含氨废水用于烟气控温的烟气脱硫脱硝方法和装置的制造方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及含氨废水用于烟气控温的烟气脱硫脱硝方法和装置。更具体地说，本发明涉及在活性炭吸附塔的上游或前端对烟气(烧结烟气)同时采用了喷水降温及兑冷风降温的措施来控制进入吸附塔的烟气温度在100?150°C范围，优选控制在120?140°C范围的方法，这些属于烧结烟气处理领域。
【背景技术】
[0002]对于工业烟气、尤其钢铁工业的烧结机烟气而言，采用包括活性炭吸附塔和解析塔的大型干法脱硫、脱硝装置和工艺是比较理想的。活性炭烟气净化技术具有能够同时脱硫脱硝、实现副产物资源化、吸附剂可循环使用、脱硫脱硝效率高等特点，是非常具有发展前景的脱硫脱硝一体化技术。在包括活性炭吸附塔和解析塔(或再生塔)的脱硫、脱硝装置中，活性炭吸附塔用于从烧结烟气或废气(尤其钢铁工业的烧结机的烧结烟气)吸附包括硫氧化物、氮氧化物和二恶英在内的污染物，而解析塔用于活性炭的热再生。
[0003]然而，对于高度到达几十米的脱硫脱硝塔，吸附塔内活性炭床层的温度控制面临巨大的挑战。
[0004]对于活性炭法烟气净化技术而言，活性炭吸附塔内活性炭床层的正常工作温度为100?160°C，优选控制在120?150。。。
[0005]一方面，为了防止床层中的活性炭燃烧，严格控制活性炭床层温度低于165°C、优选低于160°C。这是因为，虽然活性炭的燃点在430°C左右，然而在活性炭表面发生的化学反应一般为放热反应，且烟气中的粉尘中含有少量易燃、助燃物质，并且活性炭本身也夹带易燃性粉尘。如果没有严格控制吸附塔内的温度，则这些易燃性物质或易燃性粉尘的存在随时造成安全隐患，轻则可能导致几十米高的吸附塔内活性炭自燃，严重则导致粉尘爆炸，这两种事故的出现对于大型的脱硫脱硝塔装置而言都是灾难性的。所以，为了安全起见，一般设置活性炭床层温度报警温度为165°C。烧结原烟气经增压风机加压后温度一般为900C -200°C、更一般为100-180°C之间，而且烧结烟气中氧含量高，塔内活性炭表面氧化后床层温度会比进口烟气温度高出5-15°C，因此为了确保脱硫脱硝装置的安全运行，需要对进入吸附塔的烟气温度进行控制，一般设置报警温度为150°C。此外，吸附塔停运前，须保持塔内活性炭床层温度低于90°C，此时需对活性炭床层进行冷却降温，因此为了确保安全停运，也须对活性炭床层温度进行控制。
[0006]另一方面，活性炭烟气净化系统正常运行时需要严格控制进入吸附塔的烟气温度高于或不低于100°c、优选高于或不低于110°C。这是因为，如果烟气温度低于100°C，则进入床层内的烧结烟气中所含的水蒸汽的温度接近露点(或凝结点)，极易变成水并且与硫氧化物反应变成强腐蚀性的酸，导致装置的严重腐蚀并且严重降低脱硝、脱硝的效果。
[0007]传统的烟气降温方法为向烟气中单独喷水降温。这种冷却方法在系统正常运行时能有效控制活性炭床层温度，但用于系统停运前降温会导致烟气湿度过高，导致活性炭会吸附烟气中大量水蒸气，降低了活性炭低温脱硝活性。
[0008]通常，活性炭法烟气净化技术具有脱硫脱硝率高、副产物可资源化利用、活性炭可循环使用等特点，其脱硫脱硝的原理如下:
[0009]在活性炭的表面SO2被氧化吸收形成硫酸，其反应式:
[0010]2S02+02+2H20 — 2H2S04
[0011]如果在烟气中喷入少量氨，可加快SO2的吸收，其反应式:
[0012]NH3+H2S04 — NH4HSO4
[0013]但是，为了在脱硫的同时达到脱硝的效果，一般会在吸附塔烟气入口处喷射较多的氨，既要满足脱硫所需的氨，同时满足脱硝所需的氨。脱硝反应式为:
[0014]4N0+02+4NH3 — 4N2+6H20
[0015]与此同时在反应塔内还存在以下的副反应:
[0016]2NH3+H2S04 — (NH4) 2S04
