一种热镀锌生产线保护气的尾气回收工艺及装置的制造方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及镀锌生产领域，尤其涉及一种热镀锌生产线保护气的尾气回收工艺及
目.0
【背景技术】
[0002]热镀锌又称之为热浸锌或热浸镀锌，是一种有效的金属防腐方式，也是当今世界上应用最广泛、性能价格比最优的钢材表面处理方法。热镀锌技术对钢铁的减蚀延寿、节能节材起着不可估量和不可替代的作用，使得热镀锌钢铁在输电线路铁塔、通讯铁塔、市政照明、电气化铁路、交通、造船、建筑等行业有着十分广泛的应用。据统计，全世界每年锌产量的40%用于热镀锌，而热镀锌同时也是传统的高能源消耗行业，随着我国工业化的不断推进，能源供应的日益紧张和公众环保意识的逐渐增强，促使节能减排成为热镀锌行业的必然发展趋势。
[0003]目前，国内现有的连续热镀锌生产线多使用氨分解制气(含75%的氢气和25%的氨气)同时作为还原气和保护气，虽然理论上热镀锌生产线只需< 5%的氢气即可实现镀锌，但在实际生产中，如果氢气浓度太低则会影响镀锌效果，造成漏渡，所以基本上保护气中的氢气浓度都是在30 %以上。对于使用后的保护气，由于其中仍含有高浓度的氢气，而氢气又是一种极易燃烧的气体，因此，现有技术通常是将其直接放空燃烧，或者与前一级煅烧带钢所使用的天然气一起燃烧，但上述处理方式不仅造成了资源的大量浪费，并且使用后的气体中裹挟有粉尘等颗粒物，在燃烧时还可能会产生结焦而导致燃烧炉堵塞，排放到空气中也会造成环境污染。另外，现有的热镀锌生产线没有设置压力保障系统，导致整个工艺及设备的安全性能低、稳定性差。因此，在这种情况下就迫切需要对热镀锌生产线上使用后的保护气进行优化处理，以克服现有技术所存在的上述缺陷。
【发明内容】
[0004]本发明解决的技术问题在于克服现有技术中的热镀锌生产线所存在的资源利用率低及污染环境的缺陷，进而提供一种节能环保的热镀锌生产线保护气的尾气回收工艺及
目.ο
[0005]本发明解决的另一个技术问题在于克服现有技术中的热镀锌生产线所存在的保护气压力不稳定的缺陷，进而提供一种能保证整个生产线稳定性好的热镀锌生产线保护气的尾气回收工艺及装置。
[0006]为此，本发明实现上述目的的技术方案为:
[0007]一种热镀锌生产线保护气的尾气回收工艺，包括如下步骤:
[0008](I)对热镀锌生产线保护气的尾气进行降压处理，使其压力达到P1，所述Pl的值大于大气压力；
[0009](2)对步骤(I)降压后的尾气进行气固分离，收集气相；
[0010](3)将步骤⑵得到的气相冷却至10-30 °C ；
[0011](4)对步骤(3)冷却后的气相进行升压处理；
[0012](5)对步骤(4)升压后的气相进行脱氧处理；
[0013](6)对步骤(5)脱氧后的气相进行干燥处理，得产品气，所述产品气的压力为P2，且 P2-P1 = 2-30KPa。
[0014]优选地，步骤⑴中，所述Pl与大气压力之间的差值为0.0l-1KPa ；
[0015]步骤(2)中，所述尾气以10-30米/秒的速度进入旋风分离器中进行气固分离；
[0016]步骤(5)中，采用以钯为活性组分的脱氧剂在80_120°C、体积空速为5000h 1的条件下对所述气相进行脱氧处理；
[0017]步骤(6)中，以分子筛为干燥剂，在10-35°C、体积空速为100h 1的条件下对所述气相进行干燥处理。
[0018]还包括将步骤(3)冷却后的气相进一步降温至2_15°C，以完全除去所述气相中的固体物质和饱和水蒸气。
