TW201314157A - 鋼處理的方法及鋼處理設備 - Google Patents

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Abstract

本發明係有關於一種鋼處理的方法，藉由在退火爐(2)中進行退火以及在鋼酸洗裝置(3)中進行酸洗，其中，將源於該鋼酸洗裝置(3)之處理排氣加熱至催化器工作溫度，將其輸入用於降低氮氧化物濃度之催化器(5)，其中，將流經該催化器(5)的處理排氣作為燃燒用空氣輸入該退火爐(2)的至少一加熱燃燒器(20)。本發明亦有關於一種鋼處理設備(1)，包括用於對鋼進行退火處理的退火爐(2)、用於對鋼進行酸洗處理的鋼酸洗裝置(3)，以及用於降低源於該鋼酸洗裝置(3)之處理排氣之氮氧化物濃度的催化器(5)，其中，設有用於加熱該催化器(5)前之處理排氣的加熱裝置(6，60)，以便將該處理排氣加熱至催化器工作溫度，其中，設有將經過該催化器(5)之處理排氣輸往該退火爐(2)之至少一加熱燃燒器(20)的輸送裝置(32)。

Description

鋼處理的方法及鋼處理設備
本發明係有關於一種鋼處理的方法及鋼處理設備。
眾所周知，可透過酸洗來清洗金屬表面。利用酸洗進行表面清洗例如為製造軋鋼帶之重要處理步驟，其目的在於清除(例如)表面上的鱗皮。通常採用酸式蝕刻實施酸洗。可採用硫酸或氟化氫酸(亦稱氫氟酸(HF))實施酸洗。
鋼製造過程中通常將酸洗線與退火線相結合，其中，通常先使相應熱軋優質鋼帶或冷軋優質鋼帶流過退火爐，再進行酸洗。
傳輸熱金屬鋼帶時，鋼酸洗裝置中通常會產生具NOX及氫氟酸基之處理排氣。排放此等廢氣前，必須儘可能清除其中的氫氟酸基及氮氧化物基，以便達到相應排放限值。
為此，首先對源於鋼酸洗裝置的處理排氣進行洗滌以去除酸基，再用催化器降低氮氧化物濃度。
通常採用工作溫度為200℃至300℃的催化器來去除處理廢氣中的氮氧化物。其中，例如採用SCR(選擇性催化還原)技術將氮氧化物轉化為氮與水。眾所周知，此等催化器亦可用以對產生於化學金屬處理(特別是酸洗過程)的含氮氧化物廢氣進行處理。
根據DE 10 2007 324 A1所提出的方案，為將廢氣即源於酸洗線之處理排氣加熱至可在SCR催化器中發生催化分 解的必要溫度，在實施選擇性催化還原前將位於酸洗工段前之退火爐中廢氣中的熱量輸入酸洗工段的廢氣。僅憑此點便能節省加熱酸洗線中廢氣所需能量。
DE 10 06 990 A1描述一種自酸的含金屬溶液中回收酸的方法。
組合式退火-酸洗線中的能量輸入仍很高。有鑒於此，本發明之目的在於進一步減少酸洗設備工作過程中的能量輸入。
本發明用以達成上述目的之解決方案為具有申請專利範圍第1項所述特徵之鋼處理的方法。有利設計方案參閱附屬項。
本發明之鋼處理的方法在退火爐中進行退火並在鋼酸洗裝置中進行酸洗，根據該方法，將該鋼酸洗裝置中的處理排氣加熱至催化器工作溫度並輸入用於降低氮氧化物濃度之催化器。根據本發明，將流經該催化器的處理排氣作為燃燒用空氣輸入該退火爐的至少一加熱燃燒器。
將該催化器所清洗的處理排氣重新混入該退火爐之燃燒器空氣，如此便可對已輸入該酸洗裝置之處理排氣且用於在催化器內實施催化分解或對處理排氣實施催化清洗的熱量重新作為該退火爐之熱能加以利用。換言之，可降低該退火爐之工作用能量，降幅為透過該經清洗處理之處理排氣所重新輸入的熱量大小。而在傳統方法中，處理排氣 經催化器之清洗處理後被排放至周圍環境。本文所提供的方法可減小上述能量損失，因為催化器中的餘熱同樣可用來加熱退火爐。
根據該方法的一種有利改良方案，在該催化器前藉由附加燃燒器對該鋼酸洗裝置之處理排氣進行加熱。