[0017]而且SO2与NH3的反应速率比NO与NH3的反应速率更快，SO2的存在抑制了脱硝反应的进行。另外，烟气中的S03、HF、和HCl也会和NH3反应，对于脱硝而言，这些副反应会大大增加了氨气的用量，增加了运行成本。
【发明内容】
[0018]本发明的目的是提供一种活性炭床层温度的控制方法，可以确保系统在运行及停运时实现安全有效的温度控制，防止事故发生。在活性炭吸附塔的上游或前端对烟气(烧结烟气)同时采用了喷水降温及兑冷风降温的措施来控制吸附塔中活性炭床层的温度在100?160°C范围，优选控制在120?150°C范围的方法。
[0019]本申请使用的烟气温度控制方法同时采用了对烟气进行喷水降温及兑冷风降温。吸附塔正常工作时，如果活性炭床层温度高于150°C，则利用吸附塔之前、增压风机之后设置的喷水点，向原烟气中喷入雾化水对烟气进行降温，从而降低活性炭床层温度。所喷的工艺水的量由烟气量及烟气温度决定。
[0020]吸附塔正常停运或在事故情况下(装置因故障或维护需要停机，或水冷系统故障时)，为了在不增加塔内湿度的条件下降低吸附塔内温度，关闭工艺水降温系统，将原烟气挡板关闭，打开冷风阀，向烟道中通入冷空气，从而降低吸附塔内活性炭床层温度。
[0021]另外，本发明还使用在活性炭吸附塔中多位点喷射空气稀释氨气的手段，它一方面用于同时兼顾脱硫和脱硝的作用，另一方面，也协助吸附塔内温度的调节和/或控制。也可以说，作为本发明的优选的方案，采用以上手段或措施来控制吸附塔内的烟气温度，以便在理想的烟气温度下进行吸附。
[0022]根据本发明的第一个实施方案，提供一种包括烟气控温的烧结烟气脱硫、脱硝方法，该方法包括以下步骤:
[0023]I)烟气控温的步骤或烟气调温的步骤，该步骤包括以下子步骤:
[0024](I)首先在向活性炭吸附塔输送高温烟气的烟道的上游位置Pl的冷风入口处，通过向该烟道中通入冷空气来对烟气进行第一次降温，
[0025](2)然后在通入冷空气的位置Pl的下游位置P2的工艺水喷嘴(P2)处向烟道内的烟气中喷入用于冷却烧结烟气的工艺水，即冷却水或冷水雾，以便调节进入吸附塔的烟气温度在设定的T3iS&范围内，例如T3ijte在105 - 150°C，优选在115 — 145°C范围；
[0026]II)脱硫、脱硝步骤:在以上I)步骤中经过控温或经过调节温度的烟气进入到吸附塔的进气室中之后依次流过吸附塔的一个或多个活性炭床层，烟气与从吸附塔顶加入的活性炭进行错流式接触，同时，将稀释氨气通入吸附塔的烟气输入管道中和任选地通入吸附塔内，其中烟气所含的污染物，即包括硫氧化物、氮氧化物和二恶英在内的污染物，被活性炭脱除，之后净烟气进入到出气室中而排出，吸附了污染物的活性炭则从吸附塔底部排出；
[0027]III)活性炭解析步骤:将吸附了污染物的活性炭从吸附塔的底部转移到具有上部的加热区和下部的冷却区的一种活性炭解析塔的加热区中，在解析塔的加热区中活性炭与作为加热气体所输入的热风(Gl)进行间接热交换而被加热或升温至活性炭解析温度Td(例如390-450°C，更优选400-440°C )，导致活性炭在该Td温度下进行解析、再生；同时由冷却风机将常温空气或冷却风(G2)从解析塔冷却区的冷风入口通入到解析塔的冷却区中，与在冷却区中向下移动的活性炭进行间接热交换来冷却活性炭，从解析塔的冷却区的冷却风出口排出冷却风或冷却空气(G2’)(例如具有130±25°C的温度)；而解析、再生后的活性炭向下流过冷却区之后从解吸塔底部排出(经过筛分之后将粗颗粒的活性炭再返回到吸附塔的顶部)；其中:在解析过程中将作为载气的氮气经由氮气换热器通入到解析塔的上部，并且任选地同时将作为载气的氮气经由第二氮气管道通入解析塔的下部；和，通入解析塔内的氮气将从活性炭上热解吸的包括SO2和NH3在内的气体污染物从解吸塔的加热区和冷却区之间的中间区段中带出并送至制酸系统即制酸区去制酸，在制酸系统中产生含氨的废水(例如被贮存在含氨废水的贮罐中)，
