随着我国经济的发展和产业结构的调整,汽车、家电、建筑、发电等行业对冷轧、涂镀及硅钢等产品的需求量会越来越大,因此冷轧板(含涂镀、硅钢)的产量也必将进一步增大。所需消耗的盐酸和产生的废酸也将进一步增大,随着国家环保要求越来越严格,急需对现有喷雾焙烧装置和喷雾焙烧技术进行优化设计,满足环保排放要求和减少设备维护及能耗。本文总结喷雾焙烧废盐酸再生技术在工程设计、生产使用过程中出现的问题,从工艺流程、设备设计、管道布置、理论计算等方面进行了优化设计,经项目实际使用,取得了良好的使用效果,达到了国家环保排放的要求。主要优化设计内容如下:(1)喷雾焙烧装置在酸水转换操作的30～60分钟内,容易发生冒红烟现象。在预浓缩器设备中引入再生酸,酸再生装置在酸水转换操作时首先进行再生酸操作,保证预浓缩器中游离HCl浓度≥14.21%,焙烧炉内产生微细铁粉被预浓缩器完全吸收后转入相应的水操作或酸操作。再生酸操作时间在HMI画面上可以进行设置,并能显示剩余再生酸操作时间。该方法彻底解决了酸再生装置冒红烟现象的发生,避免了装置内氧化铁粉超标。(2)焙烧炉尾气排放温度为80℃,含有50%～60%的水蒸气,同时极易造成HCl和粉尘排放超标。采用圆块孔石墨换热器对焙烧炉尾气进行冷却,将焙烧炉尾气温度降低到40℃以下,焙烧炉尾气中的水蒸气含量降低到10%以下。焙烧炉尾气中的HCl含量和粉尘含量均能达到GB28665-2012要求的30mg/m~3。换热器采用圆块孔石墨换热器,并对换热器开孔、换热器面积、冷却水用量、换热器结构形式进行了设计计算。(3)原预浓缩器为一体式结构,极易堵塞。预浓缩器的结构改变为分体式,文丘里段材料采用钛合金,彻底避免了预浓缩器堵塞、结块等现象的发生。并且解决了检修维护困难的问题。(4)焙烧炉作为装置最重要的设备,本文对焙烧炉的反应温度进行了理论计算,焙烧炉内理论反应温度为594℃,工程取值范围560～590℃。温度监测随焙烧炉直径不同、燃气种类不同而不同,监测温度比理论计算反应温度高50～160℃。(5)焙烧炉火道作为焙烧炉最重要的部分,原焙烧炉火道容易发生垮塌的现象。本文改变了焙烧炉火道的结构形式,采用前后直径相同的结构形式。对焙烧炉火道内的燃烧温度进行了计算,采用天然气作为燃烧时,实际燃烧温度为1283℃。对焙烧炉各层材料理化数据进行确认和各层材料的厚度及温度进行了设计计算。优化设计后,在保证钢壳温度低于250℃、设备外表面温度低于50℃的情况下,减少了燃气消耗,降低了设备故障和检修频率。(6)现有钛风机极易发生腐蚀,造成装置停车。在焙烧炉尾气温度降低到40℃以下后,本文选择了玻璃钢材质风机作为焙烧炉尾气风机,将能避免氯离子和负离子对风机的腐蚀。根据本文的优化设计,将减少85%水蒸气的排外,如果全国喷雾焙烧工艺废盐酸再生均采用优化后的技术,将每年节约用水约667万立方米(约2000万元)、节约天然气7850万立方米(约27475万元)、减少排入环境大气中的HCl量约为353吨(保护了环境,同时节约了盐酸约47万元)、提高氧化铁粉质量带来的效益约25120万元(每吨铁粉多卖200元计算),同时增加酸再生装置运行的稳定性、减少维护量。