CN109735782B - 回收保护气体的节能炉鼻子与保护气体回收方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种回收保护气体的节能炉鼻子与保护气体回收方法，包括冷凝器、循环泵以及电加热器，炉鼻子下行段、冷凝器、循环泵以及电加热器通过管道依次连接组成循环密封回路。该节能炉鼻子采用深冷再加热工艺，先将炉鼻子下行段的高温混合气利用密封循环泵抽出，进入冷凝器，高温保护气体经过冷凝器后，温度下降到150℃以下，锌蒸气从气态变为固态，冷凝在冷凝器内壁，冷凝后的150℃低温保护气体再经过电加热器，重新加热到450℃以上，经循环泵打入炉鼻子下行段内，确保除冷凝器以外的任何管道不会产生冷凝锌灰。整体结构简单，适于对现有系统的改进，效果明显。

Description

回收保护气体的节能炉鼻子与保护气体回收方法
技术领域
本发明属于镀锌设备领域，具体涉及一种回收保护气体的节能炉鼻子与保护气体回收方法。
背景技术
镀锌机组经过较长时间发展，目前单一镀锌产品已经根据市场需求衍生出诸多产品，其中镀铝锌和锌铝镁的涂镀近年来得到长足发展。这些机组都有一个核心设备：炉鼻子。炉鼻子是带钢进入锌锅的通道，为保证带钢的表面质量防止氧化，炉鼻子内部需要通入氮气、氢气作为保护气体保护带钢。但锌锅产生的570℃～590℃的锌蒸气会进入炉鼻子的下行段，使炉鼻子内的保护气体中混入锌蒸气，锌蒸气在炉鼻子内部积存，当局部温度低于锌的熔化温度419.5℃(如冷却段)时，锌蒸气会凝结为固态，形成锌灰。锌灰落到板面上，会造成锌灰污染，引发白条、漏镀等涂镀缺陷。
为避免这些缺陷，就需要源源不断的通入新鲜的保护气体，而旧的保护气体会自由逸散或者有约束的放散，这样造成保护气体的大量浪费。但即使是这样的浪费方案，仍然没有彻底解决锌灰问题。现在较多的做法是增设单独的隔板，隔绝锌蒸气进入炉鼻子的冷却段，或者单独外排高温保护气体。这两种做法存在较多弊病：隔板虽能在一定程度上缓解锌蒸气对带钢表面的污染，但产生的锌蒸气还是没有彻底解决；采用高温保护气体单独外排的方法短期可行，但运行时间一长，排放管道的阀门会产生堵塞，造成排放不畅，甚至有失压的危险。
发明内容
有鉴于此，本发明的目的在于提供一种回收保护气体的节能炉鼻子与保护气体回收方法，解决当前保护气体浪费严重、隔绝锌蒸气不彻底的问题。
为达到上述目的，本发明提供如下技术方案：
一种回收保护气体的节能炉鼻子，包括冷凝器、循环泵以及电加热器，炉鼻子下行段、冷凝器、循环泵以及电加热器通过管道依次连接组成循环密封回路。
进一步，管道包括高温段循环管道以及低温段循环管道，高温段循环管道的入口端连在炉鼻子下行段靠近炉鼻子隔板一侧，出口端与冷凝器可拆卸连接，循环泵可拆卸连接在冷凝器与电加热器之间，电加热器另一端与低温段循环管道的入口端相连，低温段循环管道的出口端连在炉鼻子下行段靠近锌锅一侧。
进一步，冷凝器包括两段水冷套，第一段水冷套为直管式水冷套，第二段水冷套为内管直径渐缩的水冷套，两段水冷套之间可拆卸连接；第二段水冷套的内管直径渐缩方向朝向循环泵；两段水冷套上分别接有供水管与回水管。
进一步，两段水冷套的供水管上均设有温度检测器与流量检测器。
进一步，两段水冷套的回水管上均设有温度检测器。
进一步，两段水冷套的供水管上设有流量调节阀。
进一步，电加热器的入口端与出口端处对应设有气体温度检测器Ⅰ与气体温度检测器Ⅱ。
进一步，高温段循环管道上设有管道切断阀。
一种保护气体回收方法，抽出炉鼻子下行段中含有锌蒸气的保护气体混合气，对抽出的混合气进行冷却，使混合气中锌蒸气冷凝成固态而分离出锌蒸气。
进一步，对抽出的混合气进行冷却分离后，再对分离出锌蒸气的保护气体进行加热处理，后将加热升温的保护气体送回炉鼻子下行段。
本发明的有益效果在于：
(1)该设备利用锌蒸气在419.5℃就凝结的特点，通过增设循环回路对混合气进行降温，实现了混合气中锌蒸气的分离，消除了锌灰影响，减少了涂层缺陷；分离出锌灰的保护气体可返回再利用，合理回收了保护气体与锌粉，有利于实现节能降耗；
(2)锌蒸气只会在冷凝器内堆积，冷凝器可拆卸连接在回路中，便于定期清理冷凝器内壁上的锌灰；
