自动酸洗生产线设计方案.docx
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自动酸洗生产线设计方案
自动酸洗生产线
设
计
方
案
一．技术要素
1.酸洗区域规划：
长X宽=36X11米
2.酸洗酸液:
氢氟酸+硝酸
3.酸洗工艺：
酸洗→电解式清洗→冲洗→钝化→冲洗（整个过程由自动天车控制实现自动化。
）
4.年酸洗量：
15万吨
5.年额定工作时间：
7000小时
6.盘卷展单卷展开尺寸：
Φ1300X1900mm
7.单卷质量：
1T
8.酸洗要求：
单槽2卷
9.单卷酸洗时间：
15min
10.设备环保和安全要求：
（1）酸洗线产生酸雾需通过酸雾吸抽装置吸收处理；（酸雾吸收塔采用现有装置）
（2）酸洗槽配备溢流道，严格控制槽内液面高度，防止液体溢出；
11.废酸液及含酸废水处理要求：
（3）废酸：
实现在线过滤回收，设计量为2T/H
（4）酸洗废水：
设计量200m3∕D，含酸废水需经中和沉淀过滤处理后循环利用。
12.酸洗地面防腐处理要求：
（5）酸洗设备区域，新酸区域，废水水池及相关地面需做四布五油环氧防腐处理，以达到有效的防酸防渗效果。
二．酸洗线设计规划
1.总体规划
为实现上述工艺，产能，环保，安全等设计要求，综合考虑场地等客观因素，现酸洗车间设计规划需包含如下九个部分：
（1）酸洗槽线；
（2）全自动投料系统（自动行车）；
（3）酸液在线循环过滤系统；
（4）废酸在线回收系统；
（5）酸洗废水处理系统；
（6）酸雾处理系统；（利用原有酸雾吸收塔）；
（7）新酸储存及调配系统（利用原有酸罐）；
（8）酸液分析检测系统；
（9）酸洗区域基础、基础防腐处理及控制室。
2.酸洗线规划
综合考虑产能及场地因素，酸洗槽设计尺寸为:
长X宽X深=单槽放2卷钢卷）
年酸洗量/年工作时间=150000T/7000H=22T/H
单槽质量：
2T
单卷酸洗时间：
15min
可计算出：
理论需要酸洗槽数量=22/2/4=3只，考虑设备酸洗时间的不稳定性、设备检修、钝化冲洗耗时等因素，规划酸洗线设备配置如下：
序号
设备名称
数量
材质
厚度
溶液
时间
1
酸洗槽
4
PP
25mm
HNO3;HF
15min
2
钝化槽
2
PP
25mm
HNO3;HF
5min
3
清洗槽
2
PP
25mm
清水（电解式）
1min
4
冲洗槽
4
PP
25mm
清水（自动冲洗）
10min
5
合计数量
12
6
说明
酸洗线配置自动行车2台，30m3酸液调配槽1只
详见图1：
酸洗线规划图
图1：
酸洗线总体规划图
图2：
酸洗线控制时序图
三．设备与工艺说明
1.酸洗槽线
酸洗槽数量4只
规格：
长X宽X深=5000X1500X2000mm
材质：
型钢+PP/25mm
制造工艺：
酸洗槽内框采用25mm聚丙烯（PP）板制作，外部100X50矩形方管加强结构框架，矩形管外包10mmPP板防腐防护，整个设备结构强度大，耐酸和耐撞击性能优良，使用寿命高；
辅助配置：
1）酸洗槽两侧带槽边吸风道,与主吸风管道相连接，吸收酸洗过程中产生的酸雾，减少酸雾溢出量。
2）酸洗槽吊具支座带有凸轮弹簧组合振动机构，通过酸液的循环流动和吊具带动不锈钢盘元的振动来提高酸洗效果，确保不因盘卷紧密接触而产生酸洗死角。
（见附图）
图4：
酸洗槽结构图
图4：
凸轮弹簧组合振动机构
钝化槽数量2只
规格：
长X宽X深=5000X1500X2000mm
材质：
型钢+PP/25mm（制造工艺与酸洗槽相同）
电解式清洗槽数量2只
规格：
长X宽X深=5000X1500X2000mm
