包括煙氣控溫的煙氣脫硫脫硝方法和裝置的制造方法
【技術(shù)領域】
[0001]本發(fā)明涉及采用活性炭吸附塔的煙氣脫硫、脫硝方法，更具體地說，本發(fā)明涉及在活性炭吸附塔的上游或前端對煙氣(燒結(jié)煙氣)同時采用了噴水降溫及兌冷風降溫的措施來控制進入吸附塔的煙氣溫度在100?150°C范圍，優(yōu)選控制在120?140°C范圍的方法，這些屬于燒結(jié)煙氣處理領域。
【背景技術(shù)】
[0002]對于工業(yè)煙氣、尤其鋼鐵工業(yè)的燒結(jié)機煙氣而言，采用包括活性炭吸附塔和解析塔的大型干法脫硫、脫硝裝置和工藝是比較理想的?；钚蕴繜煔鈨艋夹g(shù)具有能夠同時脫硫脫硝、實現(xiàn)副產(chǎn)物資源化、吸附劑可循環(huán)使用、脫硫脫硝效率高等特點，是非常具有發(fā)展前景的脫硫脫硝一體化技術(shù)。在包括活性炭吸附塔和解析塔(或再生塔)的脫硫、脫硝裝置中，活性炭吸附塔用于從燒結(jié)煙氣或廢氣(尤其鋼鐵工業(yè)的燒結(jié)機的燒結(jié)煙氣)吸附包括硫氧化物、氮氧化物和二惡英在內(nèi)的污染物，而解析塔用于活性炭的熱再生。
[0003]然而，對于高度到達幾十米的脫硫脫硝塔，吸附塔內(nèi)活性炭床層的溫度控制面臨巨大的挑戰(zhàn)。
[0004]對于活性炭法煙氣凈化技術(shù)而言，活性炭吸附塔內(nèi)活性炭床層的正常工作溫度為100?160°C，優(yōu)選控制在120?150。。。
[0005]一方面，為了防止床層中的活性炭燃燒，嚴格控制活性炭床層溫度低于165°C、優(yōu)選低于160°C。這是因為，雖然活性炭的燃點在430°C左右，然而在活性炭表面發(fā)生的化學反應一般為放熱反應，且煙氣中的粉塵中含有少量易燃、助燃物質(zhì)，并且活性炭本身也夾帶易燃性粉塵。如果沒有嚴格控制吸附塔內(nèi)的溫度，則這些易燃性物質(zhì)或易燃性粉塵的存在隨時造成安全隱患，輕則可能導致幾十米高的吸附塔內(nèi)活性炭自燃，嚴重則導致粉塵爆炸，這兩種事故的出現(xiàn)對于大型的脫硫脫硝塔裝置而言都是災難性的。所以，為了安全起見，一般設置活性炭床層溫度報警溫度為165°C。燒結(jié)原煙氣經(jīng)增壓風機加壓后溫度一般為900C -200°C、更一般為100-180°C之間，而且燒結(jié)煙氣中氧含量高，塔內(nèi)活性炭表面氧化后床層溫度會比進口煙氣溫度高出5-15°C，因此為了確保脫硫脫硝裝置的安全運行，需要對進入吸附塔的煙氣溫度進行控制，一般設置報警溫度為150°C。此外，吸附塔停運前，須保持塔內(nèi)活性炭床層溫度低于90°C，此時需對活性炭床層進行冷卻降溫，因此為了確保安全停運，也須對活性炭床層溫度進行控制。
[0006]另一方面，活性炭煙氣凈化系統(tǒng)正常運行時需要嚴格控制進入吸附塔的煙氣溫度高于或不低于100°c、優(yōu)選高于或不低于110°C。這是因為，如果煙氣溫度低于100°C，則進入床層內(nèi)的燒結(jié)煙氣中所含的水蒸汽的溫度接近露點(或凝結(jié)點)，極易變成水并且與硫氧化物反應變成強腐蝕性的酸，導致裝置的嚴重腐蝕并且嚴重降低脫硝、脫硝的效果。
[0007]傳統(tǒng)的煙氣降溫方法為向煙氣中單獨噴水降溫。這種冷卻方法在系統(tǒng)正常運行時能有效控制活性炭床層溫度，但用于系統(tǒng)停運前降溫會導致煙氣濕度過高，導致活性炭會吸附煙氣中大量水蒸氣，降低了活性炭低溫脫硝活性。
[0008]通常，活性炭法煙氣凈化技術(shù)具有脫硫脫硝率高、副產(chǎn)物可資源化利用、活性炭可循環(huán)使用等特點，其脫硫脫硝的原理如下:
[0009]在活性炭的表面SO2被氧化吸收形成硫酸，其反應式:
[0010]2S02+02+2H20 — 2H2S04