(3)冷凝器由两段水冷套构成，两段水冷套上均接有供水管与回水管且两段水冷套分别进行供水与回水，可实现两段水冷套进水量的连锁调节，进而实现水冷套冷却能力的调节，冷却效果可控性强；
(4)冷凝器全程没有焊点，无泄漏危险，简单可靠；
(5)循环泵后设保护气体加热器，使保护气体在除冷凝器和循环泵以外的任何位置，温度都高于锌蒸气的凝结点，保证不会污染板面和炉气。
附图说明
为了使本发明的目的、技术方案和有益效果更加清楚，本发明提供如下附图进行说明：
图1为本发明的结构示意图；
图2为第一段水冷套的结构示意图；
图3为第二段水冷套的结构示意图。
具体实施方式
下面将结合附图，对本发明的优选实施例进行详细的描述。
一种保护气体回收方法：抽出炉鼻子下行段3中含有锌蒸气的保护气体混合气(以下简称“混合气”)，先对抽出的混合气进行冷却，通过使混合气中锌蒸气冷凝成固态达到分离出锌蒸气的目的，后对分离出锌蒸气的保护气体进行加热处理并送回炉鼻子下行段。该方法利用锌蒸气在419.5℃就凝结的特点，通过冷凝方式把锌蒸气分离出来，方法简单且可靠，有效的解决了现有技术中的阀门堵塞、气体浪费等诸多问题。
一种回收保护气体的节能炉鼻子，包括冷凝器、循环泵11以及电加热器10，炉鼻子下行段3、冷凝器、循环泵11以及电加热器10通过管道依次连接组成循环密封回路。
该节能炉鼻子通过密闭回路中的循环泵11抽出炉鼻子下行段3中混合有锌蒸气的保护气体混合气，利用锌蒸气在419.5℃就凝结的特点，对混合气进行降温，当混合气降温至锌蒸气凝结温度以下时，其中的锌蒸气冷凝成固态，实现了混合气中锌蒸气的分离，分离出锌灰的保护气体可返回再利用，而分离出锌蒸气的保护气体在经过加热处理后送回炉鼻子下行段3。
具体的，管道包括高温段循环管道6以及低温段循环管道12，高温段循环管道6的入口端连在炉鼻子下行段3靠近炉鼻子隔板4一侧，出口端与冷凝器可拆卸连接，循环泵11可拆卸连接在冷凝器与电加热器10之间，电加热器10另一端与低温段循环管道12的入口端相连，低温段循环管道12的出口端连在炉鼻子下行段3靠近锌锅1一侧。
电加热器10设置在循环泵11与低温段循环管道12之间，循环泵11与电加热器10间可拆卸连接。电加热器可将降温分离后的低温保护气体重新加热到450℃以上，再经低温段循环管道12打入炉鼻子下行段3中，确保除冷凝器以外的任何管道不会产生冷凝锌灰。
此处的冷凝器包括两段水冷套，第一段水冷套8为直管式水冷套，第二段水冷套9为内管直径渐缩的水冷套，第二段水冷套9的内管直径渐缩方向朝向循环泵11(即气体循环流向)；两段水冷套之间通过法兰可拆卸连接。
两段水冷套上均接有供水管与回水管且两段水冷套分别进行供水与回水，第一段水冷套8与第二段水冷套9的供水管801、901上均设有温度检测器13、流量检测器14以及流量调节阀15，第一段水冷套8与第二段水冷套9的回水管802、902上均设有温度检测器13。
锌蒸气低于400℃开始凝结，为保证锌蒸气完全凝结，使其彻底与保护气体相分离，需要确保第二段水冷套9出口处的气体温度低于150℃。在第二段水冷套9出口处对应设置气体温度检测器Ⅰ进行实时监测。依据气体温度检测器Ⅰ显示的第二段水冷套9出口气体温度，连锁调节两段水冷套的进水量，进而实现水冷套冷却能力的调节，确保出口处保护气体温度低于150℃。
调节冷却能力时，优先增加第二段水冷套9的冷却能力，使混合气优先在第二段水冷套9内降温到400℃以下，即使锌蒸气优先在第二段水冷套9内凝结为固态。由于第二段水冷套9的内管直径渐缩的原因，故凝结的锌灰会在第二段水冷套9的内壁凝结，当第二段水冷套9内壁锌灰层逐渐增厚、冷却效果变差时，再逐渐增加第一段水冷套8的冷却能力，两段水冷套配合使用确保混合气的充分冷却，进而保证锌蒸气的充分冷凝分离，直至设备达到检修周期。
本实施例中电加热器10的入口端与出口端处对应设有气体温度检测器Ⅰ与气体温度检测器Ⅱ。用以检测经过第二段水冷套9冷却后的气体温度以及加热后的保护气体温度。
高温段循环管道6上设有管道切断阀7。当设备检修时，开启管道切断阀7，拆卸下冷凝器以除去两段水冷套内壁上的锌灰。
该系统的工作流程为：
