CN202121377877.4一种硅钢炉用保护气的循环系统

权利要求

1.一种硅钢炉用保护气的循环系统，连接在硅钢炉群上，其特征在于：包括与硅钢炉群排气管相连通的氢气提纯净化单元、与氢气提纯净化单元相连的氮氢配比单元以及与氮氢配比单元相连的用于对氮氢混合气中加入水蒸气的加湿单元；所述加湿单元与硅钢炉群的进气管相连通。

2.根据权利要求1所述的一种硅钢炉用保护气的循环系统，其特征在于：所述氢气提纯净化单元包括与排气管相连的用于过滤尾气中的油气以及大分子颗粒物杂质的一级过滤机构、与一级过滤机构相连通用于过滤尾气中的油气以及小分子颗粒物杂质的二级过滤机构以及与二级过滤机构相连通用于过滤大于氢气分子体积的气体的三级过滤机构。

3.根据权利要求2所述的一种硅钢炉用保护气的循环系统，其特征在于：所述一级过滤机构包括通过通气管依次连接的第一冷却器、前级过滤器以及第一缓冲罐，所述二级过滤机构包括通过通气管依次连接的罗茨风机、第二冷却器、后级过滤器以及第二缓冲罐，所述三级过滤机构包括通过通气管依次连接的压缩机、第三冷却器、第三缓冲罐以及吸附器。

4.根据权利要求3所述的一种硅钢炉用保护气的循环系统，其特征在于：氮氢配比单元依次包括第五缓冲罐以及分别与第五缓冲罐相连通的氢气控制机构以及氮气控制机构；

所述氢气控制机构包括与吸附器连接的氢气流量计、与第五缓冲罐连通的氢气调节阀以及连接在氢气流量计与氢气调节阀之间的第四缓冲罐；

所述氮气控制机构包括通过通气管依次连接的氮气流量计以及氮气调节阀，所述氮气调节阀与第五缓冲罐相连通。

5.根据权利要求4所述的一种硅钢炉用保护气的循环系统，其特征在于：所述加湿单元包括与第五缓冲罐相连通用于对氮氢混合气预热的预热装置以及与预热装置相连通用于提供水蒸气的加湿装置。

6.根据权利要求5所述的一种硅钢炉用保护气的循环系统，其特征在于：所述加湿装置与硅钢炉群之间的通气管上固定有用于避免水蒸气液化的保温装置。

7.根据权利要求4所述的一种硅钢炉用保护气的循环系统，其特征在于：所述吸附器以及氢气流量计之间连接有用于检测氢气纯度的第一分析仪。

8.根据权利要求5或6所述的一种硅钢炉用保护气的循环系统，其特征在于：所述硅钢炉群与加湿装置之间连接有用于检测氮气、氢气以及水蒸气配比的第二分析仪。

说明书

一种硅钢炉用保护气的循环系统

技术领域

本实用新型属于保护气回收技术领域，具体地说是一种硅钢炉用保护气的循环系统。

背景技术

目前硅钢退火炉的生产不论是中间退火还是成品退火，都要求脱碳而且保证钢带表面不被氧化，而满足这一工艺要求，就需要对通入硅钢退火炉内的保护气有一定的要求。硅钢退火炉使用的保护气为氢气、氮气、水蒸气组成而成的混合气。其中，氢气具有还原性，用来确保硅钢的表面不被氧化，保证钢带质量；水蒸气具有氧化性，其主要作用是给钢带表面脱碳。要保证脱碳反应的顺利进行，而又要避免钢带表面的氧化，尤其避免铁的氧化反应的发生，就要对炉内保护气体的成分，氢气、氮气的比例以及水蒸气的含量进行严格控制，避免钢带中铁和硅的氧化反应。

