冷轧酸再生机组用于处理酸洗机组酸洗带钢后产生的废酸，废酸因其腐蚀性，已被列入《国家危险废物名录》。国内大部分冷轧酸再生工艺选用喷雾焙烧工艺，主要通过喷雾焙烧等一系列物理化学反应，将酸洗后含大量金属元素的废酸转化成能够重新投入使用的再生酸以及副产品氧化铁粉，实现废酸资源的再回收利用，避免了废酸无组织排放对环境造成的污染。目前，酸再生机组的配套建设已成为新建冷轧厂审批的先决条件。

　　但国内采用喷雾焙烧工艺生产普遍存在的一个问题是，酸再生机组在开机（水操作切换为酸操作，简称水酸切换）和停机（酸操作切换为水操作，简称酸水切换）的过程中，焙烧炉很容易生成大量细微氧化铁粉，随着系统气流的排放，不能很好地被自身除尘装置所吸收处理，最终在烟囱排放口随着大量水蒸气的排放而排出，导致环保排放指标粉尘数量超过标准值（30毫克/标准立方米），最终排放颜色显现为红色，这种现象在业内称之为冒红烟。当前，因为机组检、抢修和系统酸处理平衡等问题，机组的开停机现象较为频繁，所以解决红烟问题尤为迫切。在酸再生区域，利用再生酸回流技术，合理掌握其运行的特性，有效控制文丘里内部液位，能够较好地解决该工艺存在的冒红烟问题，既达到常规酸再生经济运行的目的，又较好地实现了环保控制的目标。

　　红烟产生的原理

　　红烟，其实就是氧化铁粉在系统除尘过程中未达到控制目标的排放物。对酸再生而言，氧化铁粉的除尘主要是通过离心力分离除尘、物理吸附和化学溶解实现。其中，离心力分离除尘主要通过双旋风除尘器实现，实际应用中，除尘效果为70%~80%，该除尘装置对单体直径在15微米以上的颗粒除尘效果最佳；物理吸附主要通过填料实际能达到的比表面积进行气液两相的接触实现；化学溶解则主要通过盐酸溶液的游离酸浓度决定除尘效果。

　　常规的酸再生工艺主要是利用文丘里预浓缩装置进行热交换，并达到预浓缩的目的。而机组在进行酸、水切换过程中，由于文丘里将进废酸切换为进漂洗水，导致文丘里内废酸溶液中FeCl2浓度逐步降低，因此通过焙烧炉的焙烧反应生成的Fe2O3颗粒（炉顶铁粉颗粒的直径为0.2微米的空心球状体）变得更加细致，在炉内的分散密度随切换时间的延长而相对降低，主要通过团聚而沉落炉底的氧化铁粉（常规直径为1微米~100微米）团块的形成变得困难。细致的粉尘导致双旋风除尘效果减弱，从而更多氧化铁粉粉尘由于废气风机抽吸形成的负压而进入到烟气中。此时，因为焙烧炉内的HCl气体开始急剧减少，导致文丘里预浓缩器循环液体内的游离盐酸浓度逐渐降低，低浓度的盐酸导致文丘里溶解氧化铁粉能力下降，最终不仅使吸收塔中的再生酸浓度降低，也让较多的氧化铁粉进入到后面的处理设备之中。由此可知，酸再生除尘中的离心力除尘和化学溶解除尘能力均比正常时下降。这样的过程，导致烟气排放时，氧化铁粉颗粒浓度增加而使蒸汽显现为红色，即产生了所谓的红烟。机组从水操作切换到酸操作，对比酸操作切换到水操作是一个逆向的过程，但同样的原理导致红烟产生。

　　酸再生机组的主要处理工艺

　　从世界范围内来说，盐酸酸洗废液的酸再生主要处理工艺有3种，即流化床法、喷雾焙烧法和HARP酸回收技术。

　　当前国外的酸再生处理工艺主要采用流化床法，该工艺的主要特点是能耗较高，主要副产品为烧结的氧化铁球团。

　　国内自上世纪80年代首次在宝钢一期2030机组引进并使用喷雾焙烧工艺后，该工艺已在宝钢范围内全部采用，并成为国内酸再生的主要处理工艺。当前，国内已具备将该工艺集设计、制造、安装、运行能力于一身，并成为今后国内酸再生国产化使用的主要方向。该工艺的主要特点是能耗相对较低，主要副产品为氧化铁粉颗粒，是当前磁性行业的主要原材料。

　　HARP湿热酸再生回收处理工艺技术已突破当前酸再生的常规处理方法，处于工艺设计研究的前沿，但在工业化生产推进方面还需要进一步完善。该工艺的主要特点是能耗低，并且系统基本没有污染物排放，能达到环保运行的目的，但副产品的市场化运作能力还不强。

