高溫還原性保護(hù)氣體的循環(huán)干燥系統(tǒng)及方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種工業(yè)用還原性保護(hù)氣體的循環(huán)利用方法，具體說涉及一種高溫還原性保護(hù)氣體的循環(huán)干燥系統(tǒng)及方法。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著冷軋及熱鍍鋅產(chǎn)品應(yīng)用范圍的不斷擴(kuò)大，各行業(yè)對(duì)產(chǎn)品的質(zhì)量要求愈來愈高。在冷軋帶鋼連續(xù)生產(chǎn)過程中，還原性保護(hù)氣體成分對(duì)產(chǎn)品質(zhì)量有著舉足輕重的作用；還原性保護(hù)氣體的成分范圍，即其安全可靠性直接關(guān)系到帶鋼連續(xù)生產(chǎn)線的正常運(yùn)行，而且還原性保護(hù)氣體的成分和純凈度質(zhì)量又直接影響到帶鋼產(chǎn)品的表面質(zhì)量。所謂還原性保護(hù)氣體，主要是指在退火爐內(nèi)保護(hù)帶鋼不被氧化的還原性氣體或中性氣體，一般由氫氣和氮?dú)饨M成；而還原性保護(hù)氣體中的水蒸汽在高溫下屬有害氣體成分，不但能在帶鋼表面發(fā)生氧化作用，影響產(chǎn)品質(zhì)量，還能使帶鋼發(fā)生脫碳現(xiàn)象。在溫度達(dá)900°C時(shí)，抑制鐵氧化的最小氫水比為1.6，溫度下降，比值迅速上升；在溫度達(dá)到700°C時(shí)氫水比提高到2.3，在300°C時(shí)氫水比進(jìn)一步提高到20。因此，生產(chǎn)過程中必須始終保持氣體的干燥性，使氣體露點(diǎn)維持在較低水平。
[0003]工業(yè)領(lǐng)域常用的氣體干燥方法有冷凍冷凝除水和采用干燥劑脫水。冷凝除水用于氣體中水分較多或者含水量在常溫下遠(yuǎn)高于飽和濃度的情況，通過冷凝將還原性保護(hù)氣體里的大部分水分除去，其干燥能力受冷凍劑氣化溫度限制；對(duì)于高溫還原性保護(hù)氣體來說因?yàn)槔淠ㄐ枰獙?duì)高溫氣體進(jìn)行冷卻，干燥后又需要加熱至原來溫度，這必然造成巨大的能源浪費(fèi)。深度干燥氣體一般采用干燥劑脫水，常用的干燥劑有硅膠、活性氧化鋁、分子篩等，一般可將氣體干燥到露點(diǎn)值_40°C以下，但該方法普遍存在的缺點(diǎn)是使用溫度較低，一般在150°C以下，相對(duì)于冷軋帶鋼的常用退火溫度800°C而言，仍存在溫差大，造成能耗浪費(fèi)大的問題。
[0004]因此，需要開發(fā)一種能適合對(duì)高溫氣體進(jìn)行干燥方法，既不會(huì)破壞保護(hù)氣氛性質(zhì)又可達(dá)到能耗小和避免能源浪費(fèi)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的目的是提供一種高溫還原性保護(hù)氣體的循環(huán)干燥系統(tǒng)及方法，以便帶鋼在連續(xù)熱處理生產(chǎn)過程中，還原性保護(hù)氣體不需要冷卻和加熱，而可直接循環(huán)再生使用，以減少工序、降低能耗，同時(shí)不改變還原性保護(hù)氣體的還原本性。
[0006]為實(shí)現(xiàn)上述目的，一方面，本發(fā)明提供一種高溫還原性保護(hù)氣體的干燥系統(tǒng)，包括還原退火爐，退火爐還包括還原段和冷卻段，還原段包括加熱段和均熱段，其特征在于:該系統(tǒng)還包括高溫風(fēng)機(jī)、熾熱焦炭層、氣體凈化裝置和檢測(cè)站，高溫風(fēng)機(jī)輸入端通過管道連接至加熱段的帶鋼入口端，輸出端通過管道連接至熾熱焦炭層，將帶鋼入口端的還原性保護(hù)氣體經(jīng)高溫風(fēng)機(jī)供入熾熱焦炭層；熾熱焦炭層輸出端通過管道連接至氣體凈化裝置，輸入的含有一定水分的還原性保護(hù)氣體在熾熱焦炭層內(nèi)充分反應(yīng)，生成一氧化碳或二氧化碳和氫氣，并使還原性保護(hù)氣體中水分含量降低至滿足重復(fù)使用條件后，輸入氣體凈化裝置；氣體凈化裝置通過管道連接至檢測(cè)站，通過氣體凈化裝置對(duì)輸入的還原性保護(hù)氣體進(jìn)行除塵凈化，并輸入檢測(cè)站；檢測(cè)站的一輸出端通過管道連接至均熱段，用以檢測(cè)輸入的還原性保護(hù)氣體中的H2、CO和C02濃度；若CO、C02濃度超過規(guī)定值，通過放散閥調(diào)節(jié)，同時(shí)補(bǔ)充新鮮的h2和n2，以控制H2，CO,和C02三者濃度相對(duì)固定，并將濃度控制后的還原性保護(hù)氣體通過設(shè)置的增壓泵重新進(jìn)入退火爐的均熱段且與帶鋼運(yùn)行方向逆行，用以還原帶鋼，并形成循環(huán)。
