一种钢带酸洗机组酸洗段的加热结构及其加热工艺
阅读说明：本技术 一种钢带酸洗机组酸洗段的加热结构及其加热工艺 (Heating structure and heating process of pickling section of steel strip pickling line ) 是由 吴迪青 乔军 况群意 王耀 马瑞杰 于 2021-05-25 设计创作，主要内容包括：本发明属于钢带酸洗技术领域,具体提供了一种钢带酸洗机组酸洗段的加热结构及其加热工艺；采用二次导热油闭式循环与酸洗液换热的方式,充分循环利用换热后二次高温油的热量,解决了蒸汽换热后冷凝水热量浪费,且回收系统复杂的问题；由于充分回收了导热油的回油热量,只需少量燃气来弥补换热的损失,和蒸汽加热相比,可节约至少50％以上的燃气；采用合成导热油作为热媒,提高了热媒的使用寿命,节约了传统蒸汽加热所需要定期给锅炉补充的高品质脱盐水,同时整个系统都在低压循环,操作维护都变得简单；采用一次导热油和二次导热油分开循环的工艺方案,解决了石墨换热器泄露可能产生的安全风险,使其泄露发生时的风险控制在一个小范围区域内。(The invention belongs to the technical field of steel strip pickling, and particularly provides a heating structure and a heating process of a pickling section of a steel strip pickling line; the heat of the secondary high-temperature oil after heat exchange is fully recycled by adopting a secondary heat conduction oil closed circulation and pickling solution heat exchange mode, so that the problems of waste of condensed water heat after steam heat exchange and complex recovery system are solved; because the oil return heat of the heat conducting oil is fully recovered, only a small amount of fuel gas is needed to make up for the loss of heat exchange, and compared with steam heating, the fuel gas can be saved by more than 50%; the synthetic heat conduction oil is used as the heat medium, so that the service life of the heat medium is prolonged, high-quality desalted water which is required to be periodically supplemented to a boiler in the traditional steam heating process is saved, and meanwhile, the whole system is circulated at low pressure, so that the operation and maintenance are simple; the technical scheme of separately circulating the primary heat transfer oil and the secondary heat transfer oil is adopted, so that the safety risk possibly caused by leakage of the graphite heat exchanger is solved, and the risk when the leakage occurs is controlled in a small-range area.)