材质：
型钢+PP/25mm（制造工艺与酸洗槽相同）
辅助配置：
电解清洗机构
机构组成：
直流电源开关、整流器、阳极杆、不锈钢阳极片、阴极连接件等设备组成。
作用：
通过电物理方式快速剥离盘卷上酸洗后残存的氧化皮及污渍，大大减少冲洗时间和难度，提高盘卷表面质量。
电解式清洗槽结构图
自动冲洗槽数量4只
规格：
长X宽X深=5000X1600X2000mm
材质：
型钢+PP/25mm（制造工艺与酸洗槽相同）
辅助配置：
1）冲洗槽带自动盖板，防止冲洗过程中冲洗水飞溅。
2）冲洗槽四周布置高压喷嘴，外部安装高压冲洗泵，对置于冲洗槽内的不锈钢盘卷自动冲洗
3）冲洗槽带有自动梳理机构，冲洗过程中对盘卷的拨动，提高冲洗质量
4）冲洗槽内安装伸缩式冲洗喷嘴，能伸入盘卷内部对盘卷进行冲洗
自动冲洗槽结构图
2.自动投料系统（自动天车）
自动天车数量：
2台
材质：
型钢+环氧防腐处理
带自动定位控制系统
实现酸洗过程全自动投料，转移。
上下料小车数量：
2台
车体由甲方提供，乙方负责在车体上安装吊具固定支架。
C型吊具数量：
18只
材质：
型钢+表面忖塑
控制流程说明：
系统每个槽体均配备定位感应模块，由PLC系统对槽体进行编号与控制，根据酸洗流程和酸洗时间设置控制程序，实现酸洗过程的自动化。
全流程如下：
表1：
酸洗控制工艺表
流程
控制步骤
备注
1
酸洗物料由上料小车运输至酸洗上料区域，挂上吊具
2
系统控制1#自动行车接料，投入空置酸洗槽，设定时间进行酸洗
手自动选择
3
酸洗时间到后系统控制2#自动行车提料，投入清洗槽漂洗表面残酸后投入钝化槽进行钝化，设定钝化时间
手自动选择
4
钝化时间到后系统控制2#自动行车提料，投入冲洗槽进行自动冲洗
手自动选择
5
冲洗完成后系统控制2#自动行车提料，放至出料小车，物料转移至打包工位
手自动选择
图4：
系统控制界面
图5：
自动行车/上下料小车
3.酸液循环过滤系统（酸洗槽和钝化槽共计6套）
通过对酸液连续不断的循环过滤，分离酸洗过程中产生的氧化皮，减少酸洗槽内氧化皮的淤积，提高酸洗效率和酸洗效果。
如图：
图5：
酸液循环过滤系统图
工艺流程说明：
酸洗槽内的酸液由耐腐蚀化工泵抽出，进入耐腐蚀过滤机进行过滤，除去氧化皮后澄清酸液回流至酸洗槽，如此不断循环，保持酸洗槽内酸液的洁净度，能极大的减缓氧化皮在酸洗槽内的淤积速度，降低酸洗槽清理频率和清理工作量。
过滤机过滤饱和后由压缩空气将滤芯上附着的氧化皮振落，底部排出。
整个过程自动化程度高。
主要设备参数（单套）
（1）耐酸泵数量：
2台（一用一备）
型号：
KB-40022H
材质：
PVDF
品牌：
台湾KUOBAO
（2）耐腐蚀过滤机数量：
1台
型号：
PHQ-10
材质：
高分子PE
过滤量：
15m3/h
品牌：
ORF
（3）管路与反冲洗系统数量：
1台
型号：
DN40
材质：
PPH
品牌：
台塑台炜
4.废酸在线回收系统（2套）
酸洗槽内的酸液通过不断的循环流动进入酸液调配槽，由耐酸泵压送至过滤器，进一步去除杂质，出水进入缓冲箱，再经泵压送入离子交换树脂吸收罐，金属盐排出离子交换树脂吸收罐，经离子交换树脂吸收罐吸附的游离酸再用纯水脱附树脂床上的游离酸，生成的再生酸再回用于生产工艺中用作酸洗
图5：
废酸回收系统原理图
设计技术参数（混酸）
表2：
混酸废酸液技术参数表
技术项目
技术参数
酸洗废酸浓度
硝酸10-15%；氢氟酸3-5%；Metal40g/L
废酸处理量
1T/h
游离酸回收率
>75%（废酸游离酸浓度为8-20%）
金属去除量
>24kg/hr（以进料金属浓度40g/l计算，随金属浓度而正变动）