　　国内主流酸再生处理工艺为喷雾焙烧工艺。常规的酸再生处理酸液（以下统称为废酸），可以分为除硅酸和非除硅酸，两种处理酸液均对焙烧炉处理工艺影响不大，但对最终的副产品质量却有明显影响。废酸进入文丘里预浓缩器，同时借助循环泵的循环喷淋，使其充分利用焙烧产生的炉气对废酸溶液进行热交换，最终达到获取浓缩废酸并冷却净化炉气的目的。浓缩后的废酸经预浓缩器循环泵和焙烧炉供液泵进行供液，进入焙烧炉顶由酸枪进行喷淋雾化，然后由焙烧炉内沿切线方向布置的烧嘴进行焙烧加热，此时焙烧产生的炉气在炉内形成涡流，使废酸雾化溶液在炉内得以进行充分的吸热反应，生成盐酸气体（HCl）、氧化铁粉（Fe2O3）。

　　反应生成的盐酸气体和氧化铁粉在废气风机抽吸形成的负压作用下，从焙烧炉顶部经双旋风除尘器除尘，高温HCl、Fe2O3等烟气经文丘里进行热交换，然后通过烟气管道由吸收塔进行喷淋吸收，生成浓度为18%的再生酸（后送入再生酸罐进行存储以备酸洗机组循环使用），同时随管路排出的废气通过洗涤塔的中和、水喷淋降温等措施后，最终生成符合环保要求的气体从烟囱排放到空气中，排放物中要求HCl和Fe2O3指标控制在30毫克/标准立方米以下。

　　该工艺一般在正常操作过程中，只要设备的各项指标达到设计要求，烟囱排放物就能够达到国家设定的环保排放要求。

　　增加游离酸浓度可有效消除红烟

　　根据红烟产生的原理分析判断，解决该问题的途径主要有3个：一是阻止氧化铁粉变细；二是通过类似增加二级洗涤塔、增加填料面积等举措，延长烟气吸附时间；三是阻缓文丘里和吸收塔中游离酸浓度降低的速度，增加溶解氧化铁粉的能力。

　　阻止铁粉变细，在物理条件决定的情况下，较难实现。而增加烟气液滴分离器、二级洗涤塔等举措，能够达到延长烟气吸附时间的目的，实施效果较好，但受投资、地理位置和原设备设计能力等限制，往往改造实施难度较大。实际安装时，吸收塔在预浓缩器的上方，故增加游离酸浓度的方法，在实际操作过程中存在可行性。这样一是阻止吸收塔中吸收生成的再生酸流向再生酸罐，充分利用机组自身生成的再生酸使其回流至文丘里预浓缩器。该举措的关键点是如何把控好预浓缩器的液位，以确保氧化铁粉和游离酸浓度的平衡点。二是直接将再生酸罐中的再生酸通过新增管路并利用泵体将其打入文丘里，实现再生酸的再利用。

　　根据上述思路，宝钢进行了酸再生机组消除红烟的实践尝试。

　　在酸水切换之前，将文丘里预浓缩器的控制液位控制在较低液位，然后将吸收塔排放口的再生酸、漂洗水排放控制阀手动关闭约5分钟~10分钟，然后进行酸水切换。同时，将文丘里漂洗水进液量调整为手动操作，有意识地降低文丘里漂洗水的进液量，此时，文丘里的液位开始下降（注意液面不能过低，以免系统联锁直接停炉）。从文丘里进液量、液位和吸收塔漂洗水流量3方面进行综合判断，当文丘里液位开始上升时，吸收塔的再生酸已开始回流进文丘里预浓缩器。通过试验发现，酸水切换的前50分钟，总铁量下降明显，而盐酸浓度却得到了较好控制，因此，溶解氧化铁粉的效果较好。而通过实际现场对比观察烟囱的排放效果看，试验达到了预期目的。一般情况下，该试验在切换后90分钟左右就可以将阀门切换为正常操作，然后自动进入漂洗水操作模式。

　　同理，水酸切换的过程，由于其原理和酸水切换的过程相似，只是内部酸浓度和总铁浓度的变化成反方向。因此，试验的直接方向是将再生酸罐的再生酸通过重新排管将其引入文丘里预浓缩器。因为漂洗水中常规含铁量较低（一般低于10克/升），所以，在水酸切换之前，只要保证文丘里预浓缩器达到一定量的再生酸浓度，就可以保证漂洗水操作顺利切换到酸操作。该操作的关键点在于时间的把握，常规建议当文丘里内部的酸浓度达到150克/升左右时，可以进行切换。