CN106215646B - 废液再生系统、冷却系统及其再生酸生产方法和冷却方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种冷却系统，包括喷淋洗涤塔、烟气冷却器和氧化塔，烟气冷却器设置在喷淋洗涤塔和氧化塔之间，通过第二烟道与喷淋洗涤塔腔室贯通，通过第三烟道与氧化塔腔室贯通，焙烧烟气经过吸收塔通过第一烟道进入喷淋洗涤塔，通过第二烟道进入烟气冷却器，通过第三烟道进入氧化塔，将烟气中的NOx氧化生成HNO3。一种冷却方法，通过烟气冷却器和氧化塔对吸收塔吸收的焙烧烟气进行两级冷却，在氧化塔中氧化成HNO3。一种废酸再生方法，除上述冷却方法外还包括：焙烧烟气进入吸收塔，喷淋液在吸收塔内对焙烧烟气进行逆向喷淋，吸收塔内的填料吸收焙烧烟气中的酸气，形成再生酸；氧化塔中包含HNO3的喷淋液通过喷淋洗涤塔返回吸收塔。

Description

废液再生系统、冷却系统及其再生酸生产方法和冷却方法
技术领域
本发明涉及废液再生技术领域，更具体地，涉及一种不锈钢废液再生系统、冷却系统及其再生酸生产方法和冷却方法。
背景技术
不锈钢冷轧酸洗带钢及热轧固溶产生的废酸液，具有极强的腐蚀性。如果不加以处理，将会对环境造成严重的污染，同时由于废酸大量的排放，也造成了酸洗成本的提高。现今针对不锈钢酸洗废液的处理中，喷雾焙烧法工艺是其中最为先进，且对废酸液完全再生的工艺。
在喷雾焙烧法废酸再生工艺中，废酸发生化学反应，产生游离HF和HNO3，通过吸收塔吸收后，形成再生酸，同时在排放至大气之前再进行多次洗涤以满足达标排放要求。
在实际工程生产运行当中，由于NOx在高温及微负压条件下的氧化率较低，反应速率很慢，造成了HNO3的总体回收率偏低，一般仅为40％左右，很低的NOx回收率意味着有大量的HNO3被浪费，同时会造成脱硝系统的催化剂等投资增加，生产运行过程中的还原剂氨或尿素的用量增大。
现有技术中采取喷淋冷却塔的形式对烟气进行换热降温，之后对喷淋液再使用冷却水进行二次降温，这样不仅两次换热系统复杂，同时还会增加系统设备投资和维护费用。
发明内容
鉴于上述问题，本发明提供一种提高HNO3的回收率、降低其投资成本和运行成本的废液再生系统、冷却系统及其酸再生方法和冷却方法。
根据本发明的一个方面，提供一种废液再生系统的冷却系统，包括喷淋洗涤塔、烟气冷却器和氧化塔，所述烟气冷却器设置在所述喷淋洗涤塔和所述氧化塔之间，通过第二烟道与所述喷淋洗涤塔的腔室贯通，通过第三烟道与所述氧化塔的腔室贯通，焙烧烟气经过吸收塔通过第一烟道进入喷淋洗涤塔，进行除尘和净化，然后通过第二烟道进入烟气冷却器，进行冷却，冷却后，通过第三烟道进入氧化塔，冷却烟气的同时使得烟气中的NOx氧化生成HNO3。
根据本发明的第二个方面，提供一种利用上述冷却系统进行烟气冷却的方法，包括：焙烧烟气经过吸收塔吸收后通过第一烟道进入喷淋洗涤塔，进行除尘和净化；经过除尘和净化的焙烧烟气通过第二烟道进入烟气冷却器，进行冷却；经过冷却的焙烧烟气通过第三烟道进入氧化塔，冷却烟气的同时使烟气中的NOx氧化生成HNO3。
根据本发明的第三个方面，提供一种废液再生系统，包括吸收塔、脱硝装置以及设置在所述吸收塔和脱硝装置之间的上述冷却系统。
根据本发明的第四个方面，提供一种利用上述废液再生系统进行再生酸生产的方法，包括：焙烧烟气进入吸收塔，喷淋洗涤塔内的喷淋液通过第一喷淋通道在所述吸收塔内对所述焙烧烟气进行逆向喷淋，使得吸收塔内的填料吸收焙烧烟气中的酸气，形成再生酸；经过吸收塔吸收后的焙烧烟气通过第一烟道进入喷淋洗涤塔，与喷淋洗涤塔的喷淋液接触，进行除尘和净化，降低焙烧烟气的金属氧化物粉尘和酸气含量；经过除尘和净化后的焙烧烟气通过第二烟道进入烟气冷却器进行冷却；经过冷却的焙烧烟气通过第三烟道进入氧化塔，冷却烟气的同时使NOx氧化生成HNO3，包括HNO3的喷淋液经过冷却器冷却后通过第四喷淋通道返回喷淋洗涤塔，其他经过氧化吸收后的焙烧烟气进入脱硝装置进行处理。
