I. Antecedentes do projecto e especificações da linha de produção
Este estudo de caso envolve uma linha de produção de galvanização a quente concebida para componentes estruturais de aço em grande escala, com uma chaleira de zinco com dimensões internas de 13 metros de comprimento, 1.8 metros de largura, e 3,5 metros de profundidade. Estas dimensões correspondem a uma capacidade nominal de zinco de 420 toneladas e uma produção máxima por hora de aproximadamente 18 toneladas,classificando-a como uma linha de produção de funcionamento contínuo de carga pesadaA linha é concebida para a produção directa de gás natural e está configurada para uma fonte de alimentação trifásica de 380 V/50 Hz.que estabelece uma linha de base diferente do projeto de 60 Hz destinado à América do Sul no caso anterior.
O sistema de tanques adota um substrato de concreto com revestimento anticorrosivo de plástico reforçado com fibra de vidro (FRP).e passivação , 1,8 metros de largura e 3 metros de profundidade, criando um diferencial de profundidade de 0,5 metros da chaleira de zinco que deve ser contabilizado no planejamento do percurso do elevador.
II. Parâmetros do sistema de aquecimento e do abastecimento de gás
A fonte de energia de aquecimento é o gás natural por condução, cujo valor calorífico deve situar-se no intervalo de 8.400 a 8.600 multiplicado por 4,18 kJ/m3,pressão de entrada mantida entre 100 e 200 kPaA secção de combustão é equipada com seis queimadores de pulso de alta velocidade, modelo TJ300,com um consumo instantâneo de gás de aproximadamente 70 m3/h, o que eleva o consumo total instantâneo a 420 m3/h. O gasoduto de abastecimento de gás adota uma configuração de entrada principal dupla, com uma unidade em serviço e outra em espera,assegurar o abastecimento ininterrupto durante a produção contínua.
O forno opera sob um modo de combustão a micro-pressão positiva.O controlo de temperatura utiliza um circuito de regulação PID de 3 fases, com temperatura de banho de zinco obtida através de termopares e exibida num ecrã grande.com sistema de regulação automática da potência do queimador com base no desvio do ponto de fixaçãoA detecção de chama utiliza sensores ultravioleta e o sistema de ignição suporta modos duplos de alta-baixa automáticos e manuais.
III. Materiais de construção de tanques e abordagem anticorrosiva
Em contraste com a construção de estruturas de aço com chapas de aço utilizada no caso anterior,Esta linha de produção utiliza tanques de concreto com revestimentos anticorrosivo de FRP para o pré-tratamento e pós-tratamento de secçõesUm total de seis reservatórios para decapagem, enxaguamento, fluxo, arrefecimento e passivação compartilham dimensões externas unificadas de 13 metros de comprimento, 1,8 metros de largura e 3 metros de profundidade.A construção do tanque de concreto é da responsabilidade do comprador, sendo que o vendedor fornece apenas a instalação de revestimento de FRP.Esta divisão dos trabalhos é adequada para cenários em que o comprador já possui depósitos existentes ou prefere configurações de depósitos fixos de carga pesada.
A secção de decapagem compreende três reservatórios de decapagem fechados.O tempo de imersão por tanque é de aproximadamente 6 minutos em condições normais de ferrugem e pode ser alargado para 30 minutos para peças fortemente ferrugens.A sala de decapagem funciona sob pressão negativa,com o ponto de partida de pressão negativa de 5 a 10 Pa ∼ 5 Pa em dias claros e ajustado para 10 Pa em dias chuvosos para compensar as variações da pressão atmosféricaO ventilador de frequência variável reduz automaticamente a frequência ao atingir a pressão definida.Os carros de trilho são utilizados para carregar e descarregar material para garantir que a névoa ácida não se difunde na oficina.
Há um reservatório de fluxo, com a temperatura de funcionamento mantida entre 50 e 70°C e o pH controlado em aproximadamente 5.Um dispositivo automático de remoção de ferro limita a concentração de íons ferrosos a 1 mg/lAs secções de arrefecimento e de passivação são constituídas por um tanque cada, sendo o processo de passivação livre de cromo.