现有技术中，硅钢退火炉退火过程中存有以下问题：

一、氢气资源的浪费以及环境的污染。在硅钢退火炉对钢带进行退火时，沿硅钢退火炉进气管通入的保护气中的氢气，会消耗掉一部分氢气，保护气内的成分比例发生了变化，故保护气不能二次使用，目前钢厂的做法是直接将其硅钢退火炉的排气管排放至空气中，造成了资源的浪费。并且尾气中含有大量的油气以及颗粒物等杂质，容易污染附近的环境。

二、水蒸气的冷凝缺失。在保护气沿进气管通入硅钢炉之前，保护气里的水蒸气在通气管中传输的过程中容易冷凝成水滴，降低保护气中水蒸气的含量，影响保护气中水蒸气的配比，影响钢带退火的质量。

实用新型内容

为解决现有技术中存在的以上不足，本实用新型旨在提供一种硅钢炉用保护气的循环系统，以氢气回收再利用达到节省资源的目的。

为实现上述目的，本实用新型所采用的技术方案如下：一种硅钢炉用保护气的循环系统，连接在硅钢炉群上，包括与硅钢炉群排气管相连通的氢气提纯净化单元、与氢气提纯净化单元相连的氮氢配比单元以及与氮氢配比单元相连的用于对氮氢混合气中加入水蒸气的加湿单元；所述加湿单元与硅钢炉群的进气管相连通。

作为本实用新型的限定，所述氢气提纯净化单元包括与排气管相连的用于过滤尾气中的油气以及大分子颗粒物杂质的一级过滤机构、与一级过滤机构相连通用于过滤尾气中的油气以及小分子颗粒物杂质的二级过滤机构以及与二级过滤机构相连通用于过滤大于氢气分子体积的气体的三级过滤机构。

作为本实用新型的进一步限定，所述一级过滤机构包括通过通气管依次连接的第一冷却器、前级过滤器以及第一缓冲罐，所述二级过滤机构包括通过通气管依次连接的罗茨风机、第二冷却器、后级过滤器以及第二缓冲罐，所述三级过滤机构包括通过通气管依次连接的压缩机、第三冷却器、第三缓冲罐以及吸附器。

作为本实用新型的另一种限定，氮氢配比单元依次包括第五缓冲罐以及分别与第五缓冲罐相连通的氢气控制机构以及氮气控制机构；

所述氢气控制机构包括与吸附器连接的氢气流量计、与第五缓冲罐连通的氢气调节阀以及连接在氢气流量计与氢气调节阀之间的第四缓冲罐；

所述氮气控制机构包括通过通气管依次连接的氮气流量计以及氮气调节阀，所述氮气调节阀与第五缓冲罐相连通。

作为本实用新型的第三种限定，所述加湿单元包括与第五缓冲罐相连通用于对氮氢混合气预热的预热装置以及与预热装置相连通用于提供水蒸气的加湿装置。

作为本实用新型的进一步限定，所述加湿装置与硅钢炉群之间的通气管上固定有用于避免水蒸气液化的保温装置。

作为本实用新型的其他限定，所述吸附器以及氢气流量计之间连接有用于检测氢气纯度的第一分析仪。

作为本实用新型的其他限定，所述硅钢炉群与加湿装置之间连接有用于检测氮气、氢气以及水蒸气配比的第二分析仪。

由于采用了上述的技术方案，本实用新型与现有技术相比，所取得的有益效果是：

（1）本实用新型设置有氢气提纯净化单元、氮氢配比单元以及加湿单元，氢气提纯净化单元能够避免尾气排放在空气中，保持了环境的整洁，并且氢气提纯净化单元净化尾气中的油气、颗粒物杂质以及去除氢气以外的其他气体，对氢气进行提纯，便于氢气的循环利用，节省资源。氮氢配比单元能够控制氮气以及氢气的配比，达到钢带退火过程中保护气的使用要求。加湿单元能够补充确实的水蒸气。

预热装置能够对氮氢混合器进行加热避免混合气中的水蒸气在通气管中冷凝成水滴，并且通过加湿装置对缺失的水蒸气进行补充，避免影响水蒸气在混合气中的含量，从而影响硅钢退火炉对钢带热处理的质量。