适用原料
氢氟酸，硫酸，硝酸等含盐澄清溶液，温度10-40℃，不可含强氧化剂或有害离子交换树脂之成分（如氯气、敖合剂等）
材质
材料材质：
FRP/PVC/PP；泵、控制阀材质:
PVC/PP/PTFE；架台：
不锈钢
操作方式
废酸回收主设备现场全自动控制
离子交换树脂在线回收废酸液特点
（1）能连续去除金属离子，补充浓酸，可保证酸洗槽内酸浓度，提高酸洗速度，保证产品质量。
（2）全自动控制,减少工作量及酸用量。
（3）减少酸洗废水处理的碱用量和污泥产生量。
（4）日常运营成本低廉，每吨废酸处理仅消耗一吨纯水和一度电
离子交换树脂废酸回收系统主要设备参数（单套）
（1）废酸提升泵数量：
1台
型号：
KB-40011H
流量：
110L/min
扬程：
18m
材质：
PVDF
品牌：
台湾KUOBAO
（2）过滤系统数量：
1套
型号：
SB-4012
过滤量：
2m3/h
滤芯材质：
高分子烧结
品牌：
无锡天豪
（3）中间酸箱数量：
4台
型号：
PE-1000L
材质：
PE
品牌：
无锡伟龙
（4）中间水箱数量：
4台
型号：
PE-1000L
材质：
PE
品牌：
无锡伟龙
（6）离子交换树脂酸回收主设备数量：
1套
含：
离子交换树脂塔及内部组件
进酸控制组件
软水控制组件
精密过滤器
型钢平台
内置泵及阀门管路
过酸量：
1000L/h
主材材质：
PP/PVDF
生产商：
无锡天豪
（7）软水系统数量：
1套
过水量：
2000L/h
材质：
玻璃钢
生产商：
无锡天豪
（8）控制系统系统数量：
2套
PLC自动化控制
电气：
施耐德
制造商：
无锡天豪
图6：
废酸回收再生系统
5.酸洗废水处理系统
设计工艺
（1）水量：
考虑处理余量，设计处理水量Q=200T/D。
（由于15万吨产能规划，乙方实际设计废水处理战水处理能力达300T/D）
（2）原水水质：
该酸性废水为酸洗后的冲洗废水和部分废酸液，废水中含Mn、Ni、Cr、Fe2+、Fe3+离子等，显酸性。
参考同类企业水质状况如下：
项目
PH
COD
SS
色度
氟化物
总镍
总铬
总锰
出水水质
（3）根据建设方要求，酸洗废水处理后达到《国家污水综合排放标准》GB9878-1996后回用于生产用水，主要水质指标如下：
项目
PH
COD
SS
色度
氟化物
总镍
总铬
总锰
出水水质
工艺流程
该废水属于酸洗后的清洗废水及部分废酸液。
对于此类废水，国内外广泛采用中和，絮凝沉淀，化学沉淀等多种物化处理工艺，综合处理以达到排放标准的要求。
根据废水的实际情况，结合本公司多年的工程实践经验，采用预曝气，分段调节pH，絮凝沉淀后加过滤的工艺流程。
图2：
酸性废水处理工艺流程图
工艺流程说明：
来自不锈钢酸洗工段的冲洗废水及废酸液通过耐腐蚀管道汇集到隔油池和调节池水池。
调节池除对废水起汇集和储存作用外，还可以除去废水中的粗大粒子和去除浮油，并通过曝气使废水水质水量保持均衡。
废水经过调节池的均质均量后由调节池提升泵输送到一级曝气中和池，在该池投加液碱、石灰，调节PH，并采用机械搅拌+空气搅拌，出水进入二级曝气絮凝池，采用机械搅拌+空气搅拌，使各种重金属离子产生氢氧化物，并投加PAM助凝剂，加强混凝效果。
出水进入斜管沉淀池1进行泥水分离，出水自流入PH调节池、曝气絮凝池，同时投加PAM，经斜管沉淀池2沉淀后，出水自流入中间水池，通过中间水池提升泵进入石英砂过滤器过滤颗粒物等杂质，出水进入回用水池。
沉淀污泥排入污泥浓缩池。
酸洗废水处理过程中产生的污泥由污泥阀控制排入污泥浓缩池，经过浓缩后，由污泥泵打到板框压滤机进行脱水处理，使泥饼脱水率达到80%左右后外运处置。
