1导言
目前技术条件支持下,热镀锌工艺被广泛应用于金属构件表面保护以及防腐加工过程当中,并在市政基础设施建设施工、轮船制造、家用电器制造、通信线路架设等行业领域中得到了相当广泛的应用。热镀锌工艺将经除锈处理后的构件完全浸入镀锌液中,使其表面能够形成一层镀锌层,以达到提高构件表面耐腐蚀性以及稳定性的目的。但热镀锌加工期间,酸洗、热浸润等多个环节均会产生大量工业废气,污染严重,如何对工业废气污染进行科学控制与再利用,一直以来备受业内人士的关注与重视。
2热镀锌工业废气污染源
传统意义上的热镀锌处理工艺中,多以盐酸作为清洗剂,不但清洗速度相对缓慢,同时还需要对镀锌槽进行加温,将温度控制在50.0℃左右,酸洗过程中还需要依赖于蒸汽锅炉装置提供热量支持,按照装卡、去油、热水洗、硫酸酸洗、热清洗、热镀锌、冷却、表面钝化、精加工的流程运行,整套反应过程中会产生大量的工业废气污染。具体而言,热镀锌工业废气污染源包括以下几个环节:一是在热镀锌去油以及酸洗环节中,去油环节所选用脱脂液为NaOH,在去除钢件表面附着油脂物质的同时,使镀锌层结合紧密度得到提升,在此期间会产生pH约为10的碱性废水,废气污染问题严重。而在酸洗过程当中,虽然应用硫酸溶液能够使参与反应的钢件表面锈蚀问题得到有效控制,但同时也会导致工业废气污染问题的产生。二是在热镀锌蒸汽锅炉装置供热环节中,燃煤锅炉标准工况设计容量为2th,正常运行期间烟气量为2300.0m3/h左右,受到锅炉装置自身容量以及工艺水平的限制,此环节中所排放气体污染物并未做净化处理,导致废气污染严重。三是在热镀锌环节中,燃料来源以燃煤为主,燃煤耗用量为2t/h左右,镀锌炉设计标准工况下气体颗粒污染物排放量约为78000m3/h,受到镀锌炉工作效率低下的影响,导致排放气体污染物中烟尘含量高,污染问题严重。
3常见的酸洗烟雾控制方法
对于酸洗烟雾的控制,可从抑制和净化两个角度同时进行。其中,化学抑制法和静电抑制法是从抑制出发,合理控制酸洗烟雾的排放量;吸附法和液体吸收法则是通过净化的机理降低酸洗烟雾含量。
3.1化学抑制法
化学抑制法的工作原理是通过在酸洗槽中加入适量的抑制剂,使酸洗槽内部的酸洗溶液和抑制剂充分反应,有效抑制产生酸雾的含量,进而实现抑制酸洗烟雾排放量的方法。酸性烟雾化学抑制剂的物理性质:显弱碱性、无毒无味、无腐蚀性的粉末状固体,其优势在于成本低,能够有效抑制酸洗烟雾的排放量;弊端在于化学抑制剂在加入过程中会引入化学物质,会对溶液造成污染,因而在热镀锌烟气排放酸雾控制中使用不太频繁。
3.2静电抑制法
静电抑制法的工作原理是在高压静电场的条件下有效抑制酸雾的产生及扩散。高压静电场是利用除雾设备中的阴极电晕线去施加一个显负性的高压静电,在阴极和阳极之间会形成一个高压电场,此时会在阴极产生电晕层,进入电晕层中的空气会发生雪崩式电离,最终生成电子。热镀锌构件产排出的酸性烟雾随着气流进入电场,会和电场中的电子发生碰撞并使其带电,并随着静电场从阴极流向阳极,大量聚集在阳极的酸雾形成酸液膜,流入到酸液槽,最终实现高效消除酸雾含量的目的。该方法的优势在于去除酸雾的效率高,不足之处在于需要投资的成本较高。
3.3吸附法
吸附法的工作原理是使用强吸附性能的吸附剂对酸雾实施吸附操作,有效降低酸雾浓度,进而使得酸雾含量符合排放标准。吸附法经常在浓度较低酸雾里使用,在吸附法治理酸雾操作过程中,使用流程为:首先安装集气罩在酸洗槽的两端及侧边,目的在于更好地收集酸雾气体,收集到的酸雾气体通过吸附净化装置进行深层净化,待到酸雾气体浓度达到排放标准之后即可经由引风机到排气筒,最终送入大气。