技术领域
本发明属于钢带酸洗技术领域，具体涉及一种钢带酸洗机组酸洗段的加热结构及其加热工艺。
背景技术
目前钢带在进入冷轧工序之前，一般需要先经过酸洗处理，因为钢带在潮湿环境里容易发生氧化，其表面有一层较厚的氧化膜，导致其成品变色较为明显，严重影响钢带产品的质量和美观，酸洗的主要目的是有效除去钢带表面的杂质。如果钢带酸洗不彻底，一方面直接导致制作过程中杂质压入钢带表面，影响冷轧产品的质量；另一方面对下道冷轧工序的轧辊粗糙度和乳化液寿命造成不利影响。因此作为冷轧的前道工序，酸洗工序至关重要。现有冷轧酸洗机组中，酸洗段普遍采用蒸汽作为热媒的加热方式，通过石墨换热器使酸洗液和蒸汽交换热量，实现加热酸洗液的目的。然而蒸汽系统启动、停车复杂，锅炉补水的水质要求高，换热后的冷凝水回收困难，且冷凝水系统复杂，冬季需要考虑管线防冻，获得高温蒸汽必须提高操作压力，使得设备维护和安全生产要求高。尽管蒸汽的传热效率高，但会有操作管理复杂和二次热源利用率低的问题，导致用户的综合生产成本较高。
因此本发明提供了一种采用人工合成导热油为热媒的钢带酸洗机组的加热工艺，通过换热器对导热油和酸洗液进行换热，来加热酸洗机组酸洗段的酸洗液，替代以蒸汽为热媒的加热方式，实现提高热量利用率和降低燃气消耗的目的。
发明内容
本发明的目的是克服现有技术中操作管理复杂和二次热源利用率低的问题。
为此，本发明提供了一种钢带酸洗机组酸洗段的加热结构，包括：一次导热油体系、二次导热油体系和酸洗液加压体系；其中所述一次导热油体系由供油口、供油管路Ⅰ、换热器Ⅰ、回油管路Ⅰ和回油口依次连接而成；所述二次导热油体系是由循环油泵、供油管路Ⅱ、换热器Ⅰ、换热管路、换热器Ⅱ、回油管路Ⅱ依次连接形成的闭式循环管路体系；在所述回油管路Ⅱ上延伸出一条连通管路，所述连通管路与所述供油口相连，且所述连通管路上设有阀门；所述酸洗液加压体系由通过管路依次连接的酸洗液入口、酸循环泵、换热器Ⅱ和喷射管组成。
具体的，上述供油管路Ⅰ上连接有分流式三通自动调节阀Ⅰ，且所述分流式三通自动调节阀Ⅰ与所述回油管路Ⅰ之间连接有管路；所述换热管路上靠近所述换热器Ⅰ处安装有温度传感器Ⅰ，与所述分流式三通自动调节阀Ⅰ组成温度自动调节回路。
具体的，上述换热管路上靠近所述换热器Ⅱ处连接有分流式三通自动调节阀Ⅱ，且所述分流式三通自动调节阀Ⅱ与所述回油管路Ⅱ之间连接有管路；所述喷射管与所述换热器Ⅱ之间的管路上安装有温度传感器Ⅱ，与所述分流式三通自动调节阀Ⅱ组成温度自动调节回路。
具体的，上述循环油泵的吸入口管路上设置有管道过滤器，排出口管路上设置有泄油管路。
具体的，上述回油管路Ⅱ上设置有膨胀罐，且所述膨胀罐上设有液位异常报警器。
具体的，上述膨胀罐为开式型式，且所述膨胀罐上有管道通向大气。
具体的，上述换热器Ⅰ为螺旋板换热器或列管换热器。
具体的，上述换热器Ⅱ为石墨换热器，且所述二次导热油体系供油温度≤180℃。
具体的，上述换热器Ⅱ为钽换热器，且所述二次导热油体系供油温度≤200℃。
本发明还提供了一种钢带酸洗机组酸洗段的加热工艺，包括以下步骤：
S1、制备如权利要求1-9中任意一项所述的钢带酸洗机组酸洗段的加热结构；
S2、首次使用时，打开供油口和连通管路上的阀门，使高温导热油进入二次导热油体系，直至二次导热油体系的循环管路和膨胀罐充满导热油，关闭连通管路上的阀门；酸洗生产时，酸洗液进入酸洗液加压体系，在换热器Ⅱ中与高温导热油进行循环换热，加热后的酸洗液在酸循环泵的作用下通过喷射管进入酸洗槽；降温后的导热油离开换热器Ⅱ，通过回油管路Ⅱ进入循环油泵；
