酸洗鈍化酸霧收集處理系統的設備設計應用

陸建國

（南通中集安瑞科食品裝備有限公司， 江蘇 南通 226000）

0 引言

大型不銹鋼食品罐體生產過程中因用鹽酸、 硫酸對金屬表面進行酸洗鈍化處理的過程中會產生一定的量酸霧廢氣， 揮發出來的酸霧廢氣將會危害車間工人的身體健康及對周圍大氣環境造成污染，以致破壞生態平衡。為了貫徹和落實國家環保方針、地方政府及集團公司要求，配合保護環境戰略的實施， 為現有酸洗鈍化研制了新一代酸霧收集處理系統設備， 使廢氣通過治理達到符合排放標準。 該系統具有投資省、操作管理方便的特點，處理效率高、占地少、解決了占地大、系統不工整、不協調等缺點，同時也實現了酸霧收集的智能化、自動化。 酸霧收集處理系統主要由產品無軌轉運小車、酸洗房、酸洗地面、酸液回收循環系統、酸霧收集處理系統等組成。

1 酸霧處理工藝流程

酸洗鈍化是使不銹鋼表面形成致密的氧化膜達到不生銹、不腐蝕的關鍵工序，為了提高酸液使用效果，大型不銹鋼罐體酸洗是通過配比一定濃度的酸洗液采用噴淋循環酸洗方式使產品表面形成鈍化膜，酸洗過程中，酸洗后用水淋洗工件表面去除酸洗液及雜質， 清洗后的工件自然干燥。 由于酸液的特性是極具揮發性，酸液會彌漫于空氣中，造成人體傷害及腐蝕建筑以及生產設備。 因此需要將酸洗空間密封進行酸霧廢氣集中收集處理，為滿足產品進出密閉空間需要采用升級式柔性卷簾門密封酸洗房間，酸房地面采用自然風補風，酸房頂部設置集氣收集防腐風管，通過外置防腐離心風機形成酸洗房微負壓，將揮發的酸霧廢氣抽到酸霧吸收塔，由酸霧吸收塔收集處理合格后通過煙囪排放，能有效防止酸霧廢氣彌漫到空氣中。

酸霧處理工藝流程圖見圖1。

2 酸霧收集系統

酸洗酸霧鈍化收集處理系統主要由酸洗房、 無軌轉運小車、酸霧收集處理系統、電器控制系統等組成。

2.1 酸洗房

酸洗房主要由防腐蝕地面、防腐墻面、柔性卷簾門、酸洗液回收循環系統、工件輸送、工件放置架、酸洗房照明和電氣控制系統等部分組成。 酸洗房集合了酸洗液的噴淋、收集、循環以及廢水的收集、排放等功能。

圖1 酸霧吸收處理系統工藝流程圖Fig.1 Production Process diagram of acid mist absorption treatment system

酸洗房體外框由桁架結構組成， 內部采用耐腐性能極好的PE 耐酸瓦，耐酸瓦能夠滿足耐酸要求，具有一定耐沖擊力，即使遇到外力，也能保持基本形狀，PE 耐酸瓦之間通過耐腐的3M 膠帶一次粘接， 然后通過316 材質的鉚釘和自攻螺絲固定在桁架結構上， 提高了酸洗房密封性和耐腐性。為了滿足酸洗房的氣密性，減少清洗酸霧外泄，大門采用耐酸性的柔性升降式卷簾門密閉，柔性卷簾門采用二級防墜落設計， 增加了工件或人通行的安全性，酸洗房側面配備了兩扇應急通道小門，確保特殊狀況下，能夠滿足操作人員或維修人員通行。

為方便噴淋酸洗后的液體回收和循環， 酸洗房地面采用中間高兩邊低的5°斜坡度設計， 酸洗房四周設置了酸液回收槽， 確保噴淋酸洗或清洗的廢水通過房屋四周的“溢流槽”匯聚到室外的酸液收集池，室外的酸液收集池能夠通過耐酸閥電器遠程自動或遙控實現噴淋酸液循環和廢水收集功能。

