CN108187445B - 一种包括烟气控温的烟气净化方法和装置 - Google Patents

Abstract

一种包括烟气控温的烟气净化方法，包括以下步骤：1)原烟气输送管道分出旁路烟气管道；2)①雾化器将废水喷入旁路烟气管道，废水与进入旁路烟气管道的烟气进行热交换，形成烟气和废水混合气体；②烟气和废水混合气体合并至原烟气输送管道，与原烟气输送管道内的烟气进行热交换，形成总烟气和废水混合气体；③向原烟气输送管道内通入冷空气，冷空气与总烟气和废水混合气体混合，进入吸附塔；吸附塔入口处的烟气温度被调节在规定的范围内；3)混合后的烟气进入吸附塔，由吸附塔内的活性炭净化后排放，吸附了烟气中污染物的活性炭从吸附塔底部排出。本发明既能保证废水得以合理处置，又能实现烟温的精准控制。

Description

一种包括烟气控温的烟气净化方法和装置

技术领域

本发明涉及采用活性炭吸附塔的烟气净化技术，更具体地说，本发明涉及一种包括烟气控温的烟气净化方法和装置，属于烧结烟气处理领域。

背景技术

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、氮氧化物和二噁英在内的污染物，而解析塔用于活性炭的热再生。

然而，活性炭法烟气净化技术对于原烟气温度控制要求较高，原烟气经增压风机后温度经常在150℃以上(以湛江钢铁1#烧结机为例，不经过降温处理的吸附塔入口烟气温度可达到150-180℃)，原烟气温度越高，活性炭越容易产生高温。一般而言，活性炭吸附塔内活性炭床层的正常温度为100-160℃，优选控制在110-150℃。

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℃、优选低于160℃。这是因为，虽然活性炭的燃点在430℃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℃。烧结原烟气经增压风机加压后温度一般为90℃-200℃、优选为100-180℃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℃，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145℃。此外，吸附塔停运前，须保持塔内活性炭床层温度低于90℃，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。

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℃、优选高于或不低于110℃。这是因为，如果烟气温度低于100℃，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硫、脱硝的效果。

传统的烟气降温方法为向烟气中直接喷水雾实现烟气降温。这种冷却方法则不能采用废水(例如活性炭法中洗涤系统产生的废水)作为水源，因为废水中有害元素会在系统内部循环富集，腐蚀系统设备。

发明内容

针对上述现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种包括烟气控温的烟气净化方法和装置。本发明在现有技术的基础上，采用原烟气输送管道分出旁路烟气管道，旁路烟气喷入废水降温，外加对废水进行除尘，既能保证废水得以合理处置，又能实现烟温精准控制。

根据本发明的第一个实施方案，提供一种包括烟气控温的烟气净化方法：

一种包括烟气控温的烟气净化方法，该方法包括以下步骤：

1)向活性炭吸附塔输送高温烟气的原烟气输送管道分出旁路烟气管道，烟气经由原烟气输送管道和旁路烟气管道进入吸附塔；

2)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：

①旁路烟气管道的烟气控温：旁路烟气管道上设有雾化器，废水通过雾化器雾化然后和旁路烟气管道内的烟气混合，废水与进入旁路烟气管道的烟气进行热交换，形成烟气和废水混合气体；优选的是，烟气和废水混合气体经过除尘器除尘，烟气和废水混合气体中的杂质从除尘器的固体出口排出；

②旁路烟气管道内的烟气和废水混合气体合并至原烟气输送管道，与原烟气输送管道内的烟气进行热交换，形成总烟气和废水混合气体；

③在旁路烟气管道合并至原烟气输送管道位置的下游，向原烟气输送管道内通入冷空气来调节原烟气输送管道内总烟气和废水混合气体的温度；冷空气与总烟气和废水混合气体混合，进入吸附塔；吸附塔入口处的烟气温度被调节在规定的范围内；

3)混合后的烟气进入活性炭吸附塔，由吸附塔内的活性炭吸附、净化后排放，吸附了烟气中污染物的活性炭从吸附塔底部排出。

其中，在子步骤①中，所述烟气和废水混合气体是指，废水与进入旁路烟气管道内的烟气进行热交换时，废水蒸发变成气态水，蒸发后的气态水与烟气混合，即为烟气与废水混合气体。所述总烟气和废水混合气体是指，在旁路烟气管道内形成的烟气和废水混合气体合并至原烟气输送管道，与原烟气输送管道内的烟气混合，即原烟气输送管道内的烟气、旁路烟气管道内的烟气以及旁路烟气管道内废水蒸发后的气态水混合，即为总烟气和废水混合气体。

优选的是，上述方法的子步骤①中，所述废水由废水储罐沿废水输入管道进入雾化器。优选，废水储罐内的废水为中性或碱性。作为优选，废水输入管道上设有废水泵，废水泵为废水进入雾化器提供动力。

优选的是，上述方法的子步骤③中，所述冷空气由空气管道输送至原烟气输送管道。

作为优选，上述方法的步骤2)中，在原烟气输送管道分出旁路烟气管道位置的上游设置第一测温点。在旁路烟气管道上并且位于除尘器下游设置第二测温点。在原烟气输送管道上通入冷空气位置的下游设置第三测温点。第一测温点在线检测对应位置处烟道内的烟气温度T1。第二测温点在线检测对应位置处烟道内的烟气温度T2。第三测温点在线检测对应位置处烟道内的烟气温度T3。其中在第三测温点的温度目标值或设定值为T3_设。

根据进入旁路烟气管道的烟气所释放的热量Q_烟1与喷入旁路烟气管道的废水所吸收的热量Q_水相等，计算并调节子步骤①中进入旁路烟气管道的烟气的量。再根据通过原烟气输送管道进入吸附塔的烟气所释放的热量Q_烟2与合并至原烟气输送管道的烟气和废水混合气体所吸收的热量Q_烟+水相等，计算总烟气和废水混合气体的温度。进一步根据原烟气输送管道内总烟气和废水混合气体所释放的热量Q_混合与通入原烟气输送管道的冷空气所吸收的热量Q_气相等，计算并调节子步骤③中通入原烟气输送管道的冷空气的量。通过调节进入旁路烟气管道的烟气的量、通入原烟气输送管道的冷空气的量，使得第三测温点的温度T3调节或控制在T3_设±t℃范围，其中t℃是在1-5℃范围。作为优选，其中在第三测温点的温度目标值或设定值T3_设在100-145℃、优选在110-140℃范围内取值。即吸附塔入口处的烟气温度被调节在规定的范围内，例如在100-145℃，优选在110-140℃范围。

优选的是，所述根据进入旁路烟气管道的烟气所释放的热量Q_烟1与喷入旁路烟气管道的废水所吸收的热量Q_水相等，计算并调节子步骤①中进入旁路烟气管道的烟气的量，具体为：