S3、二次导热油系统充满后，关闭连通管路的阀门，使供油口提供的高温导热油仅通过供油管路Ⅰ进入一次导热油体系；二次导热油体系中留存的导热油通过循环油泵在二次导热油体系中进行闭式循环，并在换热器Ⅰ中与一次导热油循环体系中的高温导热油进行换热，之后通过循环油泵被输送至换热器Ⅱ，继续加热酸洗液；一次导热油体系中的高温导热油在换热器Ⅰ中降温后，通过回油管路Ⅰ和回油口离开一次导热油循环体系。
与现有技术相比，本发明具有以下优点和有益效果：
本发明提供的这种钢带酸洗机组酸洗段的加热结构采用二次导热油闭式循环与酸洗液换热的方式，充分循环利用换热后二次高温油的热量，解决了蒸汽换热后冷凝水热量浪费，且回收系统复杂的问题；由于充分回收了导热油的回油热量，只需要少量燃气加热来弥补换热的损失，和蒸汽加热相比，燃气使用量可节约至少50％以上；采用合成导热油作为热媒，提高了热媒的使用寿命，节约了传统蒸汽加热所需要定期给锅炉补充的高品质脱盐水，同时整个系统都在低压循环，操作维护都变得简单；采用一次导热油和二次导热油分开循环的工艺方案，解决了石墨换热器泄露可能产生的安全风险，使其泄露发生时的风险控制在一个小范围区域内。
以下将结合附图对本发明做进一步详细说明。
附图说明
图1是本发明的钢带酸洗机组酸洗段的加热结构的原理图。
附图标记：1、供油口；2、供油管路Ⅰ；3、分流式三通自动调节阀Ⅰ；4、回油管路Ⅰ；5、回油口；6、连通管路；7、阀门；8、循环油泵；9、供油管路Ⅱ；10、换热器Ⅰ；11、温度传感器Ⅰ；12、换热管路；13、分流式三通自动调节阀Ⅱ；14、回油管路Ⅱ；15、酸洗液入口；16、酸循环泵；17、换热器Ⅱ；18、温度传感器Ⅱ；19、膨胀罐；20、喷射管；21、酸洗槽。
具体实施方式
下面将结合实施例对本发明中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。尽管已经详细描述了本发明的代表性实施例，但是本发明所属技术领域的普通技术人员将理解，在不脱离本发明范围的情况下可以对本发明进行各种修改和改变。因此，本发明的范围不应局限于实施方案，而应由所附权利要求及其等同物来限定。
如图1所示，本发明提供了一种钢带酸洗机组酸洗段的加热结构，包括：一次导热油体系、二次导热油体系和酸洗液加压体系；其中所述一次导热油体系由供油口1、供油管路Ⅰ2、换热器Ⅰ10、回油管路Ⅰ4和回油口5依次连接而成；所述二次导热油体系是由循环油泵8、供油管路Ⅱ9、换热器Ⅰ10、换热管路12、换热器Ⅱ17、回油管路Ⅱ14依次连接形成的闭式循环管路体系；在所述回油管路Ⅱ14上延伸出一条连通管路6，所述连通管路6与所述供油口1相连，且所述连通管路6上设有阀门7；所述酸洗液加压体系由通过管路依次连接的酸洗液入口15、酸循环泵16、换热器Ⅱ17和喷射管20组成。加热结构工作时，打开阀门7，通过连通管路6首次进入二次导热油体系的导热油在换热器Ⅱ17中对进入酸洗液加压体系的低温酸洗液进行换热，被加热的酸洗液通过酸循环泵16和喷射管20进入酸洗槽21中清洗冷轧钢带；关闭阀门7，使供油口提供的高温导热油仅通过供油管路Ⅰ进入一次导热油体系；二次导热油体系中经换热后降温的导热油回油至换热器Ⅰ10中，被一次导热油体系中的高温导热油再度加热，通过循环油泵8将再度加热的导热油输送至换热器Ⅱ17，加热酸洗液加压体系后续泵入的酸洗液。由于二次导热油体系为闭式循环系统，使得导热油可在其中持续循环，以加热后续进入酸洗液加压体系的酸洗液；此外，当加热结构工作结束，需要排空检修的时候，可以打开阀门7，通过连通管路6将二次导热油体系内的导热油抽走后对管路进行检修。
导热油系统一般是以恒定流量进行循环，因此，在供油管路Ⅰ2上连接有分流式三通自动调节阀Ⅰ3，且所述分流式三通自动调节阀Ⅰ3与所述回油管路Ⅰ4之间连接有管路；所述换热管路12上靠近所述换热器Ⅰ10处安装有温度传感器Ⅰ11。换热后，根据温度传感器Ⅰ11反馈的温度，分流式三通自动调节阀Ⅰ3自动调整阀门的开度来调整通过换热器Ⅰ10的导热油量，不流经换热器Ⅰ10的导热油则通过分流式三通自动调节阀Ⅰ3与回油管路Ⅰ4之间连接的管路分流进入回油管路Ⅰ4，分流式三通自动调节阀Ⅰ3与温度传感器Ⅰ11组成温度自动调节回路，以调整一次导热油体系中流经换热器Ⅰ10的导热油量。同理，在换热管路12上靠近所述换热器Ⅱ17处连接分流式三通自动调节阀Ⅱ13，且所述分流式三通自动调节阀Ⅱ13与回油管路Ⅱ14之间连接有管路；在所述喷射管20与所述换热器Ⅱ17之间的管路上安装有温度传感器Ⅱ18，与所述分流式三通自动调节阀Ⅱ13组成温度自动调节回路，以调整二次导热油体系中流经换热器Ⅱ17的导热油量，来保持二次导热油供油温度的恒定。