藉由附加燃燒器對該催化器前之處理排氣進一步進行加熱，即使在退火爐停機或非滿負荷工作且經換熱器輸入處理排氣之熱量相應不足以將處理排氣加熱至催化器工作溫度的情況下，催化器仍能可靠工作並正常地將氮氧化物分解為氮與水。如此便可提高該二處理步驟之互不依賴性，其中，該附加燃燒器所添加的能量亦可隨後在該退火爐中得到再利用。
較佳可藉由利用源於該退火爐之爐空氣之餘熱來加熱處理廢氣的換熱器對該處理廢氣進行加熱。
為清洗該處理排氣中的酸基，在該鋼酸洗裝置之處理排氣進入該催化器前較佳在酸洗滌器中對該處理排氣進行洗滌。
根據該方法的一種較佳改良方案，較佳經混入管將至少一部分經過該催化器後的處理排氣混入位於該催化器前的處理排氣。此舉一方面能稀釋氫氟酸濃度，另一方面能輸入更多熱能。如此便可在防止出現氫氟酸縮合的同時將處理廢氣-爐廢氣混合物加熱至該催化器之必要溫度。
與此相應，經該催化器加熱後的處理排氣亦可部分混入位於該催化器前的處理排氣，以便在對源於該氫氟酸洗 滌器之處理排氣同樣進行加熱的同時進行稀釋，從而防止出現氫氟酸縮合。
較佳可(例如)藉由換熱器來利用該退火爐之爐廢氣，以便對輸入該退火爐之加熱燃燒器的爐送入空氣進行加熱。此舉亦可提高該設備內的能通量。
源於該退火爐之爐廢氣還可用來產生處理蒸汽。
本發明用以達成上述目的之另一解決方案為具有申請專利範圍第8項所述特徵之鋼處理設備。有利改良方案參閱附屬項。
該鋼處理設備具有用於對鋼進行退火處理的退火爐、用於對鋼進行酸洗處理的鋼酸洗裝置，以及用於降低源於該鋼酸洗裝置之處理排氣之氮氧化物濃度的催化器。設有用於加熱該催化器前之處理排氣的加熱裝置，以便將該處理排氣加熱至催化器工作溫度。本發明設有將經過該催化器之處理排氣輸往該退火爐之至少一加熱燃燒器的輸送裝置。
透過上述方式便可利用經過該催化器後的處理排氣來加熱該退火爐。在該催化器前將熱量輸入處理排氣，以便將該處理氣體加熱至催化器工作溫度。採用本發明的設備後，此種熱量能用來加熱退火爐，而不會損失掉。遂可對該鋼處理設備之總能平衡起促進作用。
下面利用附圖相關描述對本發明的其他較佳實施方式 及態樣進行詳細說明。
下面參照附圖對較佳實施例進行說明。
圖1所示鋼處理設備1包括用於對鋼進行退火處理的退火爐2以及鋼酸洗裝置3。鋼處理設備1例如用於對鋼材進行退火及酸洗，從而例如使冷軋帶材或熱軋帶材獲得有利的產品表面結構。
其中，先將(例如)以帶卷12形式輸送的鋼帶10展開並在退火爐2中進行退火處理。再將鋼帶10送入鋼酸洗裝置3進行酸處理，以便清除表面上的(例如)鱗皮並獲得高價值表面結構。在酸鋼酸洗裝置3中例如可採用氫氟酸、即氟化氫(HF)為酸處理用酸。鋼帶10經過鋼酸洗裝置3後被重新捲繞為帶卷14。
通常將退火爐2連同各加熱燃燒器20一起加熱至相應退火溫度。該等加熱燃燒器較佳為氮氧化物排放較低的燃燒器。此類燃燒器亦稱低氮氧化物燃燒器。加熱燃燒器20所產生的爐廢氣經廢氣管22排出退火爐2。該爐廢氣的溫度仍然很高，約為300℃-600℃。
由於將尚處高溫之鋼帶10置入液態酸，故而在該鋼酸洗裝置中同樣會產生處理排氣，其經相應排氣出口30排出鋼酸洗裝置3。該處理排氣通常包含氮氧化物(NOX)以及酸基(例如，氫氟酸(HF)基)。利用酸洗滌器4儘可能清除處理排氣30中的氫氟酸基。處理排氣經過酸洗滌器4之後的溫度約為40℃。
設有可供該處理排氣穿過之催化器5，以便清除鋼酸洗 裝置3之處理排氣中的氮氧化物或降低氮氧化物濃度。該催化器5例如可為SCR催化器(選擇性催化還原催化器)。一般而言，該催化器唯有在其溫度高於處理氣體之經過酸洗滌器4後的溫度時，方可使氮氧化物發生分解。因此，必須將該處理氣體自約40℃加熱至催化器的必要溫度(140℃至400℃)。可藉由換熱器6實施此項加熱處理，該換熱器對源於鋼酸洗裝置3且經過酸洗滌器4後的處理排氣進行加熱。該換熱器6較佳可利用經廢氣管22輸入換熱器6之爐廢氣中的熱能進行加熱。