本发明所述废液再生系统的冷却系统，通过设置喷淋洗涤塔、烟气冷却器和氧化塔对烘焙烟气进行降温，使烟气中的大量水分冷凝进入循环液，有益于系统的烟气达标排放，同时增加了循环液的总量，无需外界补水相对于使得冷却过程中产生的冷凝水，另外，通过对焙烧烟气的多级冷却，增加焙烧烟气中NOx在氧化塔中的氧化率和反应速度，降低了进入脱硝装置中的烟气NOx含量，这将使脱硝装置中催化剂等投资大大降低，也使得在生产运行过程中的氨或尿素的消耗量降低，节省一次投资和运行费用。
本发明所述冷却系统通过在烟气冷却器前设置喷淋洗涤塔，将换热系统中的固体杂质提前清除，有利于换热器系统的换热效果，并可确保换热器不易堵塞造成设备故障。
本发明所述冷却系统使用烟气冷却器对烟气进行降温，可以减少设置喷淋冷却塔、喷淋冷却泵、喷淋冷却循环液冷却器以及一套液流循环管路上的仪表阀门等，简化了流程的同时降低了设备投资和维护成本。
附图说明
通过参考以下具体实施方式及权利要求书的内容并且结合附图，本发明的其它目的及结果将更加明白且易于理解。在附图中：
图1是本发明冷却系统和废液再生系统的示意图。
在附图中，相同的附图标记指示相似或相应的特征或功能。
具体实施方式
在下面的描述中，出于说明的目的，为了提供对一个或多个实施例的全面理解，阐述了许多具体细节。然而，很明显，也可以在没有这些具体细节的情况下实现这些实施例。在其它例子中，为了便于描述一个或多个实施例，公知的结构和设备以方框图的形式示出。
下面将参照附图来对根据本发明的各个实施例进行详细描述。
图1示出了本发明废液再生系统的冷却系统，如图1所示，所述冷却系统100包括：
喷淋洗涤塔110，通过第一烟道111与所述废液再生系统1000的吸收塔200的腔室贯通，焙烧烟气经过吸收塔通过第一烟道111进入喷淋洗涤塔110，进行除尘和净化；
烟气冷却器120，通过第二烟道121与所述喷淋洗涤塔110的腔室贯通，经过除尘和净化的焙烧烟气通过第二烟道121进入烟气冷却器120进行冷却；
氧化塔130，通过第三烟道131与所述烟气冷却器120的腔室贯通，经过冷却的焙烧烟气通过第三烟道131进入氧化塔130，冷却烟气的同时使得焙烧烟气中的NOx氧化生成HNO3。
上述冷却系统100还可以通过喷淋方式对焙烧烟气进行冷却，如图1所示，所述冷却系统100还包括：
第一喷淋通道140，连通所述吸收塔200和所述喷淋洗涤塔110，包括设置在所述吸收塔200内的第一喷嘴141、设置在第一烟道111内的第二喷嘴142以及连通所述第一喷嘴141、第二喷嘴142和所述喷淋洗涤塔110的喷淋液出口110b的连通管道143，喷淋洗涤塔110的喷淋液通过第一喷嘴141和第二喷嘴142分别在吸收塔200和第一烟道111内喷洒喷淋液，第一烟道111内喷洒的喷淋液通过所述喷淋洗涤塔110的喷淋液出口110b进入所述连通管道143，构成了喷淋液的自循环，优选地，所述连通管道143的第一喷嘴141处设置有第一流量计144和第一流量调节阀145，控制从喷淋洗涤塔200进入第一喷嘴141的喷淋液的流量，使焙烧烟气中的酸气充分吸收形成再生酸；
第二喷淋通道150，连通所述喷淋洗涤塔110和所述烟气冷却器120，包括，包括对烟气冷却器120进行水冷的给水管道151和出水管道152以及将烟气冷却器120产生的冷却水对喷淋洗涤塔110进行补液的补液管道153，其中，给水管道151一端连接到冷却水给水源，另一端连接到烟气冷却器120；出水管道152一端连接到烟气冷却器120，另一端连接到冷却水回水源，优选地，所述给水管道151上设置有第二流量调节阀154，从而控制从烟气冷却器120的喷淋液出口流出的喷淋液的冷却程度，实现对所述烟气冷却器120的温度调控；