（2）本实用新型设置有氢气控制机构以及氮气控制机构，可以通过氢气调节阀实现对氢气进入量的控制，保证氮气和氢气的配比。

（3）本实用新型设置有预热装置，能够将氮氢混合气预热，使的氮氢混合气能够有与水蒸气充分混合。避免因氮氢混合气温度底使得水蒸气液化，影响保护气中水蒸气的含量。

（4）本实用新型设置有保温装置，能够对加湿装置与硅钢炉群之间的通气管保温。避免水蒸气在传输过程中因通气管内温度底而液化成水滴，减少保护气中水蒸气的含量，从而影响钢带退火的质量。

（5）本实用新型设置有第一分析仪，能够对氢气提纯净化单元净化提纯的氢气进行检测，检测氢气是否能够达到使用要求，保证了保护气的质量。

（6）本实用新型设置第二分析仪，能够对混合的气体比例进行检测，从而能够避免因比例不达标，对钢带退火造成的影响。

附图说明

下面结合附图及具体实施例对本实用新型作更进一步详细说明。

图1为本实用新型实施例的整体流程示意图。

图中：1、硅钢炉群；2、第一冷却器；3、前级过滤器；4、第一缓冲罐；5、罗茨风机；6、第二冷却器；7、后级过滤器；8、第二缓冲罐；9、压缩机；10、第三冷却器；11、第三缓冲罐；12、吸附器；13、第一分析仪；14、氢气流量计；15、第四缓冲罐；16、氢气调节阀；17、氮气调节阀；18、氮气流量计；19、第五缓冲罐；20、预热装置；21、加湿装置；22、第二分析仪；23、保温装置。

具体实施方式

以下结合附图对本实用新型的优选实施例进行说明。应当理解，此处所描述的优选实施例仅用于说明和理解本实用新型，并不用于限定本实用新型。

实施例 一种硅钢炉用保护气的循环系统

如图1所示，本实施例包括氢气提纯净化单元、氮氢配比单元以及加湿单元。

硅钢炉群1用于对钢带进行退火处理，硅钢炉群1上分别连接有与其内部连通的进气管和排气管。其中，排气管用于排出对钢带退火时产生的尾气，为了提纯硅钢炉群1尾气中的氢气，并且避免尾气中的油气以及颗粒物等杂质污染附近的环境，在硅钢炉群1的排气管处直接与氢气提纯净化单元相连通。进气管用于向硅钢炉群1内通入保护气，为了实现氢气的循环在利用，在进气管与氢气提纯净化单元之间连接有氮氢配比单元。并且为了保证保护气中水蒸气的含量，氮氢配比单元以及进气管之间连接有加湿单元。

更具体的，氢气提纯净化单元包括与排气管相连的的一级过滤机构、与一级过滤机构相连通的二级过滤机构以及与二级过滤机构相连通的三级过滤机构。一级过滤机构、二级过滤机构以及三级过滤机构之间均通过通气管依次连接。一级过滤机构包括第一冷却器2、前级过滤器3以及第一缓冲罐4，通过前级过滤器3主要用于过滤尾气中的油气以及大分子颗粒物杂质。二级过滤机构包括罗茨风机5、第二冷却器6、后级过滤器7以及第二缓冲罐8，通过罗茨风机5的加压能够过滤尾气中的油气以及小分子颗粒物杂质。三级过滤机构包括压缩机9、第三冷却器10、第三缓冲罐11以及吸附器12，通过压缩机9进行加压以及吸附器12的吸附，能够吸附掉尾气中的大分子气体如氮气等，实现对氢气的提纯以及尾气的过滤。

氮氢配比单元用于将氢气和氮气按所需比例混合。氮氢配比单元包括氢气控制机构以及氮气控制机构，氢气控制机构以及氮气控制机构均与第五缓冲罐19相连通，并将所需比例的氮气和氢气通入到第五缓冲罐19内，进行混合。氢气控制机构以及氮气控制机构之间均通过电连接的plc控制程序自动控制，实现对氢气和氮气摄入量的精准把控，保证了所需保护气中氢气和氮气所占的比例。