酸洗房地面采用玻璃鋼 （主要成分環氧乙烯基酯樹脂、過氧化環體酮、滌綸布等）防護，為保證玻璃鋼和混凝土地面緊密相貼，避免玻璃鋼脫層，減少無軌充電自行走式小車對玻璃鋼的損傷，在玻璃鋼施工前，確保混凝土地面含水率在6%以下， 凸出物用砂盤機或刮鏟磨平鏟平，提高了玻璃鋼表面的剛度，大型罐體通過支撐工裝接駁，實現產品進出酸洗房。

酸洗房所有電器系統均采用防爆防腐蝕材料， 滿足了設備電器運行的穩定性， 柔性卷簾門和自行走式小車等設備操作均采用外部遙控操作， 避免了酸液和酸霧對人體的侵害。

圖2 酸洗房結構圖Fig.2 Structure diagram of pickling room

2.2 無軌轉運小車

液壓無軌升降電動小車用于酸洗房工件轉運， 能夠平升平降及平臺升降自動調平功能，自行走式小車可以實現200mm 上下液壓升降，可以任意角度轉向，具有直線行駛、斜行、橫行、八字轉向功能，轉向采用控制，要求防震、防磁、防潮和常溫（-15～40℃）下工作穩定性，設置警戒標識、警示燈，運行時具備點狀檢測障礙物聲光報警，兩側各配一只防護急停按鈕， 整車必須考慮防酸堿腐蝕裝置，輪子采用防腐輪，無線遙控、轉彎功能、耐酸功能等。

無軌轉運小車采用兩輪驅動對角線擺布液壓轉向電動平車，小車體主要由：車架、舵輪組、平車驅動輪組、驅動輪組懸掛裝置、旋轉支撐、驅動減速電機、 電動升降式臺面、轉向液壓裝置、蓄電池組、電控柜、遙控器接/發裝置、警示燈、電磁制動器組、電量指示裝置和充電裝置等部門組成。 主要系統由控制系統、轉向系統、驅動系統、制動系統、升降系統等組成。

（1）控制系統。 控制系統采用DC 24V 安全電壓供電，采用三菱可編程控制器、D/A 模塊、中間繼電器、編碼器、電機控制器來實現驅動電機控制， 臺面的上升與下降有限位停止功能。 通過線控手柄的操作或者遙控的操作來實現平車所有運動。

（2）轉向系統。 轉向系統由液壓動力單元、分配閥、液壓鎖、電磁閥、雙出桿液壓油缸及管件、車輪等組成，由三菱可編程控制器+編碼器+中間繼電器+電磁閥組控制液壓油缸實現車輪轉向， 通過分配閥和編碼器保證轉向協調一致。

（3）驅動系統。驅動系統由固定在框架底部兩組直流牽引電機、減速機、車輪等組成，電機由蓄電池供電，通過減速機將電機動力放大傳送到車輪上驅動整個車體的運動，并用三菱可編程控制器+D/A 模塊+編碼器+電機控制器來保證兩組驅動輪的轉速達到控制要求。

（4）制動系統。 制動系統通過與電機同軸的電磁制動器的控制來對平車進行制動，制動快、效果好；控制環節采用三菱可編程控制器PLC 集中控制，通過中間繼電器、直流接觸器和失電制動器控制電機的制動， 從而控制平車的停止。

（5）臺面升降系統。 平車由主體和上臺面分體結構組成， 臺面的升降由升降電機驅動T 型減速機通過連桿驅動四個舉升減速機使絲杠同步旋轉上升， 有效保證了臺面上升的同步性與穩定性。

圖3 無軌轉運小車圖Fig.3 Trolleyless trolley diagram

2.3 酸霧處理系統

不銹鋼罐體酸洗時， 將酸洗液從罐頂從上向下噴淋對罐體外部進行酸洗，酸洗液循環使用，不排放，酸洗后進行水洗，去除酸洗液及雜質。 酸洗、水洗使用循環水泵對工件表面進行循環淋洗，酸洗過程中產生的硝酸霧、氫氟酸等通過酸霧收集處理系統進行有效的捕集及處置，確保尾氣達標排放，減少對周邊空氣環境質量的影響。

