继电器线圈，并通过与各个继电器相对应的常开、常闭触点来实现对相应的抽雾风机、循环水泵、计量泵和各个电磁阀启/停状态的实时控制。
5.根据权利要求1所述的一种带钢酸洗线酸雾处理系统的控制方法，其特征是：所述酸雾吸收塔内设有上、中、下三层酸雾吸收层，在上层酸雾吸收层所对应的喷淋管上装有电磁阀A，在中层酸雾吸收层所对应的喷淋管上装有电磁阀B，在下层酸雾吸收层所对应的喷淋管上装有电磁阀C；所述控制方法包括以下步骤：
第一步：手动操控抽雾风机启动、电磁阀A打开、循环水泵启动；
第二步：由模拟量输入模块分别读取PH检测仪A、PH检测仪B所采集到的数据，将采集到的数据传输至CPU模块，并由CPU模块作出如下判定：
(1)若PH检测仪A检测到从酸雾吸收塔排出的酸性气体含量大于等于20mg/m3,则CPU模块控制电磁阀B打开，在从酸雾吸收塔排出的酸性气体含量降低至15mg/m3以下时，CPU模块控制电磁阀B关闭；
若PH检测仪A检测到从酸雾吸收塔排出的酸性气体含量大于等于25mg/m3,则CPU模块控制电磁阀C打开，在从酸雾吸收塔排出的酸性气体含量降低至20mg/m3以下时，CPU模块控制电磁阀C关闭；
若PH检测仪A检测到从酸雾吸收塔排出的酸性气体含量大于等于30mg/m3,则CPU模块控制计量泵开启，在从酸雾吸收塔排出的酸性气体含量降低至25mg/m3以下时，CPU模块控制关闭计量泵；
基于以上判定机制，由PH检测仪A对从酸雾吸收塔排出的酸性气体进行持续地在线监测，直至从酸雾吸收塔排出的酸性气体含量最终降低至15mg/m3以下；
(2)若PH检测仪B检测到废水收集池中废水的PH值小于6.5时，则CPU模块控制启动计量泵，当废水收集池中废水的PH值上升至7.5以上时，则CPU模块控制关闭计量泵；
基于以上判定机制，由PH检测仪B对废水收集池中废水的PH值进行持续地在线监测，直至废水收集池中废水的PH值维持中性。
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