第一测温点检测原烟气的温度为T1，设定第二测温点位置处烟气和废水混合气体的温度为T2_设，其中：T2_设为100-160℃、优选在110-140℃范围内取值；

a)计算处理废水所需热量：废水储罐内设有液位计，根据液位计获得废水储罐内需要处理的废水量为M_水，检测废水的初始温度为T_水，由此，处理废水储罐内的废水所需要吸收的热量Q_水为：

Q_水＝M_水r_水+C_水汽M_水ΔT_水＝M_水(r_水+C_水汽(T2_设-T_水)) (1)，

式(1)中r_水为废水的汽化热，C_水汽为水汽的比热容；

b)计算旁路烟气管道所需的烟气量：设进入旁路烟气管道的烟气的量为M₁，由此，进入旁路烟气管道的烟气所释放的热量Q_烟1为：

Q_烟1＝C_烟M₁ΔT_烟1＝C_烟M₁(T1-T2_设) (2)，

式(2)中C_烟为烟气的比热容；

由进入旁路烟气管道的烟气所释放的热量Q_烟1与喷入旁路烟气管道的废水所吸收的热量Q_水相等，可得：

C_烟M₁(T1-T2_设)＝M_水(r_水+C_水汽(T2_设-T_水)) (3)，

即得：

M₁＝M_水(r_水+C_水汽(T2_设-T_水))/(C_烟(T1-T2_设)) (4)；

调节旁路烟气管道上旁路阀的开度，使得进入旁路烟气管道的烟气的量为M₁。

在本发明中，一般会根据具体情况设定烟气与废水热交换后的烟气和废水混合气体的温度T2_设。例如，考虑到尽量让第二测温点上游的雾化器和除尘器的负荷与磨损降到最低，通常设定T2_设为T3_设的边缘值，例如T2_设＝105℃。

此外，废水与烟气进行热交换，废水蒸发吸热，水蒸发吸收热量一般分为两部分计算，一部分为初始温度为T_水的废水蒸发为温度为T_水的水汽，吸热量为M_水r_水，另一部分为温度为T_水的水汽加热为温度为T2_设的水汽，吸热量为C_水汽M_水ΔT_水。

优选的是，所述根据通过原烟气输送管道进入吸附塔的烟气所释放的热量Q_烟2与合并至原烟气输送管道的烟气和废水混合气体所吸收的热量Q_烟+水相等，计算总烟气和废水混合气体的温度，具体为：

第一测温点上游的流量计测得烟气的总量为M₀，第一测温点检测原烟气的温度为T1，设原烟气输送管道内的烟气与合并至原烟气输送管道的烟气和废水混合气体进行热交换后的总烟气和废水混合气体的温度为T_混合；

a)通过原烟气输送管道进入吸附塔的烟气的量为(M₀-M₁)，通过原烟气输送管道进入吸附塔的烟气所释放的热量Q_烟2为：

Q_烟2＝C_烟(M₀-M₁)ΔT_烟2＝C_烟(M₀-M₁)(T1-T_混合) (5)，

合并至原烟气输送管道的烟气和废水混合气体所吸收的热量Q_烟+水为：

Q_烟+水＝C₁(M₁+M_水)ΔT_烟+水＝C₁(M₁+M_水)(T_混合-T2_设) (6)，

式(6)中C₁为烟气和废水混合气体的比热容；

b)计算总烟气和废水混合气体的温度T_混合：由通过原烟气输送管道进入吸附塔的烟气所释放的热量Q_烟2与合并至原烟气输送管道的烟气和废水混合气体所吸收的热量Q_烟+水相等，可得：

C_烟(M₀-M₁)(T1-T_混合)＝C₁(M₁+M_水)(T_混合-T2_设) (7)，

即得：

优选的是，所述根据原烟气输送管道内总烟气和废水混合气体所释放的热量Q_混合与通入原烟气输送管道的冷空气所吸收的热量Q_气相等，计算并调节子步骤③中通入原烟气输送管道的冷空气的量，具体为：

设定第三测温点位置处烟道内的烟气温度为T3_设，其中：T3_设为100-145℃、优选在110-140℃范围内取值；

a)计算总烟气和废水混合气体所需要释放的热量Q_混合：

Q_混合＝C₂(M₀+M_水)ΔT_混合＝C₂(M₀+M_水)(T_混合-T3_设) (9)，

式(9)中C₂为总烟气和废水混合气体的比热容；

b)计算通入原烟气输送管道的冷空气的量：设通入原烟气输送管道的冷空气的量为M_气，测得冷空气的初始温度为T_气，由此，通入原烟气输送管道的冷空气所吸收的热量Q_气为：

Q_气＝C_气M_气ΔT_气＝C_气M_气(T3_设-T_气) (10)，

式(10)中C_气为冷空气的比热容；

由总烟气和废水混合气体所释放的热量Q_混合与通入原烟气输送管道的冷空气所吸收的热量Q_气相等，可得：

C₂(M₀+M_水)(T_混合-T3_设)＝C_气M_气(T3_设-T_气) (11)；

即得：

M_气＝C₂(M₀+M_水)(T_混合-T3_设)/(C_气(T3_设-T_气)) (12)；

调节空气管道上冷风阀的开度，使得通入原烟气输送管道的冷空气的量为M_气。

优选的是，根据第二测温点在线检测对应位置处烟道内的烟气温度T2。如果T2等于T2_设，继续运行；T2不等于T2_设，调整进入旁路烟气管道的烟气的量，使得T2等于T2_设。

T2大于T2_设时，调小旁路烟气管道上旁路阀的开度，从而减小进入旁路烟气管道的烟气的量，使得T2等于T2_设；T2小于T2_设时，调大旁路烟气管道上旁路阀的开度，从而增大进入旁路烟气管道的烟气的量，使得T2等于T2_设。

根据第三测温点在线检测对应位置处烟道内的烟气温度T3。如果T3等于3_设，继续运行；T3不等于T3_设，调整通入原烟气输送管道的冷空气的量，使得T3等于T3_设。

T3大于T3_设时，调大空气管道上冷风阀的开度，从而增大通入原烟气输送管道的冷空气的量，使得T3等于T3_设；T3小于T3_设时，调小空气管道上冷风阀的开度，从而减小通入原烟气输送管道的冷空气的量，使得T3等于T3_设。

优选的是，上述方法的步骤3)中，由吸附塔内的活性炭吸附、净化后的烟气通过烟囱排放。

根据本发明的第二种实施方案，提供一种包括烟气控温的烟气净化装置：

一种包括烟气控温的烟气净化装置或用于上述方法的烟气净化装置，该装置包括吸附塔，吸附塔上设有吸附塔烟气入口。吸附塔烟气入口与原烟气输送管道连接。原烟气输送管道分出旁路烟气管道。旁路烟气管道上依次设有雾化器、除尘器。雾化器上设有烟气入口、烟气出口、废水入口。除尘器上设有气体入口、气体出口、固体出口。旁路烟气管道经过雾化器、除尘器后合并至原烟气输送管道。雾化器设置在除尘器的上游。

