一种冷轧退火炉保护气供气及循环利用方法与流程

1.本发明属于冶金冷轧生产技术领域，具体地涉及一种冷轧退火炉保护气供气及循环利用方法。


背景技术：

2.钢铁冶金企业冷轧退火炉采用高纯氢气、高纯氮气作为保护气，使用后的保护气作为废气排放。冶金企业在高纯保护气的制气设施尤其是制氢设施的建设及运行上投入较多，制氢过程也会产生一些固废污染；部分类型退火炉使用的保护气中氢气含量较高，作为废气排放无疑是对资源的极大浪费。
3.近年来随着国家节能环保政策要求的提高，行业内对保护气回收循环利用技术的研究也逐渐加强。本技术由此产生。


技术实现要素：

4.本发明旨在提供一种冷轧退火炉保护气供气及循环利用方法，以解决上述问题。为此，本发明采用的具体技术方案如下：
5.一种冷轧退火炉保护气供气及循环利用方法，其可包括以下步骤：
6.s1.对保护气的各储气罐进行输气，使其达到预设压力；
7.s2.通过电控单元根据冷轧退火炉的实际需求进行气体混合配比；
8.s3.将混合配比后的保护气根据保护气储罐压力补充至保护气储罐；
9.s4.在保护气储罐出口设置1用1备的两路调压设施，以提供满足冷轧退火炉要求的低压保护气；
10.s5.通过保护气循环单元将冷轧退火炉使用后的废保护气回收至保护气储罐。
11.进一步地，在s1中，储气罐包括氮气球罐和氢气球罐，分别通过相应管束拖车输气。
12.进一步地，s2通过电控单元控制相应配气支管上的压力调节阀和流量调节阀实现。
13.进一步地，s3通过电控单元联锁保护气储罐压力控制主管上的电磁开关阀实现，具体地，当保护气储罐压力升至第一设定值，电磁开关阀关闭，以及当保护气储罐压力降至第二设定值，电磁开关阀打开。
14.进一步地，s5的具体过程为：将废保护气通过回收缓冲罐回收后，再经加压风机加压后进入净化系统处理，脱除其中的各种杂质，再通过管道输送至保护气储罐。
15.进一步地，还包括步骤：s6.在紧急情况下，将保护气循环单元中的气体全部放散。
16.本发明采用上述技术方案，具有的有益效果是：本发明结合现有成熟的工艺技术，从工程实际出发，解决了从组分原料气的供应到保护气回收循环利用的全系统问题，降低退火炉生产的能耗和生产成本，具有较好的应用前景。
附图说明
17.为进一步说明各实施例，本发明提供有附图。这些附图为本发明揭露内容的一部分，其主要用以说明实施例，并可配合说明书的相关描述来解释实施例的运作原理。配合参考这些内容，本领域普通技术人员应能理解其他可能的实施方式以及本发明的优点。图中的组件并未按比例绘制，而类似的组件符号通常用来表示类似的组件。
18.图1是本发明的冷轧退火炉保护气供气及循环利用系统的工艺流程图；
19.图2是本发明的冷轧退火炉保护气供气及循环利用方法的流程图。
具体实施方式
20.需要说明的是，下述实施方案中所述实验方法，如无特殊说明，均为常规方法，所述试剂和材料，如无特殊说明，均可从商业途径获得；在本技术的描述中，术语“横向”、“纵向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，并不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
21.此外，术语“水平”、“竖直”、“悬垂”等术语并不表示要求部件绝对水平或悬垂，而是可以稍微倾斜。如“水平”仅仅是指其方向相对“竖直”而言更加水平，并不是表示该结构一定要完全水平，而是可以稍微倾斜。
22.在本技术的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本技术中的具体含义。
23.现结合附图和具体实施方式对本发明进一步说明。
24.如图1所示，一种冷轧退火炉保护气供气及循环利用系统可包括储气单元1、配气单元2、电控单元3和保护气循环单元4，其中，储气单元1主要用于提供及存储系统所需的原料气体(例如，氮气和氢气)。外部供气至储气单元，储气单元1的主要设施为高压球罐(即，氮气球罐11和氢气球罐12)。氮气和氢气由外部供应，可采用多种方式(管道输送、槽车运输等)，图1中采用管束车仅为示意。由管束车供应的原料(高纯)氮气和氢气输送至储气单元11，该供气为间断性(周期性)供气，可采用人工控制，当达到储气罐(氮气球罐11和氢气球罐12)设定压力时，外部供气停止。