[0011]如果在煙氣中噴入少量氨，可加快SO2的吸收，其反應式:
[0012]NH3+H2S04 — NH4HSO4
[0013]但是，為了在脫硫的同時達到脫硝的效果，一般會在吸附塔煙氣入口處噴射較多的氨，既要滿足脫硫所需的氨，同時滿足脫硝所需的氨。脫硝反應式為:
[0014]4N0+02+4NH3 — 4N2+6H20
[0015]與此同時在反應塔內(nèi)還存在以下的副反應:
[0016]2NH3+H2S04 — (NH4) 2S04
[0017]而且SO2與NH3的反應速率比NO與NH3的反應速率更快，SO2的存在抑制了脫硝反應的進行。另外，煙氣中的S03、HF、和HCl也會和NH3反應，對于脫硝而言，這些副反應會大大增加了氨氣的用量，增加了運行成本。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0018]本發(fā)明的目的是提供一種活性炭床層溫度的控制方法，可以確保系統(tǒng)在運行及停運時實現(xiàn)安全有效的溫度控制，防止事故發(fā)生。在活性炭吸附塔的上游或前端對煙氣(燒結(jié)煙氣)同時采用了噴水降溫及兌冷風降溫的措施來控制吸附塔中活性炭床層的溫度在100?160°C范圍，優(yōu)選控制在120?150°C范圍的方法。
[0019]本申請使用的煙氣溫度控制方法同時采用了對煙氣進行噴水降溫及兌冷風降溫。吸附塔正常工作時，如果活性炭床層溫度高于150°C，則利用吸附塔之前、增壓風機之后設置的噴水點，向原煙氣中噴入霧化水對煙氣進行降溫，從而降低活性炭床層溫度。所噴的工藝水的量由煙氣量及煙氣溫度決定。
[0020]吸附塔正常停運或在事故情況下(裝置因故障或維護需要停機，或水冷系統(tǒng)故障時)，為了在不增加塔內(nèi)濕度的條件下降低吸附塔內(nèi)溫度，關(guān)閉工藝水降溫系統(tǒng)，將原煙氣擋板關(guān)閉，打開冷風閥，向煙道中通入冷空氣，從而降低吸附塔內(nèi)活性炭床層溫度。
[0021]另外，本發(fā)明還使用在活性炭吸附塔中多位點噴射空氣稀釋氨氣的手段，它一方面用于同時兼顧脫硫和脫硝的作用，另一方面，也協(xié)助吸附塔內(nèi)溫度的調(diào)節(jié)和/或控制。也可以說，作為本發(fā)明的優(yōu)選的方案，采用以上手段或措施來控制吸附塔內(nèi)的煙氣溫度，以便在理想的煙氣溫度下進行吸附。
[0022]根據(jù)本發(fā)明的第一個實施方案，提供一種包括煙氣控溫的燒結(jié)煙氣脫硫、脫硝方法，該方法包括以下步驟:
[0023]I)煙氣控溫的步驟或煙氣調(diào)溫的步驟，該步驟包括以下子步驟:
[0024](I)首先在向活性炭吸附塔輸送高溫煙氣的煙道的上游位置Pl的冷風入口處，通過向該煙道中通入冷空氣來對煙氣進行第一次降溫，
[0025](2)然后在通入冷空氣的位置Pl的下游位置P2的工藝水噴嘴處向煙道內(nèi)的煙氣中噴入用于冷卻燒結(jié)煙氣的工藝水，即冷卻水或冷水霧，以便調(diào)節(jié)進入吸附塔的煙氣溫度在設定的T3iS&范圍內(nèi)，例如T3ijte在105 - 150°C，優(yōu)選在115 — 145°C范圍，更優(yōu)選在120-140°C范圍；
[0026]II)脫硫、脫硝步驟:在以上I)步驟中經(jīng)過控溫或經(jīng)過調(diào)節(jié)溫度的煙氣進入到吸附塔的進氣室中之后依次流過吸附塔的一個或多個活性炭床層，煙氣與從吸附塔頂加入的活性炭進行錯流式接觸，同時，將稀釋氨氣通入吸附塔的煙氣輸入管道中和任選地通入吸附塔內(nèi)，其中煙氣所含的污染物，即包括硫氧化物、氮氧化物和二惡英在內(nèi)的污染物，被活性炭脫除，之后凈煙氣進入到出氣室中而排出，吸附了污染物的活性炭則從吸附塔底部排出；