根據一種替代或補充方案，設置附加燃燒器60，其同樣可用於對源於鋼酸洗裝置3且經過酸洗滌器4後的處理廢氣進行加熱。隨後，源於鋼酸洗裝置3之被相應加熱至催化器工作溫度的處理排氣流過催化器5，氮氧化物被相應分解為氮與水。
經過了該催化器後，源於鋼酸洗裝置3之該處理排氣中的酸基及氮氧化物已被清除，該處理排氣所承載的熱量仍很高，隨後將該處理排氣作為燃燒用空氣混入退火爐2之加熱燃燒器20。設有混入管32，用於將經過催化器5後的處理排氣直接送入加熱燃燒器20。如此便可利用源於催化器5之處理排氣中的熱能來加熱退火爐2。
設有爐廢氣/空氣換熱器7，以便利用爐廢氣22來對輸入加熱燃燒器20的新鮮空氣進行加熱。此時，新鮮空氣經新鮮空氣進氣管70輸入退火爐2之加熱燃燒器20，其中，該新鮮空氣同樣受到爐廢氣/空氣換熱器7的加熱。
因此，輸入退火爐2之加熱燃燒器20之燃燒器空氣的溫度很高，其中，所輸入燃燒器空氣的溫度可能達到100℃至500℃。如此便可降低用以加熱退火爐2的能量，因為源於鋼酸洗裝置3的熱量以及透過爐廢氣所輸入新鮮空氣的能量皆被利用來加熱退火爐2。
上述做法係可能之舉，因為鋼酸洗裝置3中處理排氣之氧含量與加熱燃燒器20中標準燃燒用空氣的氧含量大致相等，且該鋼酸洗裝置中不進行任何燃燒。因此，源於鋼酸洗裝置3之處理排氣尚具相應空氣氧含量並可直接作為燃燒器空氣輸入加熱燃燒器20。如此便可利用該處理排氣中的熱量直接加熱退火爐3。
最後，經煙囪8將爐廢氣排放至周圍環境。其中，爐廢氣22除包含加熱燃燒器20所排放之真正意義上的爐廢氣外，亦包含源於鋼酸洗裝置3之經過加熱燃燒器20後的處理排氣。
根據另一有利實施方案，藉由裝入廢氣管22之餘熱蒸汽發生器9來對該爐廢氣加以利用以進一步產生處理蒸汽。藉此便可將退火爐2及加熱燃燒器20所產生的熱能基本保持於該設備內並使其循環。
因此，本發明所提供的方法及設備最大程度地對相應廢氣中的能量進行再利用，從而進一步降低了鋼處理過程中的初級能源輸入。
特定言之，使鋼酸洗裝置3之含氮氧化物及含氫氟酸的處理排氣經過形式為氫氟酸洗滌器之酸洗滌器4，以便降 低氫氟酸濃度。氫氟酸洗滌完畢後，利用混入管34來輸送經過催化器5後之經預加熱及清洗處理的處理排氣，以便對該處理排氣進行加熱、稀釋並防止出現氫氟酸縮合。經由混入管34混入了經清洗處理的處理排氣後，藉由利用源於退火爐2之爐廢氣中的熱能進行加熱的換熱器6抑或藉由附加燃燒器60將處理排氣加熱至催化器5工作溫度。
在催化器5內將氮氧化物分解並沈積。隨後經混入管32將清除了氫氟酸及氮氧化物的處理排氣作為燃燒用空氣輸入加熱燃燒器20。此時，經過催化器5後之處理排氣中的熱量可對該退火爐20中各加熱燃燒器20之加熱過程起輔助作用。
在此情況下，爐廢氣/空氣換熱器7之作用在於，利用源於退火爐2之爐廢氣22來對經混入管70輸入加熱燃燒器20的燃燒用空氣進行預加熱。亦可利用另一爐廢氣流以在相應蒸汽發生器9中產生處理蒸汽。
隨後，在換熱器6中對該爐廢氣中的熱量加以利用，以便將源於鋼酸洗裝置3的處理排氣重新加熱至催化器工作溫度。再經煙囪8將爐廢氣排放至周圍環境。在此過程中，熱量最大程度地自爐廢氣分離出來並保持於系統內以供煉鋼或鋼處理之用。
1‧‧‧鋼處理設備
2‧‧‧退火爐
3‧‧‧鋼酸洗裝置
4‧‧‧酸洗滌器
5‧‧‧催化器
6‧‧‧換熱器
7‧‧‧爐廢氣/新鮮空氣換熱器
8‧‧‧煙囪
9‧‧‧蒸汽發生器
10‧‧‧鋼帶
12‧‧‧帶卷
14‧‧‧帶卷
20‧‧‧加熱燃燒器
22‧‧‧爐廢氣/廢氣管
30‧‧‧處理排氣/排氣出口
32‧‧‧通向加熱燃燒器之混入管
34‧‧‧通向處理排氣之混入管
