CN213538040U

CN213538040U - 一种镀锌连续退火炉节能型保护气循环系统

Info

Publication number: CN213538040U
Application number: CN202022507390.5U
Authority: CN
Inventors: 程长圣; 陈正; 程长亮
Original assignee: Henan Kerong Gas Equipment Co ltd
Current assignee: Henan Kerong Gas Equipment Co ltd
Priority date: 2020-11-03
Filing date: 2020-11-03
Publication date: 2021-06-25
Anticipated expiration: 2030-11-03

Abstract

本实用新型属于退火炉设备技术领域，公开了一种镀锌连续退火炉节能型保护气循环系统，种镀锌连续退火炉节能型保护气循环系统，包括连续退火炉，还包括氨分解制氢装置、PSA制氮装置和氮氢配比装置，在氨分解制氢装置出气管上设有氢纯化装置，在PSA制氮装置出气管上设有氮气纯化装置，所述氮气纯化装置和氢气纯化装置的出气管对应连接在氮氢配比装置两个配比进气口上，所述氮氢配比装置出气口通过保护气管连接在连续退火炉上，在连续退火炉的尾气排放管上连接有尾气回收装置；本实用新型通过采用尾气回收装置对连续退火炉尾气进行回收循环利用，能够减少80%以上的保护气用量，从而减少资源浪费，减少尾气排放。

Description

一种镀锌连续退火炉节能型保护气循环系统

技术领域

本实用新型属于退火炉设备技术领域，特别涉及一种镀锌连续退火炉节能型保护气循环系统。

背景技术

目前，国内的镀锌线连续退火炉一般通入的保护气为氮氢混合气，氮气采用的是PSA制氮机制取，PSA制氮机即变压吸附（Pressure Swing Adsorption，PSA）制氮机，其原理是利用分子筛对不同气体分子“吸附”性能的差异而将气体混合物分开，它是以空气为原料，利用一种高效能、高选择的固体吸附剂对氮和氧的选择性吸附的性能把空气中的氮和氧分离出来；氢气采用的是氨分解制氢，这两种气体经过氮氢配比装置配成需要的比例，一般氢含量为5%-30%，然后通入镀锌线连续退火炉内使用。

然而这部分保护气在运行过程中只有1%左右的氢含量会有损耗，其余保护气直接燃烧掉或对大气排空，这样不仅浪费了能量，而且还很不安全。

实用新型内容

本实用新型目的是为解决上述现有技术中存在的问题而提出了一种镀锌连续退火炉节能型保护气循环系统；为达到上述目的所采取的技术方案是：

一种镀锌连续退火炉节能型保护气循环系统，包括连续退火炉，还包括氨分解制氢装置、PSA制氮装置和氮氢配比装置，在氨分解制氢装置出气管上设有氢纯化装置，在PSA制氮装置出气管上设有氮气纯化装置，所述氮气纯化装置和氢气纯化装置的出气管对应连接在氮氢配比装置两个配比进气口上，所述氮氢配比装置出气口通过保护气管连接在连续退火炉上，在连续退火炉的尾气排放管上连接有尾气回收装置；所述尾气回收装置包括集气罐，所述尾气排放管连接在集气罐的进气口上，在尾气排放管上安装有回收控制阀组，所述集气罐通过通气管依次连接有第一冷却器、冷凝器、油气分离器、风机增压装置、除油吸附器、除油过滤器、除氧器、第二冷却器、吸附干燥器和调压装置，调压装置的出气管连接在保护气管上。

优选的，所述PSA制氮装置的出口装有流量计和纯度分析仪，PLC编程控制系统采集流量计和纯度分析仪的信号控制PSA制氮装置的工作周期。

优选的，所述连续退火炉为燃气火炉，在燃气火炉上设有用于燃烧的燃气进管，在燃气进管上设有用于送入空气的空气进管；在氮气纯化装置的尾气出口管与空气进管之间连接有富氧尾气回收装置，所述富氧尾气回收装置包括与主管路，在主管路上设有回收/排空切换阀组然后主管路分为第一分管路和第二分管路，第一分管路接有增压前罐，第二分管路接有增压后罐，在增压前罐上装有压力变送器，在增压前罐后面连接有罗茨风机，罗茨风机将增压前罐内的富氧尾气增压后送入增压后罐内，所述增压后罐的出口管路上安装有稳压阀组和氧含量检测，且增压后罐的出口管路与空气进管相连接。