25.配气单元2主要用于提供冷轧退火炉用户所需的不同比例的氮氢混合气(即，保护气)。配气单元2的主要设施为氮氢管线设施，包括流量调节阀21、压力调节阀22、流量计23、压力计24等。根据用户要求进行调配氮氢混合气，各支路装有止回阀，以防止气体回流。混合总管上装有电磁开关阀25，其动作与后下游气体压力(例如，保护气储罐40的压力)信号联锁。配气单元2按冷轧退火炉用户要求输出氮氢混合气，初始时由于可能存在的混合误差，设定混合流量值较小。当输出氮氢混合气比例稳定，系统正常运行后逐渐加大流量。配气单元2稳定输出的混合气流量值大于用户实际需求，剩余部分气体进入保护气储罐40储存。
26.保护气循环单元4主要功能为实现保护气回收净化及循环利用，其包括保护气储罐40、调压设施41、回收缓冲罐42、加压风机43及净化系统44等。保护气储罐40的型式、容积及设计压力根据实际需要确定。保护气储罐40受气开始后，即具备往下游送气能力。当来自上游配气单元2的保护气流量大于下游退火炉需求，一部分气体进入保护气储罐40储存。保护气储罐40的出口设有2路调压设施41，工作制度为1用1备，其功能在于提供满足退火炉要求的低压保护气。调压设施41由压力调节阀和压力计组成，其中，压力调节阀设置在支管上，压力计设置在连接至冷轧退火炉的总管线上。经退火炉使用后的废保护气经缓冲罐42、再经加压风机43加压后进入净化系统44处理，脱除其中的各种杂质(例如，乳化液、水分和氧气等)，再通过管道回收至保护气储罐40进行循环利用。即，净化系统44出口的保护气的各项技术参数均能满足再循环使用的要求。加压风机43可以是市场上可购得的。优选地，净化系统44的出口管线上设有切断阀门及单向止回阀。作为循环利用单元的核心设施，净化系统44为较为成熟的成套设备，这里不再赘述。
27.此外，保护气循环单元4还设有放散管和放散阀，用于紧急工况下的保护气废气放散，正常工况下该放散阀处于关闭状态。
28.电控单元3设有电气控制系统及仪表信号系统。仪表信号系统将本发明全系统所设的检测信号集中，经程序分析比对后输出控制信号，电气控制系统对全系统所设各调节阀、电磁阀等进行调节控制。电控单元3为基于plc的控制系统，其配置和程序可根据实际工艺要求设计开发。
29.如图2所示，基于图1所示的冷轧退火炉保护气供气及循环利用系统，本发明的一种冷轧退火炉保护气供气及循环利用方法可包括以下步骤：
30.s1.对保护气的各储气罐进行输气，使其达到预设压力。具体地，根据用户(冷轧退火炉)消耗需求，对储气单元的原料气储罐(即，氮气球罐11和氢气球罐12)设定压力pn、ph。初始投运时供气压力达到设计值时，外部输气停止。当储气单元储罐的压力值pn、ph低于设定值时，系统发出报警提示，此时储气单元也需根据下游单元气体损失进行补充。
31.s2.通过电控单元根据冷轧退火炉的实际需求进行气体混合配比。具体地，根据下游工序要求的设计压力值，配气系统对来自储气单元的原料气进行压力调节，根据流量检测信号反馈的参数，后台程序进行精准配比反馈调节。混合后的氮氢混合气体满足下游压力及组分比例要求。退火炉用户由于工况调整，对保护气氮氢比例需求变化，需对现有保护气储罐中氮氢比例及总量进行分析，对配气单元氮气或氢气支管调节阀发出动作指令单独补气。或紧急情况下，保护气循环单元气体全部放散，按照用户要求重新输入。
32.s3.将混合配比后的保护气根据保护气储罐压力补充至保护气储罐。随着配气单元2持续输出混合氮氢保护气的进行，保护气储罐40内气体逐渐增多，储气罐40的压力也不断升高。当达到第一设定值p
nh-1
时，配气单元2的电磁开关阀25关闭，配气单元2停止供气，循环单元具备独立运行条件开始工作。在保护气循环利用过程中，系统存在不可避免的气体泄漏。经过一段时间运行，保护气储罐40内压力不断降低。当储气压力降至第二设定值p
nh-2
时，配气单元2的电磁开关阀25打开，保护气储罐40接受上游补气。当储气压力达到p
nh-1
时，电磁阀再次关闭。此过程在循环利用过程中周期性出现。
33.s4.在保护气储罐出口设置1用1备的两路调压设施，以提供满足冷轧退火炉要求的低压保护气。通过保护气储罐40和调压设施41，使整个保护气系统的压力保持稳定。
34.s5.通过保护气循环单元将冷轧退火炉使用后的废保护气回收至保护气储罐。具体地，经退火炉使用后的废保护气经缓冲罐42回收、再经加压风机43加压后进入净化系统44处理，脱除其中的各种杂质(例如，乳化液、水分和氧气等)，再通过管道回收至保护气储罐40进行循环利用。
35.s6.在紧急情况下，将保护气循环单元中的气体全部放散，以确保系统安全。
36.尽管结合优选实施方案具体展示和介绍了本发明，但所属领域的技术人员应该明白，在不脱离所附权利要求书所限定的本发明的精神和范围内，在形式上和细节上可以对本发明做出各种变化，均为本发明的保护范围。