板框压滤机采用平台架设，底部安装污泥斗，在压滤机运行完成后直接将运泥小车停放于泥斗下，污泥自动掉落入小车后外运，洁净方便。
整个流程由PLC实现手自一体控制。
图7：
酸性废水处理工程结构与流程图
图8：
酸性废水处理工程结构布局图
运行费用估算
酸洗废水经处理后达到回用或国家规定排放标准所需的费用如下表（以废水处理设施每天处理废水量200m3计算）
表4：
设备运行费用估算表
序号
名称
用量
单价
费用（元）
备注
1
电费
300度/天
元/度
210
耗电量约度/m3废水
2
液碱
40kg
元/kg
36
添加量约m3废水
3
石灰
400kg
元/kg
160
添加量约2kg/m3废水
5
PAM（固体）
2kg
24元/kg
48
添加量约m3废水
6
合计
454
折合成处理每吨废水所需的费用为454元/天÷200m3/d=元/m3废水。
土建部分及说明
表5：
废水/废酸处理站土建规格表
序号
名称
规格（mm）
单位
数量
结构类型
1
废水集水池
11000X6000X4500
座
1
+FRP地下式
有效集水容积：
280立方
2
石灰池
2500X2500X3000
座
2
+地下式
3
污泥浓缩池
6000X3000X4500
座
1
+地下式
4
中间水池
6000X3000X4000
座
1
+半地下式
5
回用水池
6000X6000X4000
座
1
+半地下式
6
曝气中和反应池
3500X2500X3000
座
2
+FRP地上式
7
斜管沉淀池
70000X3500X4500
座
2
+地上式
8
PH调节池，
曝气絮凝池
3500X2500X3000
座
2
+地上式
注：
无锡天豪提供完善的土建结构及配筋图，甲方择优选择土建施工单位进行施工。
其中隔油池、废酸池、调节池、反应池在土建完工后需做FRP环氧防腐处理。
主要设备参数
（1）耐腐废液提升泵KB-50032H数量：
2台（一用一备）
流量：
390L/min
扬程：
20m
功率：
3HP
品牌：
台湾KUOBAO
（2）曝气风机数量：
1台
型号：
HC-60S
曝气量：
cm2
功率：
品牌：
泰兴恒晟
（3）超声波液位计数量：
1台
型号：
YL3000
量程：
5m
品牌：
杭州烨立
（4）PH控制仪数量：
2只
型号：
PC-350
品牌：
上海澜尔
（5）反应池搅拌机数量：
2台
型号：
Ⅱ
材质：
轴浆忖塑
功率：
品牌：
无锡大唐
（6）石灰池搅拌机数量：
2台
型号：
Ⅱ
材质：
轴浆忖塑
功率：
品牌：
无锡大唐
（7）石灰泵数量：
2台（一用一备）
型号：
WQB12-10
流量：
12m3/h
扬程：
10m
功率：
品牌：
上海连成
（8）斜管蜂窝填料数量：
50㎡
型号：
Φ50
材质：
PP
品牌：
无锡天豪
（9）涡轮排泥碟阀数量：
4只
型号：
Φ90
品牌：
江苏博纳斯
（10）液碱加药桶数量：
1只
型号：
PE-1000L
材质：
PE
品牌：
无锡伟龙
（11）液碱加药泵数量：
1台
型号：
GM120
流量：
120L/H
材质：
PVC
品牌：
LIGAO
（12）PAC加药桶数量：
1只
型号：
PE-1000L
材质：
PE
品牌：
无锡伟龙
（13）氯化钙加药泵数量：
1台
型号：
GM120
流量：
120L/H
材质：
PVC
品牌：
LIGAO
（14）絮凝剂加药桶数量：
1只
型号：
PE-1000L
材质：
PE
品牌：
无锡伟龙
（15）絮凝剂加药泵数量：
1台
型号：
GM100
流量：