原烟气输送管道上连接有空气管道。空气管道连接在旁路烟气管道合并至原烟气输送管道位置的下游。

原烟气输送管道上设有第一增压风机。第一增压风机设置在空气管道与原烟气输送管道连接位置的下游。

优选的是，该装置还包括设置在旁路烟气管道上的旁路阀。旁路阀位于雾化器的上游。

优选的是，该装置还包括设置在空气管道上的冷风阀。

在本发明中，在原烟气输送管道分出旁路烟气管道位置的上游设置第一测温点。在旁路烟气管道上并且位于除尘器下游设置第二测温点。在原烟气输送管道上连接空气管道位置的下游设置第三测温点。

优选的是，该装置还包括废水储罐。废水储罐通过废水输入管道连接至雾化器的废水入口。优选，废水输入管道上设有废水泵。作为优选，废水储罐内设有废水温度检测装置。

优选的是，空气管道上设有空气温度检测装置。

优选的是，原烟气输送管道上、第一测温点的上游设有流量计。

优选的是，旁路烟气管道上设有第二增压风机，第二增压风机设置在除尘器的下游。

优选的是，该装置还包括烟囱。吸附塔上设有吸附塔烟气出口，吸附塔烟气出口经由原烟气输送管道连接至烟囱。

在本发明中，第一增压风机设置在原烟气输送管道上。第一增压风机的设置为烟气沿着烟气管道流动并进入吸附塔提供动力。由此，第一增压风机设置在原烟气输送管道上的具体位置不做限定，能满足为烟气进入吸附塔提供动力即可。例如，第一增压风机可以设置在空气管道与原烟气输送管道连接位置的下游；也可以设置在空气管道与原烟气输送管道连接位置的上游。

在本发明中，第二增压风机设置在从原烟气输送管道分出的旁路烟气管道上。第二增压风机的设置为烟气进入旁路烟气管道提供动力。相应的，第二增压风机设置在旁路烟气管道上的具体位置不做限定，能满足为烟气进入旁路烟气管道提供动力即可。例如，第二增压风机可以设置在雾化器的下游；也可以设置在雾化器的上游。

本发明的包括烟气控温的烟气净化方法，首先根据旁路烟气管道中烟气与废水进行热交换时烟气所释放的热量与废水所吸收的热量相等，即由式(3)推算出处理相应废水量的情况下，所需进入旁路烟气管道的烟气的量；再根据原烟气输送管道内的烟气与合并至原烟气输送管道的烟气和废水混合气体进行热交换时，烟气所释放的热量与烟气和废水混合气体所吸收的热量相等，即由式(7)计算出总烟气和废水混合气体的温度；进一步根据原烟气输送管道内总烟气和废水混合气体与通入原烟气输送管道的冷空气进行热交换时，总烟气和废水混合气体所释放的热量与冷空气所吸收的热量相等，即由式(11)推算出所需通入原烟气输送管道的冷空气的量；最后通过调节进入旁路烟气管道的烟气的量、通入原烟气输送管道的冷空气的量，使得第三测温点的温度T3(即吸附塔入口处的烟气温度)在目标温度T3_设±t℃范围，即在100-145℃、优选在110-140℃范围。

在本发明中，各物质在相应管道内的温度范围内的比热容如下：

烟气的比热容C_烟＝1.005～1.026kJ/(kg·℃)；废水的汽化热r_水＝2307.8～2457.7kJ/kg；水汽的比热容C_水汽＝1.864～1.930kJ/(kg·℃)；冷空气的比热容C_气＝1.005～1.009kJ/(kg·℃)；烟气和废水混合气体的比热容C₁＝1.009～1.032kJ/(kg·℃)；总烟气和废水混合气体的比热容C₂＝1.007～1.029kJ/(kg·℃)。

在本发明中，雾化器的下游设置除尘器，废水中的有害物质转化为盐类物质后可通过除尘器排出整个装置，从而有效避免废水中的有害元素腐蚀系统设备，解决了现有技术中不能使用废水作为冷却烟气的水源的问题。

在本发明中，钢铁、电力、有色、石化、化工或建材等行业中，由于使用的原料种类多，往往会产生含多种污染物的烟气，烟气中包括如SO₂、NOx、粉尘、VOCs、重金属等杂质。多污染物烟气经过吸附处理，吸附了多污染物的吸附剂(例如活性炭)经过解析处理，循环使用；解析过程中，产生的解析气体，解析气体通过洗涤处理，洗涤过程中产生大量的废水，解析气体洗涤废水未能有效处理，严重的污染环境。本发明利用原烟气(例如原烧结烟气)的热量，处理在解析、解析气体处理等过程产生的废水。该方法具有烟气和废水协同处理、运行成本低、设备投资省、清洁处理、二次污染有效控制的优势，实现废水零排放。

在本发明中，将需要处理的全部废水通过原烟气的余热进行蒸发，然后除尘，再输送至吸附塔进行处理，实现了废水的零排放。将废水输送到原烟气输送管道进行处理，但是如果将全部原烟气与废水进行混合，由于废水中含有金属离子、氯离子、氟离子、硫酸根离子等杂质；废水与烟气混合后会产生结晶，必须经过除尘处理才能输送至吸附塔；否则，混合该类废水的烟气将严重影响吸附塔内活性炭的性能，使得吸附效果大打折扣，严重将使得活性炭彻底失活，造成资源的浪费。如果将废水和全部烟气混合，再经过除尘工序，由于需要处理的烟气量大，这将大大增加整个工艺流程中除尘的工作，费用增加，除尘设备投入大，损耗更大。

因此，本发明将输送高温烟气的原烟气输送管道分出旁路烟气管道，将原烟气中的一部分引流进入旁路烟气管道，废水通过旁路烟气管道中的烟气进行干燥和结晶，然后将该部分废水和烟气混合后的烟气和废水混合气体通过除尘处理再输送至吸附塔进行后续处理。本发明的技术方案只需要将用于混合废水的部分烟气，和废水雾化后的混合气体经过处理，其余没有经过旁路烟气管道的烟气不需要经过除尘处理，这就大大减小了除尘的工作量，节约能源，减少投入。

本发明根据需要处理的废水量，精确控制进入旁路烟气管道内烟气的量，使得进入旁路烟气管道内的烟气刚好能够处理该部分废水。如果引入旁路烟气管道的烟气过少，将使得废水处理不完全，失去本发明的意义；如果引入旁路烟气管道的烟气过多，将使得旁路烟气管道内烟气过剩，处理废水不需要过剩的烟气，由于旁路烟气管道内的烟气均需通过除尘器进行处理，因此，引入旁路烟气管道的烟气过多将增加除尘的工作量，对除尘器的要求也更加严格，增大了投入成本。本发明通过精确控制引入旁路烟气管道的烟气量，使得该部分烟气刚好能够处理待处理的废水，又不会额外增加除尘的工作量。除去引入旁路烟气管道的烟气，剩余部分的烟气继续通过原烟气输送管道直接输送至吸附塔，其中，该部分烟气与引入旁路烟气管道的(用于处理废水后的)烟气混合后，再通过兑入冷空气进行冷却，使得吸附塔入口处的烟气温度被调节在规定的范围内。

