冷轧退火炉废氢回收利用系统及冷轧退火炉氢气供应系统

摘要

本发明涉及一种冷轧退火炉废氢回收利用系统，包括与退火炉连接的废氢处理管道，沿废氢流通方向于废氢处理管道上依次布置有预处理塔、废氢压缩机、变压吸附塔和脱氧干燥塔，预处理塔中设有能脱除废氢中所含乳化液及水分的第一吸附剂层，变压吸附塔中设有用于吸附脱氮的第二吸附剂层。另外还涉及采用上述冷轧退火炉废氢回收利用系统的冷轧退火炉氢气供应系统。本发明通过预处理塔脱除废氢中所含乳化液及水分、利用废氢压缩机对废氢进行加压、利用变压吸附塔脱除废氢中的氮气、再利用脱氧干燥塔脱除废氢中的氧气，能获得满足退火炉工艺要求的高纯氢气，实现对退火炉废氢的回收利用，降低退火炉生产的能耗和生产成本。

说明书

技术领域

本发明属于冷轧退火生产技术领域，具体涉及一种冷轧退火炉废氢回收利用系统及包括该冷轧退火炉废氢回收利用系统的冷轧退火炉氢气供应系统。

背景技术

钢铁冶金企业冷轧退火炉采用高纯氢气作为保护气，使用后的保护气作为废气排放。冶金企业在制氢装置建设及运行上的资源投入较高，制氢过程也会产生一些固废污染；而退火炉所产生的废氢中氢气含量高达80％以上，作为废气排放无疑是对资源的极大浪费。目前有企业对退火炉废氢回收进行了研究，但仍存在所得氢气纯度相对较低、不能较好地适应现有退火炉生产要求等问题。

发明内容

本发明涉及一种冷轧退火炉废氢回收利用系统及包括该冷轧退火炉废氢回收利用系统的冷轧退火炉氢气供应系统，至少可解决现有技术的部分缺陷。

本发明涉及一种冷轧退火炉废氢回收利用系统，包括与退火炉连接的废氢处理管道，沿废氢流通方向于所述废氢处理管道上依次布置有预处理塔、废氢压缩机、变压吸附塔和脱氧干燥塔，其中，所述预处理塔中设有能脱除废氢中所含乳化液及水分的第一吸附剂层，所述变压吸附塔中设有用于吸附脱氮的第二吸附剂层。

作为实施方式之一，于所述预处理塔与所述废氢压缩机之间布置有入口缓冲罐。

作为实施方式之一，所述预处理塔有两座并且互为备用。

作为实施方式之一，所述废氢压缩机有两台并且互为备用。

本发明还涉及一种冷轧退火炉氢气供应系统，包括与退火炉连接的氢气供应主管，还包括如上所述的冷轧退火炉废氢回收利用系统，所述废氢处理管道的出口端旁接至所述氢气供应主管上。

作为实施方式之一，该冷轧退火炉废氢回收利用系统还包括储氢球罐，所述氢气供应主管与所述储氢球罐的供气口连接。

作为实施方式之一，该冷轧退火炉废氢回收利用系统还包括适于与供氢管束车连接的卸气柱，所述卸气柱与所述储氢球罐的储气口连接。

本发明至少具有如下有益效果：

本发明通过预处理塔脱除废氢中所含乳化液及水分、利用废氢压缩机对废氢进行加压、利用变压吸附塔脱除废氢中的氮气、再利用脱氧干燥塔脱除废氢中的氧气，能获得满足退火炉工艺要求的高纯氢气，实现对退火炉废氢的回收利用，降低退火炉生产的能耗和生产成本。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。

图1为本发明实施例提供的冷轧退火炉氢气供应系统的组成示意图。

具体实施方式

下面对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例一

如图1，本发明实施例提供一种冷轧退火炉废氢回收利用系统，包括与退火炉1连接的废氢处理管道26，沿废氢流通方向于所述废氢处理管道26上依次布置有预处理塔21、废氢压缩机23、变压吸附塔24和脱氧干燥塔25，其中，所述预处理塔21中设有能脱除废氢中所含乳化液及水分的第一吸附剂层，所述变压吸附塔24中设有用于吸附脱氮的第二吸附剂层。

氢气作为退火炉保护气被使用，由于退火工艺原因，退火炉1排出的废氢会混杂乳化液、氮气、微量氧气等杂质，压力也降至十几kPa，这种品质的废氢无法作为保护气继续使用。本实施例提供的冷轧退火炉废氢回收利用系统的目的即在于将退火炉1产生的废氢处理至能适用于退火炉1的工艺要求，具体包括对废氢进行纯化处理并加压。

上述预处理塔21的目的在于：用于对废氢进行乳化液、水分等液相杂质的脱除。本实施例中，主要采用物理吸附的方式对废氢进行预处理；优选地，上述第一吸附剂层主要采用多孔介质材料作为吸附剂，在其中一个实施例中，采用活性炭。上述预处理塔21为立式塔体，上述第一吸附剂层一般为水平设置的料层；本实施例中，优选地，在预处理塔21的塔体内设置格栅板，并在该格栅板上铺设多孔介质材料以构成上述的第一吸附剂层；进一步优选地，在预处理塔21内布置有多层第一吸附剂层，各第一吸附剂层自上而下间隔布置，能保证对废氢的预处理效果。