酸霧收集處理系統主要由玻璃鋼離心風機、 玻璃鋼風管、酸霧吸收處理塔、排氣筒和電器控制系統等組成。酸洗過程中產生的酸霧等廢氣通過玻璃鋼離心風機進行抽風， 將抽出的廢氣通過玻璃鋼風管送到酸霧吸收處理塔，經過處理合格后的廢氣通過排氣煙囪排出。

玻璃鋼風管采用PP 材質防止腐蝕，提高風管的使用壽命。 玻璃鋼風機電機采用變頻電機在不同工況及不同天氣情況下進行電源頻率調節以達到降低電耗的目的，一臺大功率電機同時控制兩個房間的抽風系統， 變頻風機通過變頻器和換向器自動分配兩個房間的風量， 大大節省了成本和占地面積。

圖4 酸霧吸收機構圖Fig.4 Acid mist absorption mechanism

酸霧塔全部采用玻璃鋼材質大大增加了使用年限和使用性能，酸霧吸收塔采用PP 材質制成，采用立式結構，上段為塔體，下段為貯液箱；塔體內填料采用花環填料或多面球。 酸霧吸收處理塔的特點是：貯液箱內部隔開，以防止塔內的雜物進入水泵，同時塔底部制作成斜坡型，設置排渣槽，更有利的放空排渣；塔頂部設置旋流擋板加收水填料組合進行防止飄水現象；設置pH 儀與加藥儲存箱電磁閥聯動， 當pH 小于9 時自動加藥，pH 大于10 時自動停止， 可根據實際生產情況自定設置儲液箱液位計與補水管浮球閥聯動，當液位低于設定值時自動補液。酸霧通過酸洗房后壁的抽風通 道被輸送到室外的酸霧塔內，酸霧塔自動的加藥中和酸霧，實現達標排放。

酸霧風機正壓將抽吸的酸霧送至吸收塔下部， 采用逆流上部噴淋堿液；廢氣通過管道輸送到堿噴淋吸收塔，利用堿液泵將堿液輸送至酸霧噴淋吸收塔， 廢氣在塔內與自上而下噴霧堿液作充分接觸， 氯化氫與堿液進行中和反應，達到去除酸霧廢氣的目的，酸霧噴淋吸收塔內設有多層湍球，大大增加了廢氣與堿液的接觸面積，處理效果更為理想。堿液要定期更換，更換出來的堿液排放至廢水處理站處理。酸性廢氣逆向通過兩層填料，與堿性噴液充分接觸發生中和反應、吸收傳質，廢氣中的酸霧進入吸收溶液中并回至貯液箱內，貯液箱根據pH 值隨時自動補液調整pH 值至9～10。

凈化后潔凈空氣經除霧層進行氣液分離， 氣相通過煙筒排入大氣，堿液箱與塔身設計為一體化形式，節省占地面積。 酸霧中和系統采用國內先進的兩極噴淋系統實現了酸霧的達標排放，整個酸霧塔高度達到30m，酸霧具有一定的濕度， 會引起風管及風機內積水所以在風機底部以及風管最低部位設置排液閥，合并后統一收集，大大降低了堿液的消耗。 風機與風管及吸收塔之間采用軟連接，防止抖動對吸收塔及風管的損害。

酸霧收集處理控制系統采用PLC 自動控制，所有的系統都是獨立的模塊單元， 需要控制時由PLC 調用每個控制模塊，實現負壓控制、自動噴酸洗和除霧等功能，在風機的控制上，PLC 會根據操作者按下的按鈕自動控制變頻風機風速，同時自動切換不同房間的風道閥門，減小電機的啟動電流，在安全方面，在控制回路中設有過載、反向、缺相保護功能，這樣就更有效地保護了電機、避免了因為過載、反向、缺相而損壞電機，接觸器不吸合等常見故障，充分保護了系統的安全性，急停按鈕確保在任何緊急狀態下能停止所有的操作，停止酸洗按鈕，PLC 會根據操作者要求自動的停掉酸液循環泵。

圖5 酸霧收集處理控制原理圖Fig.5 Schematic diagram of acid mist collection and processing control

3 結束語

該酸洗酸霧收集處理系統不僅滿足使用要求，且運行可靠、操作簡單、維修方便、工人作業條件安全良好、三廢治理達到國家標準，具有良好的社會效益，符合國家大力倡導推廣并積極引導和支持的綠色健康發展要求。