优选的，在增压后罐的出口管路上安装有截止阀和止回阀。

本实用新型所具有的有益效果为：（1）本实用新型通过采用尾气回收装置对连续退火炉尾气进行回收循环利用，能够减少80%以上的保护气用量，从而减少资源浪费，减少尾气排放；（2）改进PSA制氮机及氮气纯化装置，使其适应小流量工况下运行，节约空压机电耗30-50%，也更好地适应尾气回收装置的工作从而达到进一步节约电耗；（3）对于燃气热炉，增加制氮机富氧尾气回收装置，接入加热炉燃烧系统，用于富氧燃烧，节约燃气消耗，减少资源浪费，从而实现了一种镀锌连续退火炉节能型保护气循环系统。

附图说明

图1为本实用新型的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型进一步描述。

如图1所示，一种镀锌连续退火炉节能型保护气循环系统，包括连续退火炉13，还包括氨分解制氢装置3、PSA制氮装置2和氮氢配比装置6，在氨分解制氢装置3出气管上设有氢气纯化装置4，在PSA制氮装置2出气管上设有氮气纯化装置1，所述氮气纯化装置1和氢气纯化装置4的出气管对应连接在氮氢配比装置6两个配比进气口上，所述氮氢配比装置6出气口通过保护气管9连接在连续退火炉13上，在连续退火炉13的尾气排放管14上连接有尾气回收装置15；所述尾气回收装置15包括集气罐，所述尾气排放管连接在集气罐的进气口上，在尾气排放管上安装有回收控制阀组，所述集气罐通过通气管依次连接有第一冷却器、冷凝器、油气分离器、风机增压装置、除油吸附器、除油过滤器、除氧器、第二冷却器、吸附干燥器和调压装置，调压装置的出气管16连接在保护气管9上，同时在保护气管9上安装控制阀门8，控制阀门8位于出气管16接入保护气管9位置点之前。

当连续退火炉13采用尾气回收装置15后，PSA制氮装置实际出气只有原来气量的20%-50%，在此小流量的状况下，单位氮气制气成本会增加30%-60%；因此本实施例中将所述PSA制氮装置采用KRN型节能控制系统。从而可使单位氮气制气成本降低到正常水平；更进一步优化制氮工艺，使其能耗低于正常水平15%以上。优化变压吸附的均压过程，使均压过程稳定可控。可充分利用塔内的富氮气体，并有效减小了均压时在高压差下大气流对碳分子筛的冲击；并解决了两塔之间相互均压不均衡的问题。优化吹扫和升压过程，减少了合格氮气的排放，减少了压力波动对氮气纯度的影响。

以上适用于电气炉，当所述连续退火炉13为燃气火炉，还可以在燃气火炉上设有用于燃烧的燃气进管12，在燃气进管12上设有用于送入空气的空气进管11；在氮气纯化装置1的尾气出口管与空气进管11之间连接有富氧尾气回收装置7，所述富氧尾气回收装置7包括与主管路，在主管路上设有回收/排空切换阀组然后主管路分为第一分管路和第二分管路，第一分管路接有增压前罐，第二分管路接有增压后罐，在增压前罐上装有压力变送器，在增压前罐后面连接有罗茨风机，罗茨风机将增压前罐内的富氧尾气增压后送入增压后罐内，所述增压后罐的出口管路上安装有稳压阀组和氧含量检测，且增压后罐的出口管路10与空气进管11相连接，在增压后罐的出口管路10上安装有截止阀和止回阀。

一种镀锌连续退火炉节能型保护气循环工艺，包括如下循环顺序：连续退火炉13的尾气首先集中收集经过回收控制阀组进入集气罐，然后经过第一冷却器和冷凝器的降温除油，进入油气分离器，再经罗茨风机增压后进入除油吸附器和除油过滤器的两级深度除油，然后进入除氧器除氧，第二冷却器冷却降温、冷凝器冷凝除水，进入吸附干燥器深度出水，净化后的气体经调压装置调压后通入护气管供连续退火炉使用，完成连续退火炉的尾气的回收循环利用。

当所述连续退火炉13为燃气火炉时，所述PSA制氮装置的尾气分为两路分别进入第一分管路和第二分管路，第一分管路接有增压前罐，第二分管路接有增压后罐，在增压前罐上装有压力变送器，在增压前罐后面连接有罗茨风机，罗茨风机将增压前罐内的富氧尾气增压后送入增压后罐内，所述增压后罐的出口管路上安装有稳压阀组和氧含量检测，且增压后罐的出口管路10与空气进管11相连接。

其中，PSA制氮装置的变压吸附制氮原理为：一般采用两个吸附塔进行交替吸附和再生，可获得连续合格的氮气，并经氮气缓冲罐平抑压力波动后进行使用。变压吸附过程包括四个步骤：