氢气控制机构包括通过通气管依次连接的氢气流量计14、第四缓冲罐15以及氢气控制阀。氢气流量计14与吸附器12之间连通，为了对氢气提纯净化单元中提取的氢气浓度进行检测，在氢气流量计14以及吸附器12之间的通气管上连接有第一分析仪13。plc控制程序分别与氢气调节阀、氢气流量计14以及第一分析仪13电连接，能够对第一分析仪13的数据进行实时监控，并且通过控制氢气调节阀以及氢气流量计14实现对氢气摄入量的控制。

氮气控制机构包括通过通气管依次连通的氮气流量计18以及氮气控制阀。氮气控制阀通过通气管与第五缓冲罐19相连通，并且plc控制程序分别与氮气调节阀1716以及氮气流量计18电连接，用于控制氮气的摄入量。氮气流量计18通过通气管与外界用于提供氮气的氮气储气罐相连。

加湿单元用于向氮氢混合气内部通入水蒸气，加湿单元的设置主要是为了避免因氮氢混合气温度低，水蒸气与氮氢混合气相接触液化成水滴，降低氮氢混合气中水蒸气的含量。加湿单元包括预热装置20以及加湿装置21，预热装置20与第五缓冲罐19相连通，预热装置20能够提升氮氢混合气体的温度，避免水蒸气的液化。并且为了补充缺失的水蒸气，在预热装置20与硅钢炉之间连接有加湿装置21，加湿装置21能够对氮氢混合气体中加入水蒸气，使得保护气中氮气、氢气以及水蒸气各比例均达到所需的要求。

为了避免保护气中的水蒸气在传输至硅钢炉群1之前，加湿装置21与硅钢炉群1之间的低温通气管相接触液化成水滴，影响保护气中水蒸气的含量，在加湿装置21与硅钢炉群1之间的通气管上固定有用于保持通气管温度的保温装置23。

加湿装置21与硅钢炉群1之间的通气管上连接有第二分析仪22能够对进入硅钢炉群1的保护气的比例进行实时监测和监控，并将数据传输到与第二分析仪22电连接的plc控制程序上，通过plc控制程序实现对进入硅钢炉群1内气体的控制，避免没有达到要求的混合气体进入到硅钢炉群1内。

使用本实施例对硅钢炉群1的尾气进行循环利用，首先将硅钢炉退火产生的尾气通入一级过滤机构对尾气中的油气以及大分子颗粒物杂质进行过滤，经过一级过滤的气体通入到二级过滤机构中，二级过滤器对尾气中的油气以及小分子颗粒物杂质进行过滤，经过二次过滤的尾气通入三级过滤机构中，三级过滤机构对尾气中大于氢气的气体分子进行吸附处理，实现对氢气的提纯。

然后将得到的高纯度氢气，通过第一分析仪13对氢气的纯度进行检测，检测后的高纯度氢气通过氢气控制机构，并流入第五缓冲罐19内，第五缓冲罐19与氮气控制机构相连通。氮气和氢气在第五缓冲罐19内按照一定比例混合，混合后的气体进入到预热装置20内对混合后的气体进行预热，预热后的气体通过加湿装置21补充水蒸气，并通过第二分析仪22对混合气体的比例进行检测，合格后便可通入到硅钢炉群1内进行二次利用。此系统能够通过氢气提纯净化单元能够净化尾气中的油气、颗粒物等杂质以及大分子气体，实现氢气的提纯，并且尾气不用排放置空气中，避免了附近的环境被污染。并且能够通过氮氢配比单元以及加湿单元，能够补充水蒸气，避免水蒸气液化，并将水蒸气、氮气以及提纯的氢气混合再利用，节省资源。

需要说明的是，以上所述仅为本实用新型的优选实施例而已，并不用于限制本实用新型，尽管参照上述实施例对本实用新型进行了详细的说明，对于本领域技术人员来说，其依然可以对上述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。