120L/H
材质：
PVC
品牌：
LIGAO
（16）中间水泵数量：
2台（一用一备）
型号：
SLW-50
流量：
18m3/h
扬程：
24m
功率：
3KW
品牌：
上海连成
（17）石英砂过滤器数量：
1只
规格：
Φ1500X2500mm
过滤量：
18m3/h
配石英砂填料
品牌：
无锡天豪
（18）污泥泵数量：
1台（一用一备）
型号：
80TFJ-65
流量：
24m3/h
扬程：
45m
功率：
品牌：
无锡耐尔
（19）板框压滤机数量：
1台
型号：
XMY80/1000
压滤面积：
80㎡
品牌:
上海琅东
（20）电气控制系统数量：
1套
PLC自动化控制
电气：
施耐德
制造商：
无锡天豪
（21）管路阀门数量：
1套
品牌：
台塑华亚
项目现场案例
图例1：
废液池/耐酸泵/管路
图例2：
废液池/管路液位控制
图例5：
石英砂过滤器/回用水池
图例6：
废水处理站鸟瞰
图例7：
隔油池/调节池/中间池/回用池/石英砂过滤器
图例8：
自动加药反应系统
图例9：
曝气加药反应池
图例10：
污泥浓缩池
图例11：
污泥处理间/板框压滤机/工作平台/控制界面
6.酸雾处理系统
项目废气主要为酸洗过程产生的酸雾气体，含有HF和NOX污染物。
整条酸洗线采用有机玻璃密闭式结构来收集酸性产生酸雾，并辅以酸洗槽边吸风模式吸收酸雾，由耐腐蚀离心风机抽入酸雾洗涤塔进行处理。
酸雾气体收集后经“碱液喷淋+H2O2氧化+碱液喷淋”组合工艺吸收HF和NOX，处理后由20m高排气筒达标排放。
（1）酸雾废气处理工艺及技术参数
项目酸雾废气采用碱液喷淋吸收处理方法，酸雾吸收塔工作原理是将收集的酸雾废气通过喷淋4％左右的NaOH溶液，与酸雾进行逆向接触达到吸收净化目的，吸收液通过泵打入调节池进行后续处理。
酸雾处理流程如下：
酸雾→风机抽入（主副）吸收塔→碱液一级喷淋→双氧水氧化→碱液三级喷淋→除雾器除雾→烟囱排放
酸雾吸收塔工作原理如下：
通过泵将配好的碱液送往塔顶向下喷淋，碱液与风机抽吸上来的酸雾发生反应，如此则氮氧化物等酸性气体得到吸收，以液态的形式从塔底部流出，洁净的空气则通过塔顶除雾后排放。
因为氮氧化物中的一氧化氮不容易被碱液吸收，故在喷淋塔中间设置氧化层，通过喷淋低浓度的H2O2，释放O2（在标准状况下1mL30%的过氧化氢溶液加热完全分解会得到100mL氧），起到氧化NO的作用，提高氮氧化物的吸收效率。
具体反应如下：
2NO+O2+2NaOH=NaNO3+NaNO2+H2O
（2）酸雾处理塔利用原有设备，由乙方负责对原酸雾吸收塔进行改造，并安装吸风管道；
（3）设备安装位置初步考虑为车间东墙端花坛（见规划图）
7.新酸储存及调配系统
新酸储存及配酸系统设计主要包含新酸储存，配酸及酸液计量三部分，其流程关系如图
流程说明：
（4）新酸由槽罐车运输进厂区后放入新酸储罐储存；
（5）新酸储罐利用原有储罐，安装与酸洗车间外花坛位置，高位安装，利用酸液自流进行加酸。
（6）酸洗配酸时，先通过电磁流量计设定，输入定量清水进入酸洗酸液调配槽，再输入定量硝酸和氢氟酸（由级精度电磁流量计控制），完成配酸过程。
配酸完成后再由配酸泵抽入指定酸洗槽。
主要技术参数及设备
表18：
新酸配酸系统设备参数
序号
名称
规格
数量
单位
材质
1
硝酸储罐
原有
2
氢氟酸储罐
原有
4
耐腐蚀电磁流量计
精度级
2
台
上海光华
5
清水流量控制仪
精度级
1
台
上海光华
6
管路系统
材质：
PPH/铝制
1
批
台塑台玮
7
控制系统
1
套
无锡天豪
现场图片展示
图例：
新酸泵/管路/洗眼装置
8.酸液分析检测系统