第三喷淋通道160，包括设置在氧化塔130内的第三喷嘴161、冷却所述氧化塔130喷淋液出口流出的喷淋液的冷却器162以及相互之间的连通管道163，其中，所述冷却器162为水冷设备，包括两个入口和出口，其中，第一入口162a为冷却水入口，第二入口162b连接到所述氧化塔130的喷淋液出口130b，第一出口162c为冷却水回水出口，第二出口162d连接到所述第三喷嘴161，焙烧烟气在氧化塔130内氧化形成包含HNO3的喷淋液，通过第二入口162b进入到冷却器162，通过循环的冷却水进行冷却后，返回第三喷嘴161，形成喷淋液的冷却循环，优选地，所述冷却器162的第一入口162a上设置有第三流量调节阀164，所述冷却器162的第二出口162d上设置有温度计10，通过温度计10控制第三流量调节阀164的开闭，控制冷却水的循环量，从而控制从氧化塔130的喷淋液出口130b流出的喷淋液的冷却程度，实现对所述氧化塔130的温度调控；
第四喷淋通道170，连通所述氧化塔130与所述喷淋洗涤塔110的腔室，一端170a连接到所述喷淋洗涤塔110的腔室，另一端170b连接到所述冷却器162的第二出口162d，将氧化塔130中氧化形成的HNO3溶液返回到所述喷淋洗涤塔110，优选地，所述第四喷淋通道170的所述两端之间安装有第四流量调节阀171，用于控制所述氧化塔130中的HNO3溶液返回到所述喷淋洗涤塔110的排放流量。
优选地，所述第一喷淋通道140在喷淋洗涤塔110的喷淋液出口110b处设置有喷淋洗涤塔泵146，第三喷淋通道160的冷却器162的第二入口162b处设置有氧化塔泵165，用于加快喷淋液在喷淋通道内的流动。
优选地，上述冷却系统的喷淋洗涤塔110采用带分离器的分体式结构，在带填料的分离器上方设置有第四喷嘴147进行喷淋，增强除尘效果。
由于NOx在高温条件下的氧化率较低，反应速率慢，为了更好的控制进入氧化塔的焙烧烟气的温度，优选地，在第一烟道111、第二烟道121、第三烟道131和第四烟道132上分别设置有的温度计10，通过温度计10感测的温度控制各喷淋管路的流量调节阀，可以更好的控制喷淋洗涤塔110、烟气冷却器120和氧化塔130内的温度。
上述冷却系统100通过设置喷淋洗涤塔110、烟气冷却器120和氧化塔130对烘焙烟气进行多次降温，相对于一次降温到位，产生的冷凝水少，提高了再生酸的生产浓度，且使焙烧烟气中的大量水分冷凝进入循环液，有益于系统的烟气达标排放，增加了循环液的总量，无需外界补水。
上述冷却系统100通过控制烟气冷却塔120和氧化塔130的温度，将HNO3的总体回收率从40％左右提高至60％以上，大幅提高了HNO3的回收效果，产生了可观的效益。
此外，本发明所述冷却系统100也可以通过控制焙烧烟气在第一烟道111至第三烟道131内的气压，来增加的NOx回收率，如图1所示，所述冷却系统100包括分别设置在第一烟道111、第二烟道121和第三烟道131上的压力计20，通过各烟道上的压力计20感测的压力控制通过风机30控制氧化塔130的压力，使得氧化塔130处于正压状态，增大NOx的氧化率，优选地，所述第三烟道131上还设置有风机30。
如图1所示，烟气冷却器120中产生的冷却水一部分用于对喷淋洗涤塔110的补液，另一部分超出系统应用的排放，优选地，烟气冷却器120的冷凝水出口至喷淋洗涤塔110之间的补液管道153上设置有补液调节阀155，用于控制烟气冷却器120的冷凝水进入喷淋洗涤塔110的量，在冷凝水出口排出处设置冷凝水外排调节阀156，用于控制冷凝水的排出量。
利用图1所示冷却系统对焙烧烟气进行冷却的方法包括：
步骤1，焙烧烟气经过吸收塔200吸收后通过第一烟道111进入喷淋洗涤塔110，进行除尘和净化；