输入吸附塔的烟气如果温度过低，将达不到活性炭脱除污染物的温度条件，使得活性炭的吸附效果差，达不到烟气净化的目的；如果输入吸附塔的烟气温度过高，会导致吸附塔内的活性炭因为高温而失活，丧失吸附功能。因此，精确控制吸附塔入口处的烟气温度至关重要。本发明通过精确控制旁路烟气管道的烟气温度和原烟气输送管道的烟气的温度，保证进入吸附塔内烟气的温度被调节在适合的范围内。

在本发明中，输送高温烟气的原烟气输送管道分出旁路烟气管道，烟气经由原烟气输送管道和旁路烟气管道进入吸附塔。废水通过旁路烟气管道与该管道内的烟气混合，使得废水与烟气混合，形成烟气和废水混合气体；达到处理废水的目的。由于废水中含有金属离子、氯离子、氟离子、硫酸根离子等物质，废水输送到旁路烟气管道后，可以利用旁路烟气管道内的烟气进行干燥，使得废水中的离子形成结晶盐；例如氯盐、氟盐、硫酸盐等；混合后的烟气和废水混合气体中，由于之前的废水中含有离子，形成结晶盐后，通过除尘处理，结晶盐从除尘器的固体出口排出；回收结晶盐，可以出售或者用作其他用途，产生经济价值。因此，本发明的技术方案即处理了含有杂质的废水，又可以回收副产物结晶盐，产生经济价值；此外，喷入旁路烟气管道的废水还起到了调节进入吸附塔内烟气温度的作用，使得进入吸附塔内的烟气控制在适合活性炭吸附处理的温度范围内。旁路烟气管道中烟气与废水进行热交换后形成的烟气和废水混合气体，与原烟气输送管道内的烟气混合后通过兑入冷风进行温度调节，满足进入吸附塔内的烟气控制在适合活性炭吸附处理的温度范围内。

在本发明中，根据需要处理的废水量、进入吸附塔内的烟气的温度，计算处理废水所需热量。处理废水所需的热量由旁路烟气管道内的烟气提供，根据原始烟气的温度，可以精确计算进入旁路烟气管道内的烟气量；从而通过调节和控制，使得进入旁路烟气管道的烟气量刚好可以完全处理废水，又不会存在过剩的情况，从而不会额外增加除尘处理的负荷；此外，通过精确控制，还可以保证进入吸附塔内的烟气的温度控制在适合活性炭吸附处理的温度范围内。

在本发明中，原烟气分为两部分，一部分通过上述的旁路烟气管道用于处理废水；另外一部分通过原烟气输送管道输送至吸附塔。通过原烟气输送管道输送的烟气，由于需要控制进入吸附塔内的烟气的温度，该部分烟气与旁路烟气管道内处理废水后形成的烟气和废水混合气体混合，形成总烟气和废水混合气体，再通过兑入冷风进行温度调节。本发明的技术方案，可以根据总烟气和废水混合气体的温度、该管道内的烟气量、进入吸附塔内的烟气的温度，计算总烟气和废水混合气体需要释放的热量。该释放的热量由兑入的冷风进行处理，根据冷风的温度，从而可以精确计算出需要兑入的冷风量，保证进入吸附塔内的烟气的温度控制在适合活性炭吸附处理的温度范围内。如果兑入冷风过多，使得进入吸附塔的烟气的温度过低，影响吸附效果；如果兑入的冷风过少，使得进入吸附塔的烟气的温度过高，会导致吸附塔内的活性炭因为高温而失活，甚至丧失吸附功能。因此，兑入的冷风量需要精确控制，才能保证后续工艺的稳定、高效和流畅。

在本发明中，可以根据需要处理的废水的多少，适应调节进入旁路烟气管道内的烟气量。同时，可以根据进入吸附塔的烟气的温度，适应调整兑入的冷风量。

本发明的技术方案中，在能够完全处理废水的前提下，调整T2_设的温度值，从而调节进入旁路烟气管道的烟气的量；再根据原烟气输送管道内的烟气与旁路烟气管道内形成的烟气和废水混合气体混合后的烟气温度，调节向原烟气输送管道通入冷空气的量，保证进入吸附塔内的烟气的温度控制在适合活性炭吸附处理的温度范围内，即T3调节或控制在T3_设±t℃范围。

在本发明中，根据第二测温点在线检测对应位置处烟道内的烟气温度T2高于T2_设，减少进入旁路烟气管道的烟气的量；如果T2低于T2_设，增大进入旁路烟气管道的烟气的量。根据第三测温点在线检测对应位置处烟道内的烟气温度T3高于T3_设，增大通入原烟气输送管道的冷空气的量；如果T3低于T3_设，减小通入原烟气输送管道的冷空气的量。

在本发明中，根据需要处理废水的量，计算出进入旁路烟气管道的烟气的量。在实际操作工艺中，往往是旁路烟气管道的烟气和废水同步输送至旁路烟气管道；根据废水的量和进入旁路烟气管道的烟气的量，调节输入旁路烟气管道内废水的速率和进入旁路烟气管道的烟气的速率，使得进入旁路烟气管道的烟气刚好能够完全处理废水，实现废水的零排放。输入旁路烟气管道内废水的速率通过废水泵控制。进入旁路烟气管道的烟气的速率通过旁路阀控制。

在本申请中，“上游”、“下游”是根据管道内烟气流动的方向设定的。“底部”是根据设备或装置的高度方向设定的。

与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

1、本发明的方法和装置，采用原烟气输送管道分出旁路烟气管道，将废水全部喷入旁路烟气管道中，对旁路烟气进行降温，同时对废水进行除尘，从而保证了平时难以处理的废水得以合理处置，又能实现烟气温度控制；

2、本发明中，旁路烟气管道内的烟气通过喷入废水进行降温后，与原烟气输送管道内的烟气混合，再通过通入冷空气进行降温，根据几次热交换过程中低温物质所吸收的热量与高温物质所放出的热量相等，最终实现对烟气温度的精准控制，保证吸附塔入口处的烟气温度被调节在规定的范围内；

3、烟气本身温度较高，往往须通过补入大量空气的方式进行降温后才能净化处理，本发明对旁路烟气喷入废水进行降温，利用烟气余热蒸发废水，减少能源浪费；也使得废水得到合理处置，减少了废水处理的成本投入；同时减少补入空气量，减少烟气净化装置的运行费用；

4、本发明方法和装置操作简单，不需要投入复杂的管道设备和反应装置，整个装置运行稳定，投入成本低。

附图说明

图1为现有技术中烟气降温的工艺流程图；

图2为本发明包括烟气控温的烟气净化方法的工艺流程图；

图3为本发明包括烟气控温的烟气净化装置的示意图。

附图标记：1：吸附塔；101：吸附塔烟气入口；102：吸附塔烟气出口；2：雾化器；201：烟气入口；202：烟气出口；203：废水入口；3：除尘器；301：气体入口；302：气体出口；303：固体出口；4：废水储罐；5：废水泵；6：旁路阀；7：流量计；8：冷风阀；9：烟囱；10：第一增压风机；11：废水温度检测装置；12：空气温度检测装置；13：第二增压风机；