60‧‧‧附加燃燒器
70‧‧‧新鮮空氣進氣管
圖1為本發明較佳實施例所提出的鋼處理設備。
1‧‧‧鋼處理設備
2‧‧‧退火爐
3‧‧‧鋼酸洗裝置
4‧‧‧酸洗滌器
5‧‧‧催化器
6‧‧‧換熱器
7‧‧‧爐廢氣/新鮮空氣換熱器
8‧‧‧煙囪
9‧‧‧蒸汽發生器
10‧‧‧鋼帶
12‧‧‧帶卷
14‧‧‧帶卷
20‧‧‧加熱燃燒器
22‧‧‧爐廢氣/廢氣管
30‧‧‧處理排氣
32‧‧‧通向加熱燃燒器之混入管
34‧‧‧通向處理排氣之混入管
60‧‧‧附加燃燒器
70‧‧‧新鮮空氣進氣管

Claims (14)

  1. 一種鋼處理的方法，藉由在退火爐(2)中進行退火以及在鋼酸洗裝置(3)中進行酸洗，其中，將源於該鋼酸洗裝置(3)之處理排氣加熱至催化器工作溫度，將該處理排氣輸入用於降低氮氧化物濃度之催化器(5)，其特徵在於，將流經該催化器(5)的處理排氣作為燃燒用空氣輸入該退火爐(2)的至少一加熱燃燒器(20)。
  2. 如申請專利範圍第1項之方法，其中，在該催化器(5)前藉由附加燃燒器(60)對該鋼酸洗裝置(3)之處理排氣進行加熱。
  3. 如申請專利範圍第1或2項之方法，其中，在該催化器(5)前藉由基於該退火爐(2)之爐廢氣的換熱器(6)對該處理廢氣進行加熱。
  4. 如申請專利範圍第1或2項之方法，其中，在該鋼酸洗裝置(3)之處理排氣進入該催化器(5)前在酸洗滌器(5)中對該處理排氣進行洗滌。
  5. 如申請專利範圍第1或2項之方法，其中，較佳經混入管(34)將至少一部分經過該催化器(5)後的處理排氣混入位於該催化器(5)前的處理排氣。
  6. 如申請專利範圍第1或2項之方法，其中，源於該退火爐(2)之爐廢氣用來加熱該退火爐(2)之至少一加熱燃燒器(20)的燃燒用空氣，其中，較佳藉由換熱器(7)實施加熱。
  7. 如申請專利範圍第1或2項之方法，其中，較佳藉由餘熱蒸汽發生器(9)來利用源於該退火爐(2)之爐廢氣以產生處理蒸汽。
  8. 一種鋼處理設備(1)，包括用於對鋼進行退火處理的退火爐(2)、用於對鋼進行酸洗處理的鋼酸洗裝置(3)，以及用於降低源於該鋼酸洗裝置(3)之處理排氣之氮氧化物濃度的催化器(5)，其中，設有用於加熱該催化器(5)前之處理排氣的加熱裝置(6，60)，以便將該處理排氣加熱至催化器工作溫度，其特徵在於，設有將經過該催化器(5)之處理排氣輸往該退火爐(2)之至少一加熱燃燒器(20)的輸送裝置(32)。
  9. 如申請專利範圍第8項之鋼處理設備(1)，其中，用於加熱該催化器(5)前之處理排氣的加熱裝置實施為加載該退火爐(2)之爐廢氣的換熱器(6)。
  10. 如申請專利範圍第8或9項之鋼處理設備(1)，其中，用於加熱該催化器(5)前之處理排氣的加熱裝置實施為附加燃燒器(60)。
  11. 如申請專利範圍第8至9項中任一項之鋼處理設備(1)，其中，設有在該鋼酸洗裝置(3)之處理排氣進入該催化器(5)前對該處理排氣進行洗滌的酸洗滌器(4)。
  12. 如申請專利範圍第8至9項中任一項之鋼處理設備(1)，其中，設有將至少一部分在該催化器(5)中經過處理之處理排氣混入位於該催化器(5)前之處理排氣的混入管(34)。
  13. 如申請專利範圍第8至9項中任一項之鋼處理設備(1)，其中，設有換熱器(7)，該換熱器利用源於該退火爐(2)之爐廢氣來加熱該退火爐(2)之至少一加熱燃燒器(20)的燃燒用空氣。
  14. 如申請專利範圍第8至9項中任一項之鋼處理設備(1)，其中，設有至少一餘熱蒸汽發生器(9)，該餘熱蒸汽發生器利用源於該退火爐(2)之爐廢氣來產生處理蒸汽。
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