吸附：装有碳分子筛的吸附塔共有A塔和B塔，当洁净的压缩空气进入A塔，经碳分子筛向出口端流动时，O₂、CO₂和H₂O被吸附，产品氮气由吸附塔出口流出。

均压：经一段时间后(约1分钟左右)，A塔内的碳分子筛吸附饱和。这时，A塔自动停止吸附，并对B塔进行短暂的均压过程，从而迅速提高B塔压力，并达到提高制氮效率的目的。所谓均压，就是将两塔连通，使已完成吸附过程的塔（即待解吸塔）的气体流向另一塔（待吸附塔），最终达到两塔的气体压力基本均衡。

解吸：均压完成后，A塔内的剩余气体通过解吸气排放口排放，吸附塔内的压力迅速下降至常压，从而脱除已吸附的O₂、CO₂、H₂O，实现分子筛的解吸再生。

吹扫及升压：为了使分子筛彻底再生，以氮气缓冲罐内的合格氮气对A塔进行逆流吹扫，同时使得待吸附塔内的压力进一步提升，而吸附塔另一端的压缩空气的进入，为下一步开始的吸附产氮过程建立起必要的压力。

采用的KRN型节能控制系统是在PSA制氮装置出口装有流量计和纯度分析仪，当出口流量变小时，氮气纯度会升高，当出口流量变大时，氮气纯度会降低。KRN节能控制系统是PLC编程控制系统采集流量计和纯度分析仪的信号；1.当实际流量V≤0.8*额定流量Ve，且氮气实际纯度＞额定纯度时，PLC经过运算会自动延长制在PSA制氮装置的工作周期，来稳定氮气实际纯度在额定纯度上；从而减少制氮机的排气次数，减少空气消耗。

其中，PLC编程控制系统还可以根据实际流量和额定流量的偏差系数来选择合适的调节速度，使制氮机尽快达到最经济的运行状态。

其中，PLC编程控制系统还可以根据氮气罐的压力通过PLC来控制空压机、冷干机、制氮机的启停，实现不连续用气场合的节能控制。

另外，氮气纯化装置1的控制方式也是采用时序控制，当流量减小时，在额定的工作周期内，干燥器还没达到工作负荷就开始切换工作；本系统也是PLC采集流量计的信号，当流量计累计流量达到额定值时，才开始进行切换，可有效减少再生加热功耗和再生气的损耗。

氮气纯化装置1的工作原理为：一般采用2只干燥器，正常一只工作，一只再生，时序控制、切换使用，干燥器内装分子筛，利用分子筛在低温下吸水量大，高温下吸水量小的性质。在低温下工作，高温下再生，再生时还需要再生气把分子筛排出的水带出去。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换，但这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型各实施例技术方案的精神和范围。

Claims

1.一种镀锌连续退火炉节能型保护气循环系统，包括连续退火炉，其特征在于，还包括氨分解制氢装置、PSA制氮装置和氮氢配比装置，在氨分解制氢装置出气管上设有氢纯化装置，在PSA制氮装置出气管上设有氮气纯化装置，所述氮气纯化装置和氢气纯化装置的出气管对应连接在氮氢配比装置两个配比进气口上，所述氮氢配比装置出气口通过保护气管连接在连续退火炉上，在连续退火炉的尾气排放管上连接有尾气回收装置；所述尾气回收装置包括集气罐，所述尾气排放管连接在集气罐的进气口上，在尾气排放管上安装有回收控制阀组，所述集气罐通过通气管依次连接有第一冷却器、冷凝器、油气分离器、风机增压装置、除油吸附器、除油过滤器、除氧器、第二冷却器、吸附干燥器和调压装置，调压装置的出气管连接在保护气管上。

2.根据权利要求1所述的镀锌连续退火炉节能型保护气循环系统，其特征在于，所述PSA制氮装置的出口装有流量计和纯度分析仪，PLC编程控制系统采集流量计和纯度分析仪的信号控制PSA制氮装置的工作周期。

3.根据权利要求1或2所述的镀锌连续退火炉节能型保护气循环系统，其特征在于，所述连续退火炉为燃气火炉，在燃气火炉上设有用于燃烧的燃气进管，在燃气进管上设有用于送入空气的空气进管；在氮气纯化装置的尾气出口管与空气进管之间连接有富氧尾气回收装置，所述富氧尾气回收装置包括与主管路，在主管路上设有回收/排空切换阀组然后主管路分为第一分管路和第二分管路，第一分管路接有增压前罐，第二分管路接有增压后罐，在增压前罐上装有压力变送器，在增压前罐后面连接有罗茨风机，罗茨风机将增压前罐内的富氧尾气增压后送入增压后罐内，所述增压后罐的出口管路上安装有稳压阀组和氧含量检测，且增压后罐的出口管路与空气进管相连接。

4.根据权利要求3所述的镀锌连续退火炉节能型保护气循环系统，其特征在于，在增压后罐的出口管路上安装有截止阀和止回阀。