L1：原烟气输送管道；L2：旁路烟气管道；L3：废水输入管道；L4：空气管道；

P1：第一测温点；P2：第二测温点；P3：第三测温点。

具体实施方式

根据本发明的第一个实施方案，提供一种包括烟气控温的烟气净化方法：

一种包括烟气控温的烟气净化方法，该方法包括以下步骤：

1)向活性炭吸附塔1输送高温烟气的原烟气输送管道L1分出旁路烟气管道L2，烟气经由原烟气输送管道L1和旁路烟气管道L2进入吸附塔1；

2)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：

①旁路烟气管道L2的烟气控温：旁路烟气管道L2上设有雾化器2，废水通过雾化器2雾化然后和旁路烟气管道L2内的烟气混合，废水与进入旁路烟气管道L2的烟气进行热交换，形成烟气和废水混合气体；优选的是，烟气和废水混合气体经过除尘器3除尘，烟气和废水混合气体中的杂质从除尘器3的固体出口303排出；

②旁路烟气管道L2内的烟气和废水混合气体合并至原烟气输送管道L1，与原烟气输送管道L1内的烟气进行热交换，形成总烟气和废水混合气体；

③在旁路烟气管道L2合并至原烟气输送管道L1位置的下游，向原烟气输送管道L1内通入冷空气来调节原烟气输送管道L1内总烟气和废水混合气体的温度；冷空气与总烟气和废水混合气体混合，进入吸附塔1；吸附塔1入口处的烟气温度被调节在规定的范围内；

3)混合后的烟气进入活性炭吸附塔1，由吸附塔1内的活性炭吸附、净化后排放，吸附了烟气中污染物的活性炭从吸附塔1底部排出。

优选的是，上述方法的子步骤①中，所述废水由废水储罐4沿废水输入管道L3进入雾化器2。优选，废水储罐4内的废水为中性或碱性。作为优选，废水输入管道L3上设有废水泵5，废水泵5为废水进入雾化器2提供动力。

优选的是，上述方法的子步骤③中，所述冷空气由空气管道L4输送至原烟气输送管道L1。

作为优选，上述方法的步骤2)中，在原烟气输送管道L1分出旁路烟气管道L2位置的上游设置第一测温点P1。在旁路烟气管道L2上并且位于除尘器3下游设置第二测温点P2。在原烟气输送管道L1上通入冷空气位置的下游设置第三测温点P3。第一测温点P1在线检测对应位置处烟道内的烟气温度T1。第二测温点P2在线检测对应位置处烟道内的烟气温度T2。第三测温点P3在线检测对应位置处烟道内的烟气温度T3。其中在第三测温点P3的温度目标值或设定值为T3_设。

根据进入旁路烟气管道L2的烟气所释放的热量Q_烟1与喷入旁路烟气管道L2的废水所吸收的热量Q_水相等，计算并调节子步骤①中进入旁路烟气管道L2的烟气的量。再根据通过原烟气输送管道L1进入吸附塔1的烟气所释放的热量Q_烟2与与合并至原烟气输送管道L1的烟气和废水混合气体所吸收的热量Q_烟+水相等，计算总烟气和废水混合气体的温度；进一步根据原烟气输送管道L1内总烟气和废水混合气体所释放的热量Q_混合与通入原烟气输送管道L1的冷空气所吸收的热量Q_气相等，计算并调节子步骤③中通入原烟气输送管道L1的冷空气的量。通过调节进入旁路烟气管道L2的烟气的量、通入原烟气输送管道L1的冷空气的量，使得第三测温点P3的温度T3调节或控制在T3_设±t℃范围，其中t℃是在1-5℃范围。作为优选，其中在第三测温点P3的温度目标值或设定值T3_设在100-145℃、优选在110-140℃范围内取值。即吸附塔1入口处的烟气温度被调节在规定的范围内，例如在100-145℃、优选在110-140℃范围。

优选的是，所述根据进入旁路烟气管道L2的烟气所释放的热量Q_烟1与喷入旁路烟气管道L2的废水所吸收的热量Q_水相等，计算并调节子步骤①中进入旁路烟气管道L2的烟气的量，具体为：

第一测温点P1检测原烟气的温度为T1，设定第二测温点P2位置处烟气和废水混合气体的温度为T2_设，其中：T2_设为100-160℃、优选在110-140℃范围内取值；

a)计算处理废水所需热量：废水储罐4内设有液位计，根据液位计获得废水储罐4内需要处理的废水量为M_水，检测废水的初始温度为T_水，由此，处理废水储罐4内的废水所需要吸收的热量Q_水为：

Q_水＝M_水r_水+C_水汽M_水ΔT_水＝M_水(r_水+C_水汽(T2_设-T_水)) (1)，

式(1)中r_水为废水的汽化热，C_水汽为水汽的比热容；

b)计算旁路烟气管道L2所需的烟气量：设进入旁路烟气管道L2的烟气的量为M₁，由此，进入旁路烟气管道L2的烟气所释放的热量Q_烟1为：

Q_烟1＝C_烟M₁ΔT_烟1＝C_烟M₁(T1-T2_设) (2)，

式(2)中C_烟为烟气的比热容；

由进入旁路烟气管道L2的烟气所释放的热量Q_烟1与喷入旁路烟气管道L2的废水所吸收的热量Q_水相等，可得：

C_烟M₁(T1-T2_设)＝M_水(r_水+C_水汽(T2_设-T_水)) (3)，

即得：

M₁＝M_水(r_水+C_水汽(T2_设-T_水))/(C_烟(T1-T2_设)) (4)；

调节旁路烟气管道L2上旁路阀6的开度，使得进入旁路烟气管道L2的烟气的量为M₁。

优选的是，所述根据通过原烟气输送管道L1进入吸附塔1的烟气所释放的热量Q_烟2与与合并至原烟气输送管道L1的烟气和废水混合气体所吸收的热量Q_烟+水相等，计算总烟气和废水混合气体的温度，具体为：

第一测温点P1上游的流量计7测得烟气的总量为M₀，第一测温点P1检测原烟气的温度为T1；设原烟气输送管道L1内的烟气与合并至原烟气输送管道L1的烟气和废水混合气体进行热交换后的总烟气和废水混合气体的温度为T_混合；

a)通过原烟气输送管道L1进入吸附塔1的烟气的量为(M₀-M₁)，通过原烟气输送管道L1进入吸附塔1的烟气所释放的热量Q_烟2为：

Q_烟2＝C_烟(M₀-M₁)ΔT_烟2＝C_烟(M₀-M₁)(T1-T_混合) (5)，

合并至原烟气输送管道L1的烟气和废水混合气体所吸收的热量Q_烟+水为：

Q_烟+水＝C₁(M₁+M_水)ΔT_烟+水＝C₁(M₁+M_水)(T_混合-T2_设) (6)，

式(6)中C₁为烟气和废水混合气体的比热容；

b)计算总烟气和废水混合气体的温度T_混合：由通过原烟气输送管道L1进入吸附塔1的烟气所释放的热量Q_烟2与合并至原烟气输送管道L1的烟气和废水混合气体所吸收的热量Q_烟+水相等，可得：