步骤2，经过除尘和净化后的焙烧烟气通过第二烟道121进入烟气冷却器120，进行冷却；
步骤3，经过冷却的焙烧烟气通过第三烟道131进入氧化塔130，冷却烟气的同时，使烟气中的NOx氧化生成HNO3，在氧化塔130内进行的主要的化学反应为：2NO+O2＝2NO2，4NO2+O2+2H2O＝4HNO3。
图1示出了本发明废液再生系统，如图1所示，所述废液再生系统1000按照焙烧烟气的气流方向依次包括吸收塔200、上述冷却系统100和脱硝装置(未示出)，其中，焙烧烟气经过吸收塔200通过冷却系统100的喷淋冷却塔、烟气冷却器和氧化塔进行多级冷却和氧化，大部分焙烧烟气中的NOx形成HNO3通过第四喷淋通道170和第一喷淋通道140返回吸收塔，增加了再生酸的浓度，减少进入脱硝装置的焙烧烟气，从而降低了脱硝装置中还原剂的用量。
利用上述废液再生系统1000进行再生酸生产的方法，包括：
焙烧烟气(其成分有金属氧化物粉尘、HNO3、HF以及NOx等)进入吸收塔200，喷淋洗涤塔110内的喷淋液(例如，经喷射洗涤泵146抽取的喷淋液，喷淋液主要的化学成分为H2O，其它为洗涤下来的HNO3、HF、金属离子以及来自氧化塔130的HNO3溶液等)通过第一喷淋通道140在所述吸收塔200内对所述焙烧烟气进行逆向喷淋，使得吸收塔200内的填料吸收焙烧烟气中的酸气，形成再生酸；
经过吸收塔200吸收后的焙烧烟气通过第一烟道111进入喷淋洗涤塔110，与喷淋洗涤塔110的喷淋液接触，进行除尘和净化，使得焙烧烟气的金属氧化物粉尘量、酸气含量和温度降低；
经过除尘和净化后的焙烧烟气通过第二烟道121进入烟气冷却器120进行冷却；
经过冷却后的焙烧烟气通过第三烟道131进入氧化塔130，使NOx氧化生成HNO3，包括HNO3的喷淋液经过冷却器162冷却后通过第四喷淋通道170返回喷淋洗涤塔110，其他经过氧化吸收后的焙烧烟气进入脱硝装置进行处理。
本发明所述废液再生系统经过物料平衡计算和热量平衡计算，配以反应动力学模拟得出的结果，来控制烘焙烟气在布置有填料的氧化塔130中与喷淋液(经氧化塔泵165抽取的喷淋液)充分接触，以得到NOx向HNO3的最大的转化效率，同时通过温度计10来连锁控制各喷淋管道的流体调节阀，使系统温度达到最佳。
通过控制第二流量调节阀154和第三流量调节阀164的开关，实现对烟气冷却器120和氧化塔130的温度控制，经过物料平衡和热平衡以及反应器模拟综合计算，保证烟气冷却器120中冷凝水量产生最大的同时NOx向HNO3的转化率最低，且氧化塔130中NOx向HNO3的转化率最高。
氧化塔130中氧化吸收的HNO3溶液通过第四喷淋通道170回到喷淋洗涤塔110中，最终用于吸收塔200中对酸气的吸收，使用第四流量调节阀171来控制排放流量，增加了再生酸的生产浓度。
尽管前面公开的内容示出了本发明的示例性实施例，但是应当注意，在不背离权利要求限定的范围的前提下，可以进行多种改变和修改。根据这里描述的发明实施例的方法权利要求的功能、步骤和/或动作不需以任何特定顺序执行。此外，尽管本发明的元素可以以个体形式描述或要求，但是也可以设想具有多个元素，除非明确限制为单个元素。

Claims (9)

1.一种废液再生系统的冷却系统，包括喷淋洗涤塔，通过第一烟道与所述废液再生系统的吸收塔的腔室贯通，其特征在于，所述冷却系统还包括烟气冷却器和氧化塔，所述烟气冷却器设置在所述喷淋洗涤塔和所述氧化塔之间，通过第二烟道与所述喷淋洗涤塔的腔室贯通，通过第三烟道与所述氧化塔的腔室贯通，焙烧烟气经过吸收塔通过第一烟道进入喷淋洗涤塔，进行除尘和净化，然后通过第二烟道进入烟气冷却器，进行冷却，冷却后通过第三烟道进入氧化塔，冷却烟气的同时使得烟气中的NOx氧化生成HNO3，