进一步地，在循环油泵8的吸入口管路上设置管道过滤器以除去导热油中混入的杂质，在循环油泵8的排出口管路上设置泄油管路，以便于对二次导热油体系的油品进行分析取样。
为了稳定二次导热油体系内部压力，回油管路Ⅱ14上设置有膨胀罐19，所述膨胀罐19上设有液位异常报警器；优选的，所述膨胀罐为开式型式，上方有连通管道通向大气。当换热器Ⅱ17发生酸液泄漏时，膨胀罐会很快感受到液位变化，并发出液位异常报警，提醒操作人员检查维修换热器。
具体地，换热器Ⅰ10可以选用螺旋板换热器或列管换热器。换热器Ⅱ17可以选用石墨换热器或钽换热器，当换热器Ⅱ17为石墨换热器时，二次导热油体系的供油温度≤180℃；当换热器Ⅱ17为钽换热器，二次导热油体系供油温度≤200℃。
在细化的实施方式中，如图1所示，钢带酸洗机组酸洗段的加热结构包括两个酸洗液加压体系，从二次导热油体系的换热管路12中流出的导热油分流进入两台换热器Ⅱ17，为两个酸洗液加压体系中的酸洗液加热；从两台换热器Ⅱ17流出的导热油在回油管路Ⅱ14中合流后进行下一次循环，加热后的酸洗液被各自酸洗液加压体系内的酸循环泵16分别加压送至酸洗槽21的入口喷射管和出口喷射管，以清洗冷轧钢带。
为了更充分地循环利用换热后导热油的热量，可以在回油口5和供油口1之间设置管路，并在管路上安装加热装置，对回油后的导热油进行加热。此时只需要加热装置额外提供少量热量来弥补导热油在换热过程中的热损失，即可使导热油在一次导热油体系和二次导热油体系中进行闭式循环，实现酸洗液的持续加热，与蒸汽加热相比，燃气使用量可节约至少50％以上。
下面通过具体实施例对本发明的钢带酸洗机组酸洗段的加热结构的效果进行研究。
实施例1：
本实施例提供了一种钢带酸洗机组酸洗段的加热工艺，包括以下步骤：
S1、搭建如图1所示的包括两个酸洗液加压体系的钢带酸洗机组酸洗段加热结构；其中换热器Ⅰ10为螺旋板换热器，换热器Ⅱ17为石墨换热器，膨胀罐19为开式型式，且所述膨胀罐19上有管道通向大气；
S2、首次使用时，打开供油口1和连通管路6上的阀门7，使导热油进入二次导热油体系；酸洗液通过酸洗液入口15进入酸洗液加压体系，在石墨换热器中酸洗液与高温导热油进行换热，将酸洗液加热至80-85℃，加热后的酸洗液在酸循环泵16的作用下通过喷射管20进入酸洗槽21；温度降至约160℃的导热油离开石墨换热器，进入回油管路Ⅱ14；
S3、关闭连通管路6的阀门7，通过供油口1和供油管路Ⅰ2向一次导热油体系提供200-230℃的高温导热油；二次导热油体系中约160℃的导热油通过循环油泵8的作用在二次导热油体系中进行闭式循环，并在螺旋板换热器中被一次导热油循环体系中的高温导热油加热到170℃，之后通过循环油泵8被输送至石墨换热器，继续加热酸洗液；一次导热油体系中的高温导热油在螺旋板换热器中降温后，通过回油管路Ⅰ4和回油口5离开一次导热油循环体系。
综上所述，本发明提供的这种钢带酸洗机组酸洗段的加热结构采用二次导热油闭式循环与酸洗液换热的方式，充分循环利用换热后二次高温油的热量，解决了蒸汽换热后冷凝水热量浪费，且回收系统复杂的问题；由于充分回收了导热油的回油热量，只需要少量燃气加热来弥补换热的损失，和蒸汽加热相比，燃气使用量可节约至少50％以上；采用合成导热油作为热媒，提高了热媒的使用寿命，节约了传统蒸汽加热所需要定期给锅炉补充的高品质脱盐水，同时整个系统都在低压循环，操作维护都变得简单；采用一次导热油和二次导热油分开循环的工艺方案，解决了石墨换热器泄露可能产生的安全风险，使其泄露发生时的风险控制在一个小范围区域内。
以上例举仅仅是对本发明的举例说明，并不构成对本发明的保护范围的限制，凡是与本发明相同或相似的设计均属于本发明的保护范围之内。