IV. Configuração do sistema de tratamento de neblina ácida e de fumaça de zinco
A sala de decapagem fechada mede 17.150 mm de comprimento, 15.000 mm de largura e 6.350 mm de altura, sendo a estrutura externa de aço 17.150 mm por 15.600 mm por 8.450 mm.A névoa ácida passa primeiro por um estágio de diluição. A água de diluição também é utilizada para preparar ácido fresco., reduzindo o consumo de álcali e, em seguida, entra na torre de neutralização de absorção de neblina ácida.com sondas de detecção de pH instaladas tanto na entrada como na saída para monitorizar a eficiência de neutralização em tempo real.
O tratamento de fumaça de zinco emprega duas lógicas de coleta independentes. Um é um capô de cobertura móvel instalado acima da chaleira de zinco, utilizando a tendência natural de subida da fumaça para captura.O outro é um sistema de captura de sucção de dois lados em ambos os lados da chaleiraAmbas as abordagens utilizam o controlo de frequência variável Redução para 10 Hz durante os períodos de não galvanização para minimizar o consumo de energia.
Os vapores de zinco capturados passam por um filtro de saco para remoção de partículas, depois por uma fase de desodorização com cortina de água,e são finalmente descarregados por um ventilador de calada induzido de frequência variável de 160 kWO colector de poeira é concebido para parar durante o sopro a alta velocidade e funcionar a baixa velocidade para assegurar a limpeza eficaz dos sacos de filtro.
V. Sistema de utilização em cascata do calor residual (módulo de tecnologia principal)
O esquema de utilização do calor residual para esta linha de produção é mais abrangente do que o caso anterior, abrangendo seis fases.A temperatura dos gases de combustão diminui progressivamente de aproximadamente 500°C na saída do forno para condições próximas do ambiente.
Fase 1: aquecimento de fluxo de líquido. O gás de combustão sai do forno a aproximadamente 500°C e passa através de um trocador de calor de aço inoxidável para aquecer a água circulante a aproximadamente 90°C.Esta água quente é então enviada para uma bobina de troca de calor de liga de titânio dentro do tanque de fluxo, elevando o fluxo do líquido para o ponto de fixação do processo de 50 a 70 °C.A liga de titânio é um material obrigatório devido à natureza corrosiva do cloreto de zinco e do cloreto de amónio na solução de fluxo.
Fase 2: Seca da peça: Após a primeira fase de troca de calor, o gás de combustão entra no poço de secagem, que mede 14 metros de comprimento, 5 metros de largura e 3 metros de profundidade.O gás de combustão passa através de um trocador de calor, e um soprador de alta temperatura fornece ar quente para a superfície da peça de trabalho para secagem rápida e uniforme.O efeito de secagem combina o calor radiante da própria estrutura do poço com o fluxo de ar quente por convecção.
Fase 3: Pré-aquecimento do ar de combustão (patenteado): à medida que o gás de combustão continua a arrefecer a aproximadamente 200°C, entra no trocador de calor do ar de combustão,pré-aquecimento do ar de combustão exigido pelos queimadores a partir da temperatura ambiente até 50 a 150 °CEste ar de combustão pré-aquecido, quando entregue ao forno, aumenta a temperatura de combustão teórica.O projecto estima uma poupança de gás de aproximadamente 2 a 3 m3 por tonelada de peças galvanizadas..
Fase 4: Secagem de lodo (patenteado): um reservatório de secagem de lodo de aço inoxidável de 316L, com 6 000 mm de comprimento, 750 mm de largura,e 375 mm de altura é instalado acima do conduto de gases de combustão do trocador de calor de ar de combustãoUtiliza gases de combustão a cerca de 150 a 200 °C para secar a lama da filtragem de pressão de cerca de 80% de teor de umidade para cerca de 10%, reduzindo significativamente o peso de eliminação fora do local.
Fase 5: Recuperação de calor residual da borda da panela (patenteada).Uma bobina de camada dupla de aço inoxidável colocada ao longo da borda da chaleira aquece a água circulante para banho, pré-aquecimento ácido, ou aquecimento de oficina.