C_烟(M₀-M₁)(T1-T_混合)＝C₁(M₁+M_水)(T_混合-T2_设) (7)，

即得：

优选的是，所述根据原烟气输送管道L1内总烟气和废水混合气体所释放的热量Q_混合与通入原烟气输送管道L1的冷空气所吸收的热量Q_气相等，计算并调节子步骤②中通入原烟气输送管道L1的冷空气的量，具体为：

设定第三测温点P3位置处烟道内的烟气温度为T3_设，其中：T3_设为100-145℃、优选在110-140℃范围内取值；

a)计算总烟气和废水混合气体所需要释放的热量Q_混合：

Q_混合＝C₂(M₀+M_水)ΔT_混合＝C₂(M₀+M_水)(T_混合-T3_设) (9)，

式(9)中C₂为总烟气和废水混合气体的比热容；

b)计算通入原烟气输送管道L1的冷空气的量：设通入原烟气输送管道L1的冷空气的量为M_气，测得冷空气的初始温度为T_气，由此，通入原烟气输送管道L1的冷空气所吸收的热量Q_气为：

Q_气＝C_气M_气ΔT_气＝C_气M_气(T3_设-T_气) (10)，

式(10)中C_气为冷空气的比热容；

由总烟气和废水混合气体所释放的热量Q_混合与通入原烟气输送管道L1的冷空气所吸收的热量Q_气相等，可得：

C₂(M₀+M_水)(T_混合-T3_设)＝C_气M_气(T3_设-T_气) (11)；

即得：

M_气＝C₂(M₀+M_水)(T_混合-T3_设)/(C_气(T3_设-T_气)) (12)；

调节空气管道L4上冷风阀8的开度，使得通入原烟气输送管道L1的冷空气的量为M_气。

优选的是，根据第二测温点P2在线检测对应位置处烟道内的烟气温度T2。如果T2等于T2_设，继续运行；T2不等于T2_设，调整进入旁路烟气管道L2的烟气的量，使得T2等于T2设。

根据第三测温点P3在线检测对应位置处烟道内的烟气温度T3。如果T3等于T3_设，继续运行；T3不等于T3_设，调整通入原烟气输送管道L1的冷空气的量，使得T3等于T3_设。

优选的是，上述方法的步骤3)中，由吸附塔1内的活性炭吸附、净化后的烟气通过烟囱9排放。

根据本发明的第二种实施方案，提供一种包括烟气控温的烟气净化装置：

一种包括烟气控温的烟气净化装置或用于上述方法的烟气净化装置，该装置包括吸附塔1，吸附塔1上设有吸附塔烟气入口101。吸附塔烟气入口101与原烟气输送管道L1连接。原烟气输送管道L1分出旁路烟气管道L2。旁路烟气管道L2上依次设有雾化器2、除尘器3。雾化器2上设有烟气入口201、烟气出口202、废水入口203。除尘器3上设有气体入口301、气体出口302、固体出口303。旁路烟气管道L2经过雾化器2、除尘器3后合并至原烟气输送管道L1。雾化器2设置在除尘器3的上游。

原烟气输送管道L1上连接有空气管道L4。空气管道L4连接在旁路烟气管道L2合并至原烟气输送管道L1位置的下游；

原烟气输送管道L1上设有第一增压风机10。第一增压风机10设置在空气管道L4与原烟气输送管道L1连接位置的下游。

优选的是，该装置还包括设置在旁路烟气管道L2上的旁路阀6。旁路阀6位于雾化器2的上游。

优选的是，该装置还包括设置在空气管道L4上的冷风阀8。

在本发明中，在原烟气输送管道L1分出旁路烟气管道L2位置的上游设置第一测温点P1。在旁路烟气管道L2上并且位于除尘器3的下游设置第二测温点P2。在原烟气输送管道L1上连接空气管道L4位置的下游设置第三测温点P3。

优选的是，该装置还包括废水储罐4。废水储罐4通过废水输入管道L3连接至雾化器2的废水入口203。优选，废水输入管道L3上设有废水泵5。作为优选，废水储罐4内设有废水温度检测装置11。

优选的是，空气管道L4上设有空气温度检测装置12。

优选的是，原烟气输送管道L1上、第一测温点P1的上游设有流量计7。

优选的是，旁路烟气管道L2上设有第二增压风机13，第二增压风机13设置在除尘器3的下游。

优选的是，该装置还包括烟囱9。吸附塔1上设有吸附塔烟气出口102，吸附塔烟气出口102经由原烟气输送管道L1连接至烟囱9。

实施例1

如图3所示，一种包括烟气控温的烟气净化装置，该装置包括吸附塔1，吸附塔1上设有吸附塔烟气入口101。吸附塔烟气入口101与原烟气输送管道L1连接。原烟气输送管道L1分出旁路烟气管道L2。旁路烟气管道L2上依次设有雾化器2、除尘器3。雾化器2上设有烟气入口201、烟气出口202、废水入口203。除尘器3上设有气体入口301、气体出口302、固体出口303。旁路烟气管道L2经过雾化器2、除尘器3后合并至原烟气输送管道L1。雾化器2设置在除尘器3的上游。

原烟气输送管道L1上连接有空气管道L4。空气管道L4连接在旁路烟气管道L2合并至原烟气输送管道L1位置的下游；

原烟气输送管道L1上设有第一增压风机10。第一增压风机10设置在空气管道L4与原烟气输送管道L1连接位置的下游。

该装置还包括设置在旁路烟气管道L2上的旁路阀6。旁路阀6位于雾化器2的上游。该装置还包括设置在空气管道L4上的冷风阀8。

在原烟气输送管道L1分出旁路烟气管道L2位置的上游设置第一测温点P1。在旁路烟气管道L2上并且位于除尘器3的下游设置第二测温点P2。在原烟气输送管道L1上连接空气管道L4位置的下游设置第三测温点P3。