其中，在喷淋洗涤塔和氧化塔之间不设置喷淋冷却塔、喷淋冷却泵、喷淋冷却循环液冷却器以及一套液流循环管路上的仪表阀门；
所述冷却系统还包括第二喷淋通道，连通所述喷淋洗涤塔和所述烟气冷却器，包括对烟气冷却器进行水冷的给水管道和出水管道以及将烟气冷却器产生的冷却水对喷淋洗涤塔进行补液的补液管道，其中，所述给水管道一端连接到冷却水给水源，另一端连接到烟气冷却器；所述出水管道一端连接到烟气冷却器，另一端连接到冷却水回水源，其中，所述给水管道上设置有第二流量调节阀，控制冷却水的循环量。
2.根据权利要求1所述的冷却系统，其特征在于，还包括：
第一喷淋通道，连通所述吸收塔和所述喷淋洗涤塔，包括设置在所述吸收塔内的第一喷嘴、设置在第一烟道内的第二喷嘴以及连通所述第一喷嘴、第二喷嘴和所述喷淋洗涤塔的喷淋液出口的连通管道，喷淋洗涤塔的喷淋液通过第一喷嘴和第二喷嘴分别在吸收塔和第一烟道内喷洒喷淋液，第一烟道内喷洒的喷淋液通过所述喷淋洗涤塔的喷淋液出口进入所述连通管道，构成了喷淋液的自循环。
3.根据权利要求2所述的冷却系统，其特征在于，所述连通管道的第一喷嘴处设置有第一流量计和第一流量调节阀，控制从喷淋洗涤塔进入第一喷嘴的喷淋液的流量。
4.根据权利要求1所述的冷却系统，其特征在于，还包括：第三喷淋通道，包括设置在氧化塔内的第三喷嘴、冷却所述氧化塔喷淋液出口流出的喷淋液的冷却器以及相互之间的连通管道，其中，所述冷却器为水冷设备，包括两个入口和出口，其中，第一入口为冷却水入口，第二入口连接到所述氧化塔的喷淋液出口，第一出口为冷却水回水出口，第二出口连接到所述第三喷嘴，焙烧烟气在氧化塔内氧化形成包含HNO3的喷淋液，通过第二入口进入到冷却器，通过循环的冷却水进行冷却后，返回第三喷嘴进行喷洒，其中，所述冷却器的第一入口上设置有第三流量调节阀，所述冷却器的第二出口上设置有温度计，通过温度计控制第三流量调节阀的开闭。
5.根据权利要求4所述的冷却系统，其特征在于，还包括：第四喷淋通道，连通所述氧化塔与所述喷淋洗涤塔的腔室，一端连接到所述喷淋洗涤塔的腔室，另一端连接到所述冷却器的第二出口，将氧化塔中氧化吸收的HNO3溶液返回到所述喷淋洗涤塔，其中，所述第四喷淋通道的所述两端之间安装有第四流量调节阀，用于控制所述氧化塔中的HNO3溶液返回到所述喷淋洗涤塔的排放流量。
6.根据权利要求1所述的冷却系统，其特征在于，还包括：分别设置在第一烟道、第二烟道和第三烟道上的压力计和设置在第三烟道上的风机。
7.一种废液再生系统，包括吸收塔和脱硝装置，其特征在于，还包括设置在所述吸收塔和脱硝装置之间的权利要求1-6中任一项所述的冷却系统。
8.一种利用权利要求1所述废液再生系统的冷却系统进行烟气冷却的方法，其特征在于，包括：
焙烧烟气经过吸收塔吸收后通过第一烟道进入喷淋洗涤塔，进行除尘和净化；
经除尘和净化后的焙烧烟气通过第二烟道进入烟气冷却器，进行冷却；
经过冷却的焙烧烟气通过第三烟道进入氧化塔，冷却烟气的同时使烟气中的NOx氧化生成HNO3。
9.一种利用权利要求7所述废液再生系统进行再生酸生产的方法，其特征在于，包括：
焙烧烟气进入吸收塔，喷淋洗涤塔内的喷淋液通过第一喷淋通道在所述吸收塔内对所述焙烧烟气进行逆向喷淋，使得吸收塔内的填料吸收焙烧烟气中的酸气，形成再生酸；
经过吸收塔吸收后的焙烧烟气通过第一烟道进入喷淋洗涤塔，与喷淋洗涤塔的喷淋液接触，进行除尘和净化，降低焙烧烟气的金属氧化物粉尘和酸气含量；
经过除尘和净化后的焙烧烟气通过第二烟道进入烟气冷却器进行冷却；
经过冷却的焙烧烟气通过第三烟道进入氧化塔，冷却烟气的同时使NOx氧化生成HNO3，包括HNO3的喷淋液经过冷却器冷却后通过第四喷淋通道返回喷淋洗涤塔，其他经过氧化吸收后的焙烧烟气进入脱硝装置进行处理。
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