Fase 6: Aquecimento da oficina de gases de combustão: o calor residual de baixa qualidade remanescente antes da descarga final é liberado diretamente na oficina através de tubos de aço, com medidas de protecção contra queimaduras implementadas.
Além disso, a água quente da secção de arrefecimento circula através de tubos de troca de calor com o ácido frio no tanque de decapagem,simultaneamente a redução da temperatura da água de arrefecimento e o pré-aquecimento do líquido ácido ∙ um projeto de dupla finalidade que reduz os requisitos de investimento em torres de arrefecimento.
VI. Logística de levantamento e pesagem em linha
O levantamento da peça de trabalho utiliza uma configuração de elevação dupla de 5 toneladas e 5 toneladas.de um comprimento de 80 mm ou mais, mas não superior a 150 mm,As peças de trabalho são fixadas manualmente a grandes prateleiras com uma armação de elevação, levantadas a uma altura fixa e depois transportadas por carro de trens de terra para a sala de decapagem.onde os guindastes aéreos os processam sequencialmente através de cada estação de tanque.
Esta linha de produção está equipada com um sistema de pesagem em linha que lê tanto o peso da peça em bruto antes da decapagem como o peso final após a galvanização.Ele monitora a perda de ferro durante o decapagem e ganho de peso de revestimento de zinco, permitindo o acompanhamento em tempo real do consumo de zinco e o ajustamento do processo ∙ uma característica não presente no caso anterior.
A solução de logística oferece ao comprador duas opções de automação: um elevador elétrico de pórtico com controle remoto ou um elevador elétrico de trilho com carrinhos RGV para controle programado por PLC.A abordagem de controlo programado controla com precisão o tempo de imersão para evitar que os operadores prolongem o tempo de imersão com base na experiência individual, evitando assim revestimentos de zinco excessivamente espessos.
VII. Distribuição da carga elétrica
A capacidade eléctrica total instalada de toda a linha de produção é de cerca de 530 kW. As principais cargas são distribuídas da seguinte forma: ventilador de arco induzido por fumaça de zinco a 160 kW,Ventilador de arco induzido por névoa ácida de 45 kW, sistema de tratamento de ácidos residuais de 80 kW, motor de guindaste de 15 kW, equipamento de remoção de ferro de 15 kW, compressor de ar de 7,5 kW, bombas de pulverização de 26 kW (incluindo duas bombas de 7.5 kW).5 kW e uma unidade de 11 kW), motores de elevação de 40 kW, torre de arrefecimento de 4 kW, iluminação de 20 kW e estação de elevação de 22,5 kW.
VIII. Módulo facultativo: Sistema de regeneração de resíduos ácidos
Esta proposta inclui um módulo opcional uma linha de tratamento de ácidos residuais que utiliza o método de deslocamento do ácido sulfúrico, com uma capacidade de transformação prevista de 5 a 10 toneladas por dia.O ácido residual deve ter uma concentração de íons ferrosos superior a 120 g/l, concentração de íons férricos inferior a 5 g/l e concentração de ácidos livres superior a 5%.que é então reagido com ácido sulfúrico concentrado para produzir sulfato ferroso e gás cloreto de hidrogénioO gás cloreto de hidrogénio é recuperado como ácido clorídrico regenerado e devolvido à secção de decapagem, enquanto o sulfato ferroso é vendido como subproduto sob a forma de monohidrato de sulfato ferroso..
O equipamento tem uma potência nominal total de cerca de 200 kW, com um consumo de energia de cerca de 40 kWh por tonelada de ácido residual tratado.com uma altura de equipamento de 7 metros e uma distância de instalação e operação necessária de 9 metrosAs especificações do processo exigem que o ácido regenerado contenha menos de 4% de resíduos de ferro e obtenha uma concentração de ácido regenerado de 15% a 22%.O subproduto sulfato ferroso deve ter uma pureza superior a 90%, com limites de impurezas de titânio inferiores a 0,75%, arsénio inferior a 0,0002%, chumbo inferior a 0,0001%, cádmio inferior a 0,0001%, mercúrio inferior a 0,00002%, cromo inferior a 0,001%, ácido livre inferior a 1%,e substâncias insolúveis abaixo de 00,5%.