3.4液体吸收法
液体吸收法通常分为水洗法和碱液吸收法两种类型,其中,碱液吸收法中使用最多的溶液有氢氧化钠溶液(NaOH溶液)、碳酸钠溶液(NaCO3溶液)和氨水(NH3•H2O),碱液吸收法治理酸雾的管理其实就是一个酸碱中和反应,利用碱液的碱性和酸雾的酸洗进行充分反应,最终降低酸雾的浓度,实现控制酸雾的目的。除了以上类型之外,部分企业还会利用氧化还原反应进行酸雾治理,该过程常见的还原剂有NaOH、NaCO3和Na2O。液体吸收法的具体工作流程为:首先在酸洗槽的两段和侧边安装集气罩,之后将集气罩收集到的酸雾气体依次经由喷淋塔、填料塔装置后,与吸收液充分反应,反应后的净化酸雾气体顺着引风机和排气筒设备之后送入大气。
4优化热镀锌酸雾控制及治理方法的要点
4.1完善酸雾的控制系统
对酸雾体系进行改造前,要对工厂设备和实际情况进行全面勘察,在不断试验和分析中总结经验,优化酸雾控制的方式,提升酸雾控制的水平,对应设计出合理的酸雾控制体现。由于原有的酸雾处理工厂不能完全封闭,会使得产生的酸雾气体未经净化直接排放空气,污染环境。基于此,在保障酸雾控制方式简便、酸雾处理效率高和酸雾技术水平高超的基础上,在酸洗槽设立一个移动式封闭罩,在封闭罩内部完成酸雾净化操作。详细的改进方案总结为两点,一是之前的酸洗槽都是分别控制和收集酸雾的,改进之后的设备可多个酸洗槽共同一个移动罩去收集酸雾气体,既省时又方便。二是把原有设备的侧边吸风改为顶部吸风,大大节约了使用空间,加大了一次收集酸雾的含量,加快了酸雾净化治理效率。
4.2优化后的酸雾控制体系特点
优化后的酸雾控制体系,其优势主要体现在以下方面:一是改进后的酸雾体系,将原来单个酸洗槽进行独立控制的系统改成一个共用系统,既方便又省时,有效降低了投资成本,同时还满足了相关企业要求的局部排风设计理念。若后期酸雾控制体系出现局部问题时,也便于工作人员维修。二是移动式封闭罩收集到酸雾气体的含量大幅高于之前单个控制体系收集酸雾量,同时依旧能够实现高效净化酸雾的目的。三是在移动式封闭罩顶部设置吸风设备,会大大减小酸雾气体的扩散范围,更利于酸雾气体的排放及收集。四是改进后的设备在实际工作时,只需要开启一个酸雾罩开关,有效降低了机械效率。
5结论
综上所述,热镀锌金属构件是目前建筑生产中必不可少的一种新型材料,但是由于其在工作过程中会释放大量酸雾气体,对环境保护造成威胁。为此,本文以常见酸雾治理方式入手,总结经验和不断分析,最终研制出来新型酸雾体系,该体系一方面能够有效净化酸雾气体,另一方面提升了工作效率及质量,值得被推广使用。
参考文献:
[1]周晟.热镀锌过热水系统优化改进[J].科技风,2011(14):225.
[2]李九岭,汪晓林,郑洪道.带钢热镀锌线生产成本的控制[J].轧钢,2007(06):58-61.
[3]汤兵,白雪梅,蔡斌,朱又春.热镀锌过程污染综合防治改造工程实践[J].环境工程,2007(04):81-83+5-6.
[4]王学仙,刘芝勇,孙德义.热镀锌合金电炉的烟气治理[J].有色矿冶,2007(03):40-42+25.
[5]夏德宏,王立波,吴祥宇,张省现,张刚,郭梁.热镀锌炉应用热辐射强化剂的节能技术[J].工业炉,2005(04):34-36.
[6]袁进超.空燃比动态优化控制在热镀锌连续退火炉中的应用[J].河北冶金,2005(02):56-58+26.