[0027]III)活性炭解析步驟:將吸附了污染物的活性炭從吸附塔的底部轉(zhuǎn)移到具有上部的加熱區(qū)和下部的冷卻區(qū)的一種活性炭解析塔的加熱區(qū)中，讓活性炭進行解析、再生，而解析、再生后的活性炭向下流過冷卻區(qū)之后從解吸塔底部排出；其中:在解析過程中將氮氣通入到解析塔的上部，并且任選地同時將氮氣經(jīng)由第二氮氣管道通入解析塔的下部；和，通入解析塔內(nèi)的氮氣將從活性炭上熱解吸的包括SO2和NH3在內(nèi)的氣體污染物從解吸塔的加熱區(qū)和冷卻區(qū)之間的中間區(qū)段中帶出并送至制酸系統(tǒng)即制酸區(qū)去制酸。在制酸區(qū)中產(chǎn)生含氨的廢水。
[0028]優(yōu)選的是，在以上步驟(I)中，在位置Pl的前側(cè)和后側(cè)分別設置第一測溫點和第二測溫點，在線測量在這兩個測溫點處在煙道內(nèi)的煙氣溫度Tl和T2，其中在第二測溫點的目標值或設定值為T2設定和其中T2設定是在150-180°C、優(yōu)選160-170°C范圍內(nèi)取值。
[0029]當實測Tl高于T2ijte值時，啟動上述子步驟⑴和⑵:根據(jù)Tl與Τ2@的差值進行預測和根據(jù)T2與T2ijte的差值進行反饋來調(diào)整步驟(I)中冷風的流量，以便將T2調(diào)節(jié)或控制在T2iS& 土a°C范圍，其中a°C是在2-10°C。
[0030]當實測Tl低于T2iSil值時，啟動上述子步驟(2)、停止步驟(I)的操作，即關(guān)閉冷風閥門，只進行后續(xù)的步驟(2)。
[0031]當系統(tǒng)出現(xiàn)故障或正常停機時，切斷煙氣的供應，只操作上述子步驟(I)，并且停止子步驟(2)的操作，將冷風通入吸附塔中。
[0032]優(yōu)選的是，根據(jù)Tl-T2iSjl之差值Λ Tl、煙氣的流量和冷空氣的溫度來計算并確定在步驟(I)中的冷空氣的流量，調(diào)節(jié)冷風閥門的開度，從而將煙氣溫度Τ2降低至T2iSg土a°C范圍。
[0033]進一步優(yōu)選的是，在以上步驟(2)中，在位置P2的下游、在吸附塔的煙氣進口的上游設置第三測溫點，在線測量在第三測溫點處在煙道內(nèi)煙氣的溫度T3，根據(jù)實測T2與在第三測溫點處的目標值或預設值T3ijte的差值進行預測和根據(jù)T3與T3ijte的差值進行反饋來調(diào)整噴射工藝水的流量，將T3調(diào)節(jié)或控制在T3iS& 土b°C范圍，其中T3iS&是在100-150°C，優(yōu)選在110 - 145°C范圍，更優(yōu)選在120-140°C圍內(nèi)取值，和其中b°C是在2_10°C。
[0034]一般，T2設定比T3設定高20_50°C，更優(yōu)選高25_45°C，更優(yōu)選高30_40°C。
[0035]優(yōu)選的是，工藝水是或包括來自制酸區(qū)的含氨廢水。在包含SO2和NH3的(氣體)污染物被輸送至制酸區(qū)中處理之后，獲得了含氨廢水。將含氨廢水替代工藝水或替代工藝水的一部分。這樣既可以利用廢水中的NH3，減少通入吸附塔中純NH3氣的用量，又可以對煙氣降溫，無廢水外排。
[0036]進一步優(yōu)選的是，在步驟(II)中，稀釋氨氣(即空氣稀釋氨氣)是由氨氣與空氣通過空氣與氨氣混合裝置(M)來獲得的。
[0037]當吸附塔正常停運或吸附裝置和/或水冷裝置發(fā)生事故時(例如裝置因故障或維護需要停機，或水冷系統(tǒng)故障時)，停止步驟(2)噴水，同時切斷煙氣的供應，僅僅運行步驟(I)或啟動步驟(I)(即打開冷風閥向煙道中通入冷空氣)。因此迅速降低煙氣的溫度，進而迅速降低吸附塔內(nèi)活性炭床層溫度。從而確保吸附塔的安全停