[0007]另一方面，本發(fā)明提供一種高溫還原性保護(hù)氣體的循環(huán)干燥方法，在高溫還原性保護(hù)氣體的干燥系統(tǒng)中實(shí)施，包括以下步驟:
[0008]將帶鋼入口段的還原性保護(hù)氣體經(jīng)高溫風(fēng)機(jī)供入熾熱焦炭層；
[0009]使含有一定水分的還原性保護(hù)氣體在熾熱焦炭層內(nèi)充分反應(yīng)，生成一氧化碳或二氧化碳和氫氣，并使還原性保護(hù)氣體中水分含量降低而使露點(diǎn)值降到滿足重復(fù)使用條件，隨后進(jìn)入氣體凈化裝置進(jìn)行除塵凈化；
[0010]對(duì)充分干燥并凈化后的還原性保護(hù)氣體進(jìn)行檢測(cè)，檢測(cè)H2、CO和C02濃度；若C0、co2濃度超過規(guī)定值，通過放散閥調(diào)節(jié)，同時(shí)補(bǔ)充新鮮的h2和n2，以控制H2，CO,和C02三者濃度相對(duì)固定；
[0011]經(jīng)增壓泵使控制濃度的還原性保護(hù)氣體重新進(jìn)入退火爐的均熱段進(jìn)行還原帶鋼，并與帶鋼運(yùn)行方向逆行，以形成循環(huán)。
[0012]在所述的干燥系統(tǒng)內(nèi)還原性保護(hù)氣體使用溫度為500?1000°C。
[0013]經(jīng)控制濃度后的還原性保護(hù)氣體包含:1-99%的H2、0.5-97%的惰性氣體、0-5%的 Η20、0.25-20% 的 C0、0.25-20% 的 C02。
[0014]經(jīng)控制濃度后的還原性保護(hù)氣體包含:5-75%的H2、20-90%的惰性氣體、0.1-2%的 η2ο、1-10 % 的 C0、1-10 % 的 C02。
[0015]所述的惰性氣體為隊(duì)或八『。
[0016]在500°C時(shí)，所述的還原性保護(hù)氣體的氫水比最小為4.1 ;在1000°C時(shí)，所述的還原性保護(hù)氣體的氫水比最小為0.9。
[0017]所述的熾熱焦炭層的炭層溫度為700?1000°C。
[0018]所述的高溫風(fēng)機(jī)滿足抽取高溫氣體的功能，使用溫度為350?1000°C。
[0019]還原性保護(hù)氣體在熾熱焦炭層內(nèi)充分反應(yīng)，其化學(xué)反應(yīng)方程式表述如下:
[0020]C+H20 = C0+H2
[0021]C+2H20 = C02+2H2o
[0022]本發(fā)明的解決方案是將高溫下的還原性保護(hù)氣體直接通過熾熱的炭層，采用化學(xué)法使還原性保護(hù)氣體中的水蒸汽與炭層反應(yīng)，生成一氧化碳或二氧化碳和氫氣，從而實(shí)現(xiàn)高溫下將水蒸汽去除，即通過化學(xué)反應(yīng)將水蒸汽消耗掉，反應(yīng)產(chǎn)生的一氧化碳和氫都是還原性氣體，不會(huì)破壞保護(hù)氣氛性質(zhì)，非常適合高溫下還原性保護(hù)氣體的干燥，從而尤其適用于帶鋼連退生產(chǎn)線及帶鋼連續(xù)熱鍍鋅生產(chǎn)線循環(huán)使用的還原性保護(hù)氣體系統(tǒng)。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下有益效果:脫水過程在高溫下進(jìn)行，還原性保護(hù)氣體不需冷卻和加熱即可實(shí)現(xiàn)循環(huán)再生使用，因此工序少、能耗低、能源利用率高；還原性保護(hù)氣體在脫水前后不改變還原性保護(hù)氣體的還原本性，可循環(huán)使用；可根據(jù)需求，通過控制炭層溫度、炭層高度、氣流速度等參數(shù)，從而調(diào)節(jié)還原性保護(hù)氣體與炭層的反應(yīng)程度來靈活控制脫水程度，實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)性與實(shí)用性的平衡協(xié)調(diào)。