进一步优选地，如图1，所述预处理塔21有两座并且互为备用，单座预处理塔21内的吸附剂吸附饱和时可进行切换使用，离线的预处理塔21可进行吸附剂再生处理。

预处理塔21出口气体为氮氢混合气，还混有微量氧气。因为后续工艺采用变压吸附的分离方案，对气体压力有一定的要求；上述废氢压缩机23即用于对废氢气体进行升压处理。进一步优选地，如图1，所述废氢压缩机23有两台并且互为备用，可保证系统连续稳定运行，提高系统运行的可靠性。

进一步优选地，如图1，于所述预处理塔21与所述废氢压缩机23之间布置有入口缓冲罐22。该入口缓冲罐22可起到缓存废氢的作用，可协调前后工序的生产步调，提高废氢压缩机23的运行稳定性。

上述变压吸附塔24的主要作用在于：采用变压吸附的方法，实现废氢中氢气与氮气的分离。具体地，其利用了吸附剂在不同压力下对气体吸附能力的差别，进行加压吸附、降压解吸，每座变压吸附塔24依次经历吸附、压力均衡降、顺放、逆放、冲洗、压力均衡升、最终升压等时期，实现循环工作；逆放步骤能排出变压吸附塔24中吸留的部分杂质组分，剩余的大部分杂质可通过冲洗步骤进一步完全解吸。

可以理解地，上述变压吸附塔24具有提纯气出口和解吸气出口，其中，提纯气出口与后续的脱氧干燥塔25连接。上述解吸气出口排出的解吸气主要成分为氮气，含有少量的氢气，该解吸气出口可连接解吸气储罐。相应地，在提纯气出口管和解吸气出口管上分别设置控制阀，以控制变压吸附塔24的出口气走向。为保证生产的连续，上述变压吸附塔24一般为至少两座，以便始终能保证其中一塔处于吸附状态，另一座塔处于完全解吸状态。

上述变压吸附塔24采用的吸附剂一般为分子筛；上述变压吸附塔24为立式塔体，上述第二吸附剂层一般为水平设置的料层；本实施例中，优选地，在变压吸附塔24的塔体内设置格栅板，并在该格栅板上铺设分子筛等吸附剂以构成上述的第二吸附剂层；进一步优选地，在变压吸附塔24内布置有多层第二吸附剂层，各第二吸附剂层自上而下间隔布置。

进一步优选地，上述变压吸附塔24获得的解吸气可用于预处理塔21内的第一吸附剂层的再生，即将解吸气通入预处理塔21内吹扫第一吸附剂层，可对多孔介质材料中的吸附通道进行清理；解吸气通入口可位于第一吸附剂层的上方，对该第一吸附剂层进行反吹，可提高再生效果和效率，乳化液、水分等也能借助自重作用而落至预处理塔21的底部并进行清理。进一步地，可对解吸气进行加热后再通入预处理塔21内，即上述解吸气储罐通过解吸气吹扫管与预处理塔21连接，在该解吸气吹扫管上布置有换热器；在其中一个实施例中，利用退火炉烟气对该解吸气进行加热，可同时利用退火炉烟气的余热，进一步提高退火炉1生产的环保性和经济性，也即退火炉1的烟气出口管连接至上述换热器，该换热器可采用常规的气-气间接式换热器。

经变压吸附塔24排出的提纯气为高纯氢气，但仍可能含有微量的氧气，上述脱氧干燥塔25的主要作用即在于脱除这部分氧气，并对气体进行干燥。脱氧干燥塔25排出的氢气纯度可高于99.999％，含氧量低于5ppm，露点温度小于-60℃，满足退火炉1的工艺要求。

本实施例提供的冷轧退火炉废氢回收利用系统，通过预处理塔21脱除废氢中所含乳化液及水分、利用废氢压缩机23对废氢进行加压、利用变压吸附塔24脱除废氢中的氮气、再利用脱氧干燥塔25脱除废氢中的氧气，能获得满足退火炉1工艺要求的高纯氢气，实现对退火炉废氢的回收利用，降低退火炉1生产的能耗和生产成本。

实施例二

如图1，本发明实施例提供一种冷轧退火炉氢气供应系统，包括与退火炉1连接的氢气供应主管3，其进一步还包括上述实施例一所提供的冷轧退火炉废氢回收利用系统，所述废氢处理管道26的出口端旁接至所述氢气供应主管3上。

进一步地，如图1，该冷轧退火炉废氢回收利用系统还包括储氢球罐4，所述氢气供应主管3与所述储氢球罐4的供气口连接。该储氢球罐4可用于储存外供的氢气，也可缓冲氢气供应主管3内的压力波动。在稳定生产过程中，可通过上述冷轧退火炉废氢回收利用系统供给大部分的氢气，由上述储氢球罐4补充氢气循环过程中的损耗量；另外，在上述冷轧退火炉废氢回收利用系统故障检修等情况下，可通过上述储氢球罐4保证一定时间内的氢气供应，以便为外供氢气预留运输时间等。

进一步地，如图1，该冷轧退火炉废氢回收利用系统还包括适于与供氢管束车6连接的卸气柱5，所述卸气柱5与所述储氢球罐4的储气口连接。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。