[0028]其特征在于:从解析塔的冷却区的冷却风出口排出的冷却风或冷却空气(G2’ )(例如具有120°C温度)的一部分(例如8-35vol %，优选10_30vol %、更优选12_25vol % )(例如经由外排管路(L4)或经由该外排管路(L4)的第一支路)被输送到氮气换热器中与氮气进行间接热交换来加热作为载气的氮气，或上述外排热风(G1’ )的一部分(例如4-25vol%，优选6-20vol%、更优选8-15vol% )被输送到氮气换热器中与氮气进行间接热交换来加热氮气，例如将氮气加热至105-155°C (优选110-150°C、更优选115-140°C )，然后，经历热交换后的冷风(G2’)被排放；和，在制酸区中产生的含氨废水替代上述工艺水或替代上述工艺水的一部分。
[0029]优选的是，在以上步骤(I)中，在位置Pl的前侧和后侧分别设置第一测温点和第二测温点，在线测量在这两个测温点处在烟道内的烟气温度Tl和T2，其中在第二测温点的目标值或设定值为T2iS&和其中T2ijte是在110-180°C、优选120_170°C范围内取值。
[0030]当实测Tl高于T2ijte值时，启动上述子步骤⑴和⑵:根据Tl与Τ2@的差值进行预测和根据T2与T2ijte的差值进行反馈来调整步骤(I)中冷风的流量，以便将T2调节或控制在T2iS& 土a°C范围，其中a°C是在2-10°C。
[0031]当实测Tl低于T2iSil值时，启动上述子步骤(2)、停止步骤(I)的操作，即关闭冷风阀门，只进行后续的步骤(2)。
[0032]当系统出现故障或正常停机时，切断烟气的供应，只操作上述子步骤(I)，并且停止子步骤(2)的操作，将冷风通入吸附塔中。
[0033]优选的是，根据Tl-T2iSjl之差值Λ Tl、烟气的流量和冷空气的温度来计算并确定在步骤(I)中的冷空气的流量，调节冷风阀门的开度，从而将烟气温度Τ2降低至T2iSg土a°C范围。
[0034]进一步优选的是，在以上步骤(2)中，在位置P2的下游、在吸附塔的烟气进口的上游设置第三测温点，在线测量在第三测温点处在烟道内烟气的温度T3，根据实测T2与在第三测温点处的目标值或预设值T3ijte的差值进行预测和根据T3与T3ijte的差值进行反馈来调整喷射工艺水的流量，将T3调节或控制在T3iS& 土b°C范围，其中T3iS&是在105-150°C，优选在115 - 145°C范围，更优选在120-140°C围内取值，和其中b°C是在2_10°C。
[0035]一般，T2设定比T3设定高20-50°C，更优选高25_45°C，更优选高30_40°C。
[0036]优选的是，工艺水是或包括来自制酸区的含氨废水。在包含SO2和NH3的(气体)污染物被输送至制酸区中处理之后，获得了含氨废水。将含氨废水替代工艺水或替代工艺水的一部分。这样既可以利用废水中的NH3，减少通入吸附塔中纯NH3气的用量，又可以对烟气降温，无废水外排。
[0037]进一步优选的是，在步骤(II)中，稀释氨气(即空气稀释氨气)是由氨气与空气通过空气与氨气混合装置(M)来获得的。
[0038]当吸附塔正常停运或吸附装置和/或水冷装置发生事故时(例如装置因故障或维护需要停机，或水冷系统故障时)，停止步骤(2)喷水，同时切断烟气的供应，仅仅运行步骤
(I)或启动步骤(I)(即打开冷风阀向烟道中通入冷空气)。因此迅速降低烟气的温度，进而迅速降低吸附塔内活性炭床层温度。从而确保吸附塔的安全停运，避免安全事故的发生，以及避免对设备的破坏和对吸附塔床层中活性炭的损坏。
[0039]一般情况下，在正常的操作中，(I)首先通过向输送高温烟气的烟道中通入冷空气来对烟气进行第一次降温，(2)然后在通入冷空气位点的下游向烟气中喷入工艺水(冷却水或冷水雾)(例如喷水量应加以控制，使得烟气的湿度低于12wt%、优选低于10被％、更优选低于9wt%)来降低烟气的温度。另外，通过向吸附塔的烟气输入管道中和/或向进入吸附塔内的烟气中喷入稀释氨