由锌锅1产生的570℃～590℃的含有锌蒸气的氮气和氢气保护气体混合气进入炉鼻子下行段3，并由炉鼻子隔板4阻挡，减缓了含有锌蒸气的氮气和氢气保护气体混合气进入张紧辊室5强度；在循环泵11作用下，高温570℃～590℃含有锌蒸气的氮气和氢气保护气体混合气流经高温段循环管道，经过管道切断阀7流入冷凝器，该冷凝器由两段水冷套构成，全程没有焊点，第二段水冷套9在第一段水冷套8的基础上增加了内管缩颈。冷凝器的进水流量根据气体温度检测器Ⅰ检测到的保护气体温度进行调节，确保冷凝器出口保护气体温度低于150℃。由于锌蒸气凝结在第一段水冷套8与第二段水冷套9的内壁上，故冷却后的保护气体中不再含有或仅含有很少量的锌蒸气，此时保护气体温度大约为150℃。随后，低温保护气体流经循环泵11进入电加热器10，由电加热器10将冷却后的保护气体重新加热到450℃以上，确保保护气体在除冷凝器以外的任何位置都不发生冷凝。加热后的保护气体通过低温段循环管道12再次送入炉鼻子下行段3。
该节能炉鼻子采用深冷再加热工艺，先将炉鼻子下行段的高温混合气(570℃～590℃)利用密封循环泵抽出，进入冷凝段，高温保护气体(570℃～590℃)经过冷凝段后，温度下降到150℃以下，锌蒸气从气态变为固态，冷凝在冷凝段内壁，冷凝后的150℃低温保护气体再经循环泵进入电加热器，重新加热到450℃以上后通过低温段循环管道12送入炉鼻子下行段内，确保除冷凝段以外的任何管道不会产生冷凝锌灰。整体结构简单，适于对现有系统的改进，效果明显。
最后说明的是，以上优选实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管通过上述优选实施例已经对本发明进行了详细的描述，但本领域技术人员应当理解，可以在形式上和细节上对其作出各种各样的改变，而不偏离本发明权利要求书所限定的范围。

Claims (7)

1.一种回收保护气体的节能炉鼻子，包括冷凝器、循环泵以及电加热器，炉鼻子下行段、冷凝器、循环泵以及电加热器通过管道依次连接组成循环密封回路；管道包括高温段循环管道以及低温段循环管道；其特征在于：高温段循环管道的入口端连在炉鼻子下行段靠近炉鼻子隔板一侧，出口端与冷凝器可拆卸连接，循环泵可拆卸连接在冷凝器与电加热器之间，电加热器另一端与低温段循环管道的入口端相连，低温段循环管道的出口端连在炉鼻子下行段靠近锌锅一侧；冷凝器包括两段水冷套，第一段水冷套为直管式水冷套，第二段水冷套为内管直径渐缩的水冷套，两段水冷套之间可拆卸连接；第二段水冷套的内管直径渐缩方向朝向循环泵；两段水冷套上分别接有供水管与回水管。
2.根据权利要求1所述的回收保护气体的节能炉鼻子，其特征在于：两段水冷套的供水管上均设有温度检测器与流量检测器。
3.根据权利要求1所述的回收保护气体的节能炉鼻子，其特征在于：两段水冷套的回水管上均设有温度检测器。
4.根据权利要求1所述的回收保护气体的节能炉鼻子，其特征在于：两段水冷套的供水管上设有流量调节阀。
5.根据权利要求1所述的回收保护气体的节能炉鼻子，其特征在于：电加热器的入口端与出口端处对应设有气体温度检测器Ⅰ与气体温度检测器Ⅱ。
6.根据权利要求1所述的回收保护气体的节能炉鼻子，其特征在于：高温段循环管道上设有管道切断阀。
7.一种保护气体回收方法，该方法使用如权利要求1所述的节能炉鼻子，包括抽出炉鼻子下行段中含有锌蒸气的保护气体混合气，对抽出的混合气进行冷却，使混合气中锌蒸气冷凝成固态而分离出锌蒸气；冷却分离后，再对分离出锌蒸气的保护气体进行加热处理，后将加热升温的保护气体送回炉鼻子下行段；其特征在于：在第二段水冷套出口处对应设置气体温度检测器Ⅰ进行实时监测，确保第二段水冷套出口处的气体温度低于150℃；依据气体温度检测器Ⅰ显示的第二段水冷套出口气体温度，连锁调节两段水冷套的进水量；调节两段水冷套的冷却能力时，优先增加第二段水冷套的冷却能力，使混合气优先在第二段水冷套内降温到400℃以下，以使锌蒸气优先在第二段水冷套内凝结为固态；当第二段水冷套内壁锌灰层逐渐增厚、冷却效果变差时，再逐渐增加第一段水冷套的冷却能力，直至设备达到检修周期。
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