通过定期对酸洗槽酸液的分析检测，实时在线控制酸洗酸液浓度和铁离子含量，保持酸洗效果的最大化。
设备采用欧洲进口全自动酸液分析仪，操作简便，测量准确度高，能在5分钟内分析出取样酸液内HNO3/HF/Fe指标浓度，给出数据报告，指导新酸的添加量，保持酸洗效果最大化。
图10：
酸液检测/添加流程图
9.酸洗间地面防腐及控制室
为满足行车起吊高度要求，整个酸洗区域设计为地埋式，基础高度为米，酸洗区域整体做四布五油环氧防腐处理，以达有效防酸防渗效果（乙方出技术要求，甲方择优选择单位施工）。
酸洗线控制室采用三面玻璃结构，以利于在线观察整个酸洗过程，及时处理现场问题。
（乙方出技术要求和设计规划，甲方择优选择单位施工）
四．酸洗工程布局与建筑物结构
1.平面布置
该工程的平面布置满足设计规范对各处理构筑物平面布置的要求，处理构筑物尽量按照处理工艺流程来布置，同时考虑到二次污染的防止问题。
根据工艺要求尽量采用合建，以减少占地面积。
2.管线布置
酸洗系统整体管路有限设计管线沟布局，特殊部分采用桥架布局和地面直接铺设。
管线布置考虑到检修时，其他构筑物能继续运行，并设计有必要的跨越管道。
3.建筑结构
结构设计所设计的规范主要有：
（1）GBJ9-87建筑结构荷载规范
（2）GBJ11-89建筑抗震设计规范及1993年局部修订
（3）GBJ7-89建筑地基基础设计规范
（4）GBJ3-88砌体结构设计规范
（5）GNJ10-89混凝土结构设计规范及1993年局部修订
（6）GBJ17-88钢结构设计规范
设计荷载
（1）所有与水池水体中的荷载按实际水位按实取值。
（2）结构荷载按建筑物材料容重计算，按实取值。
（3）钢筋混凝土水池的混凝土强度等级C30，抗渗等级。
五．电气控制设计说明
1.本工程设计范围为工程中所有设备的电力及自控仪表，照明系统由业主根据现场情况另行安装。
2.本工程电力负荷等级为三级，在控制室内设置低压配电箱，对各用电设备采用放射式供电，采用三相四线电压为380伏。
3.本工程电气采用保护接零系统，各动力设备的金属外壳、等均需保证可靠接地。
4.本工程的动力控制柜至各用电设备地电缆根据现场实际情况分为电缆沟，桥架及穿线管敷设。
5.用电设备电动机都通过熔断器、断路器、接触器、热断电器等有关控制按钮等元器件加以保护控制。
6.手自动控制系统
酸洗控制系统由工控机在控制室实现集中监控，各分系统均设置现场控制箱以便独立控制。
六．设备运行酸洗成本估算
以日酸洗量480吨核算，吨钢酸洗成本估算如下：
表4：
酸洗成本估算表
序号
成本项
消耗项
参数
日消耗
费用（元）
1
酸洗
用电
装机功率：
180KW
用电系数为
1728度
1728
硝酸
浓度98%
7吨
21000
氢氟酸
浓度55%
1吨
4500
自来水
200吨
400
2
酸雾处理
用电
装机功率：
50KW
用电系数为
960
960
药品
液碱/双氧水
100
3
废酸水处理
处理量
元/吨废水
200T
454
4
合计
32142
5
吨钢酸洗成本=29142/480=元（不含人工费）
备注：
使用酸液回收设备后，酸液添加后续费用会有所降低
七．项目水电风气TOP点要求
1、自来水
DN50（2寸）管路至酸洗线区域1米以内，安装总阀，预留法兰接口，接口高度为地面以上1m
2、无油干燥压缩空气
DN40（寸）管路至酸洗线区域1米以内，安装总阀，预留法兰接口,接口高度为地面以上1m
3、压力：
蒸汽
蒸汽管路至酸洗区域1
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