该装置还包括废水储罐4。废水储罐4通过废水输入管道L3连接至雾化器2的废水入口203。废水输入管道L3上设有废水泵5。废水储罐4内设有废水温度检测装置11。

空气管道L4上设有空气温度检测装置12。

原烟气输送管道L1上、第一测温点P1的上游设有流量计7。

旁路烟气管道L2上设有第二增压风机13，第二增压风机13设置在除尘器3的下游。

该装置还包括烟囱9。吸附塔1上设有吸附塔烟气出口102，吸附塔烟气出口102经由原烟气输送管道L1连接至烟囱9。

实施例2

一种包括烟气控温的烟气净化方法，使用实施例1中的装置，该方法包括以下步骤：

1)向活性炭吸附塔1输送高温烟气的原烟气输送管道L1分出旁路烟气管道L2，烟气经由原烟气输送管道L1和旁路烟气管道L2进入吸附塔1；

2)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：

①旁路烟气管道L2的烟气控温：旁路烟气管道L2上设有雾化器2，废水通过雾化器2雾化然后和旁路烟气管道L2内的烟气混合，废水与进入旁路烟气管道L2的烟气进行热交换，形成烟气和废水混合气体；烟气和废水混合气体经过除尘器3除尘，烟气和废水混合气体中的杂质从除尘器3的固体出口303排出；

②旁路烟气管道L2内的烟气和废水混合气体合并至原烟气输送管道L1，与原烟气输送管道L1内的烟气进行热交换，形成总烟气和废水混合气体；

③在旁路烟气管道L2合并至原烟气输送管道L1位置的下游，向原烟气输送管道L1内通入冷空气来调节原烟气输送管道L1内总烟气和废水混合气体的温度；冷空气与总烟气和废水混合气体混合，进入吸附塔1；吸附塔1入口处的烟气温度被调节在100-145℃范围；

3)混合后的烟气进入活性炭吸附塔1，由吸附塔1内的活性炭吸附、净化后排放，吸附了烟气中污染物的活性炭从吸附塔1底部排出。

实施例3

一种包括烟气控温的烟气净化方法，使用实施例1中的装置，该方法包括以下步骤：

1)向活性炭吸附塔1输送高温烟气的原烟气输送管道L1分出旁路烟气管道L2，烟气经由原烟气输送管道L1和旁路烟气管道L2进入吸附塔1；

2)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：

①旁路烟气管道L2的烟气控温：

旁路烟气管道L2上设有雾化器2，废水由废水储罐4沿废水输入管道L3进入雾化器2。废水储罐4内的废水为碱性。废水输入管道L3上的废水泵5为废水进入雾化器2提供动力。废水通过雾化器2雾化然后和旁路烟气管道L2内的烟气混合，废水与进入旁路烟气管道L2的烟气进行热交换，废水蒸发变成气态水，气态水与烟气混合形成烟气和废水混合气体；烟气和废水混合气体经过除尘器3除尘，烟气和废水混合气体中的杂质从除尘器3的固体出口303排出；

②旁路烟气管道L2内的烟气和废水混合气体合并至原烟气输送管道L1，与原烟气输送管道L1内的烟气进行热交换，形成总烟气和废水混合气体；

③在旁路烟气管道L2合并至原烟气输送管道L1位置的下游，向原烟气输送管道L1内通入冷空气来调节原烟气输送管道L1内总烟气和废水混合气体的温度；冷空气与总烟气和废水混合气体混合，进入吸附塔1；吸附塔1入口处的烟气温度被调节在100-145℃范围；

其中，在原烟气输送管道L1分出旁路烟气管道L2位置的上游设置第一测温点P1。在旁路烟气管道L2上并且位于除尘器3下游设置第二测温点P2。在原烟气输送管道L1上通入冷空气位置的下游设置第三测温点P3。第一测温点P1在线检测对应位置处烟道内的烟气温度T1。第二测温点P2在线检测对应位置处烟道内的烟气温度T2。第三测温点P3在线检测对应位置处烟道内的烟气温度T3。其中在第三测温点P3的温度目标值或设定值为T3_设＝130℃。

根据进入旁路烟气管道L2的烟气所释放的热量Q_烟1与喷入旁路烟气管道L2的废水所吸收的热量Q_水相等，计算并调节子步骤①中进入旁路烟气管道L2的烟气的量。再根据通过原烟气输送管道L1进入吸附塔1的烟气所释放的热量Q_烟2与合并至原烟气输送管道L1的烟气和废水混合气体所吸收的热量Q_烟+水相等，计算总烟气和废水混合气体的温度。进一步根据原烟气输送管道L1内总烟气和废水混合气体所释放的热量Q_混合与通入原烟气输送管道L1的冷空气所吸收的热量Q_气相等，计算并调节子步骤③中通入原烟气输送管道L1的冷空气的量。通过调节进入旁路烟气管道L2的烟气的量、通入原烟气输送管道L1的冷空气的量，使得第三测温点P3的温度T3调节或控制在T3_设±t℃范围，其中t℃＝3℃。

所述根据进入旁路烟气管道L2的烟气所释放的热量Q_烟1与喷入旁路烟气管道L2的废水所吸收的热量Q_水相等，计算并调节子步骤①中进入旁路烟气管道L2的烟气的量，具体为：

第一测温点P1检测原烟气的温度为T1＝160℃，设定第二测温点P2位置处烟气和废水混合气体的温度为T2_设，其中：T2_设＝120℃；

a)计算处理废水所需热量：废水储罐4内设有液位计，根据液位计获得废水储罐4内需要处理的废水量为M_水＝3t/h，检测废水的初始温度为T_水＝60℃，由此，处理废水储罐4内的废水所需要吸收的热量Q_水为：

Q_水＝M_水r_水+C_水汽M_水ΔT_水＝M_水(r_水+C_水汽(T2_设-T_水)) (1)，

式(1)中r_水为废水的汽化热，r_水＝2358.0kJ/kg；C_水汽为水汽的比热容，C_水汽＝1.890kJ/(kg·℃)；

b)计算旁路烟气管道L2所需的烟气量：设进入旁路烟气管道L2的烟气的量为M₁，由此，进入旁路烟气管道L2的烟气所释放的热量Q_烟1为：

Q_烟1＝C_烟M₁ΔT_烟1＝C_烟M₁(T1-T2_设) (2)，

式(2)中C_烟为烟气的比热容，C_烟＝1.014kJ/(kg·℃)；

由进入旁路烟气管道L2的烟气所释放的热量Q_烟1与喷入旁路烟气管道L2的废水所吸收的热量Q_水相等，可得：

C_烟M₁(T1-T2_设)＝M_水(r_水+C_水汽(T2_设-T_水)) (3)，

即得：

M₁＝M_水(r_水+C_水汽(T2_设-T_水))/(C_烟(T1-T2_设))＝135000Nm³/h (4)；

调节旁路烟气管道L2上旁路阀6的开度，使得进入旁路烟气管道L2的烟气的量为M₁。

所述根据通过原烟气输送管道L1进入吸附塔1的烟气所释放的热量Q_烟2与合并至原烟气输送管道L1的烟气和废水混合气体所吸收的热量Q_烟+水相等，计算总烟气和废水混合气体的温度，具体为：