【附圖說明】
[0023]圖1是本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的高溫還原性保護(hù)氣體的循環(huán)干燥方法的工藝原理圖。
【具體實(shí)施方式】
[0024]為讓本發(fā)明的上述目的、特征和優(yōu)點(diǎn)能更明顯易懂，以下結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的【具體實(shí)施方式】作詳細(xì)說明。首先需要說明的是，本發(fā)明并不限于下述【具體實(shí)施方式】，本領(lǐng)域的技術(shù)人員應(yīng)該從下述實(shí)施方式所體現(xiàn)的精神來理解本發(fā)明，各技術(shù)術(shù)語可以基于本發(fā)明的精神實(shí)質(zhì)來作最寬泛的理解。在附圖中相同的附圖標(biāo)記表示相同的部分
[0025]本發(fā)明的一種高溫還原性保護(hù)氣體的循環(huán)干燥系統(tǒng)，適用于帶鋼連退生產(chǎn)線及帶鋼連續(xù)熱鍍鋅生產(chǎn)線，能在高于500°C的高溫下使用，如圖1所示，該系統(tǒng)包括還原退火爐21，退火爐21還包括還原段和冷卻段4，還原段包括加熱段2和均熱段3，該系統(tǒng)還包括高溫風(fēng)機(jī)(圖中未示出)、熾熱焦炭層6、氣體凈化裝置7、檢測(cè)站8以及多個(gè)流量閥5、9、放散閥10，高溫風(fēng)機(jī)輸入端通過管道連接至加熱段2的帶鋼入口端，輸出端通過管道連接至熾熱焦炭層6，將帶鋼入口端的還原性保護(hù)氣體經(jīng)高溫風(fēng)機(jī)供入熾熱焦炭層6 ;熾熱焦炭層6輸出端通過管道連接至氣體凈化裝置7，輸入的含有一定水分的還原性保護(hù)氣體在熾熱焦炭層6內(nèi)充分反應(yīng)，生成一氧化碳或二氧化碳和氫氣，并使還原性保護(hù)氣體中水分含量降低至滿足重復(fù)使用條件后，輸入氣體凈化裝置7 ;氣體凈化裝置7通過管道連接至檢測(cè)站8，通過氣體凈化裝置7對(duì)輸入的還原性保護(hù)氣體進(jìn)行除塵凈化，并輸入檢測(cè)站8 ;檢測(cè)站8的一輸出端通過管道連接至均熱段3，用以檢測(cè)輸入的還原性保護(hù)氣體中的H2、C0和C02濃度；若C0、C02濃度超過規(guī)定值，通過放散閥10調(diào)節(jié)，同時(shí)補(bǔ)充新鮮的H2和N2，以控制H2，CO,和C02三者濃度相對(duì)固定，并將濃度控制后的還原性保護(hù)氣體通過設(shè)置的增壓泵Μ重新進(jìn)入退火爐的均熱段3且與帶鋼1運(yùn)行方向逆行，用以還原帶鋼1，并形成循環(huán)。
[0026]該高溫還原性保護(hù)氣體的循環(huán)干燥方法，在高溫還原性保護(hù)氣體的干燥系統(tǒng)中實(shí)施，其包括一下步驟:
[0027](1)將帶鋼1進(jìn)入退火爐21的入口段的還原性保護(hù)氣體經(jīng)高溫風(fēng)機(jī)供入熾熱焦炭層6 ；
[0028](2)使含有一定水分的還原性保護(hù)氣體在熾熱焦炭層6內(nèi)充分反應(yīng)，生成一氧化碳(C0)或二氧化碳(C02)和氫氣(?)，并使還原性保護(hù)氣體中水分含量降低而使露點(diǎn)值降到滿足重復(fù)使用條件，隨后進(jìn)入氣體凈化裝置7進(jìn)行除塵，氣體凈化裝置主要目的是去除氣體中的粉塵等固體污染物，可采用多孔分子篩進(jìn)行除塵。
[0029](3)將充分干燥并凈化后的還原性保護(hù)氣體送到檢測(cè)站8，檢測(cè)H2、C0和C02濃度；若CO、C02濃度超過規(guī)定值，通過放散閥10調(diào)節(jié)，同時(shí)通過流量閥9補(bǔ)充新鮮H2和N2，以控制H2、CO和C02三者濃度相對(duì)固定；