[0019]将冷却后的气相或者进一步降温后的气相与氢气混合，直至混合气体中氢气的体积含量为20-70%。
[0020]将升压后的气相加热至60_120°C，再将加热后的气相进行所述脱氧处理，并将脱氧后的气相降温至25-35 °C。
[0021]还包含将所述产品气用作保护气进一步循环至热镀锌生产线中，所述产品气的露点为-70°C，所述产品气中氢气的纯度为15-60%、氧气的体积含量不大于lppm。
[0022]一种基于上述工艺的热镀锌生产线保护气的尾气回收装置，包括:
[0023]气固分离器，其进料口与热镀锌生产线保护气的尾气出口为非密封连接；
[0024]与所述气固分离器的出气口连接设置的第一冷却器；
[0025]用于将尾气出口压力调整为第一压力的第一风机，所述第一风机与所述第一冷却器的出气口相连接；
[0026]与所述第一风机的出口连接设置的第二风机，所述第二风机将所述尾气的压力调整为大于所述第一压力；
[0027]脱氧器，与所述第二风机连通设置；及
[0028]与所述脱氧器相连接的干燥装置。
[0029]所述干燥装置的出气口与热镀锌生产线保护气的进口连通设置。
[0030]所述尾气回收装置还包括:
[0031]汽水分离器，设置在所述第一冷却器与所述第一风机之间；
[0032]补氢系统，其包括第一缓冲罐、及分别与所述第一缓冲罐连通设置的放空管道和进氢管道，所述第一缓冲罐设置在所述第一风机与所述第二风机之间；所述放空管道的另一端连接设置有阻火器，
[0033]第二缓冲罐，与所述第二风机的出气口连通设置；
[0034]加热器，设置在所述第二缓冲罐与所述脱氧器之间；以及
[0035]第二冷却器，设置在所述脱氧器与所述干燥装置之间。
[0036]进一步设置有检测系统，所述检测系统包括依次连接的第三缓冲罐、氢气纯度仪、微氧仪、及露点仪，所述第三缓冲罐与所述干燥装置的出气口相连接，所述露点仪与所述热镀锌生产线保护气的进口连通设置。
[0037]本发明提供的热镀锌生产线保护气的尾气回收工艺，首次采用开放式的回收方式，将热镀锌生产线保护气尾气的出口压力降低至略高于大气压力，并在这一微正压条件下，先对尾气进行气固分离以除去夹杂在尾气中的固体大颗粒、粉尘、灰分等，再于10-30°C下冷却以使气相中的饱和水冷却析出，而后对冷却后的气相进行升压处理，用于克服后续的脱氧、干燥环节中固体脱氧剂、干燥剂对气相的阻力，更重要的是为回收的产品气提供一个稳定的压力，使产品气以设定压力进入热镀锌生产线中，并且该设定压力必须要大于尾气的出口压力，从而在热镀锌生产线的保护气进口与尾气出口之间形成2_30KPa这样一个较大的压力差，以确保气体在整个工艺中的持续、稳定流动。
[0038]进一步地，本发明的尾气回收工艺还在上述升压之前，将冷却后的气相与氢气混合直至混合气体中氢气的体积含量为20-70%，其原因在于，本发明的工艺是一个开放式的回收再利用工艺，表现在尾气出口与气固分离器的进料口之间并不是密封连接，由于氢气的密度较小，使得少量氢气会从尾气中逸出，导致氢气的含量减少，因此可以适当补充氢气以保证产品气中的氢气含量能够满足实际生产需求。
[0039]本发明的上述技术方案具有如下优点:
[0040]1、本发明提供的热镀锌生产线保护气的尾气回收工艺，通过降低保护气尾气的出口压力并将其控制在一个微正压的条件下，对尾气进行气固分离和冷却除水后，再将气体升压后进行脱氧和干燥处理，从而实现了保护气尾气的回收纯化。而后，再将得到的符合保护气品质要求的产品气送入热镀锌生产线中加以循环再利用，至此本发明的工艺