第一测温点P1上游的流量计7测得烟气的总量为M₀＝900000Nm³/h，第一测温点P1检测原烟气的温度为T1＝160℃；设原烟气输送管道L1内的烟气与合并至原烟气输送管道L1的烟气和废水混合气体进行热交换后的总烟气和废水混合气体的温度为T_混合；

a)通过原烟气输送管道L1进入吸附塔1的烟气的量为(M₀-M₁)，通过原烟气输送管道L1进入吸附塔1的烟气所释放的热量Q_烟2为：

Q_烟2＝C_烟(M₀-M₁)ΔT_烟2＝C_烟(M₀-M₁)(T1-T_混合) (5)，

合并至原烟气输送管道L1的烟气和废水混合气体所吸收的热量Q_烟+水为：

Q_烟+水＝C₁(M₁+M_水)ΔT_烟+水＝C₁(M₁+M_水)(T_混合-T2_设) (6)，

式(6)中C₁为烟气和废水混合气体的比热容，C₁＝1.009kJ/(kg·℃)；

b)计算总烟气和废水混合气体的温度T_混合：由通过原烟气输送管道L1进入吸附塔1的烟气所释放的热量Q_烟2与合并至原烟气输送管道L1的烟气和废水混合气体所吸收的热量Q_烟+水相等，可得：

C_烟(M₀-M₁)(T1-T_混合)＝C₁(M₁+M_水)(T_混合-T2_设) (7)，

即得：

所述根据原烟气输送管道L1内总烟气和废水混合气体所释放的热量Q_混合与通入原烟气输送管道L1的冷空气所吸收的热量Q_气相等，计算并调节子步骤③中通入原烟气输送管道L1的冷空气的量，具体为：

设定第三测温点P3位置处烟道内的烟气温度为T3_设，其中：T3_设＝130℃；

a)计算总烟气和废水混合气体所需要释放的热量Q_混合：

Q_混合＝C₂(M₀+M_水)ΔT_混合＝C₂(M₀+M_水)(T_混合-T3_设) (9)，

式(9)中C₂为总烟气和废水混合气体的比热容，C₂＝1.011kJ/(kg·℃)；

b)计算通入原烟气输送管道L1的冷空气的量：设通入原烟气输送管道L1的冷空气的量为M_气，测得冷空气的初始温度为T_气＝20℃，由此，通入原烟气输送管道L1的冷空气所吸收的热量Q_气为：

Q_气＝C_气M_气ΔT_气＝C_气M_气(T3_设-T_气) (10)，

式(10)中C_气为冷空气的比热容，C_气＝1.005kJ/(kg·℃)；

由总烟气和废水混合气体所释放的热量Q_混合与通入原烟气输送管道L1的冷空气所吸收的热量Q_气相等，可得：

C₂(M₀+M_水)(T_混合-T3_设)＝C_气M_气(T3_设-T_气) (11)；

即得：

M_气＝C₂(M₀+M_水)(T_混合-T3_设)/(C_气(T3_设-T_气))＝197000Nm³/h (12)；

调节空气管道L4上冷风阀8的开度，使得通入原烟气输送管道L1的冷空气的量为M_气。

根据第二测温点P2在线检测对应位置处烟道内的烟气温度T2。如果T2等于T2_设，继续运行；T2不等于T2_设，调整进入旁路烟气管道L2的烟气的量，使得T2等于T2_设。

根据第三测温点P3在线检测对应位置处烟道内的烟气温度T3。如果T3等于T3_设，继续运行；T3不等于T3_设，调整通入原烟气输送管道L1的冷空气的量，使得T3等于T3_设。

3)混合后的烟气进入活性炭吸附塔1，由吸附塔1内的活性炭吸附、净化后通过烟囱9排放，吸附了烟气中污染物的活性炭从吸附塔1底部排出。

Claims (11)

1.一种包括烟气控温的烟气净化方法，该方法包括以下步骤：

1)向活性炭吸附塔(1)输送高温烟气的原烟气输送管道(L1)分出旁路烟气管道(L2)，烟气经由原烟气输送管道(L1)和旁路烟气管道(L2)进入吸附塔(1)；

2)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：

①旁路烟气管道(L2)的烟气控温：旁路烟气管道(L2)上设有雾化器(2)，废水通过雾化器(2)雾化然后和旁路烟气管道(L2)内的烟气混合，废水与进入旁路烟气管道(L2)的烟气进行热交换，形成烟气和废水混合气体；烟气和废水混合气体经过除尘器(3)除尘，烟气和废水混合气体中的杂质从除尘器(3)的固体出口(303)排出；

②旁路烟气管道(L2)内的烟气和废水混合气体合并至原烟气输送管道(L1)，与原烟气输送管道(L1)内的烟气进行热交换，形成总烟气和废水混合气体；

③在旁路烟气管道(L2)合并至原烟气输送管道(L1)位置的下游，向原烟气输送管道(L1)内通入冷空气来调节原烟气输送管道(L1)内总烟气和废水混合气体的温度；冷空气与总烟气和废水混合气体混合，进入吸附塔(1)；吸附塔(1)入口处的烟气温度被调节在规定的范围内；

3)混合后的烟气进入活性炭吸附塔(1)，由吸附塔(1)内的活性炭吸附、净化后排放，吸附了烟气中污染物的活性炭从吸附塔(1)底部排出；

其中：步骤2)中，在原烟气输送管道(L1)分出旁路烟气管道(L2)位置的上游设置第一测温点(P1)；在旁路烟气管道(L2)上并且位于除尘器(3)的下游设置第二测温点(P2)；在原烟气输送管道(L1)上通入冷空气位置的下游设置第三测温点(P3)；第一测温点(P1)在线检测对应位置处烟道内的烟气温度T1，第二测温点(P2)在线检测对应位置处烟道内的烟气温度T2，第三测温点(P3)在线检测对应位置处烟道内的烟气温度T3，其中在第三测温点(P3)的温度目标值或设定值为T3_设；根据进入旁路烟气管道(L2)的烟气所释放的热量Q_烟1与喷入旁路烟气管道(L2)的废水所吸收的热量Q_水相等，计算并调节子步骤①中进入旁路烟气管道(L2)的烟气的量；再根据通过原烟气输送管道(L1)进入吸附塔(1)的烟气所释放的热量Q_烟2与合并至原烟气输送管道(L1)的烟气和废水混合气体所吸收的热量Q_烟+水相等，计算总烟气和废水混合气体的温度；进一步根据原烟气输送管道(L1)内总烟气和废水混合气体所释放的热量Q_混合与通入原烟气输送管道(L1)的冷空气所吸收的热量Q_气相等，计算并调节子步骤③中通入原烟气输送管道(L1)的冷空气的量；通过调节进入旁路烟气管道(L2)的烟气的量、通入原烟气输送管道(L1)的冷空气的量，使得第三测温点(P3)的温度T3调节或控制在T3_设±t℃范围，其中t℃是在1-5℃范围。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：其中在第三测温点(P3)的温度目标值或设定值T3_设在100-145℃范围内取值；即吸附塔(1)入口处的烟气温度被调节在100-145℃范围。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：其中在第三测温点(P3)的温度目标值或设定值T3_设在110-140℃范围内取值；即吸附塔(1)入口处的烟气温度被调节在110-140℃范围。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：子步骤①中，所述废水由废水储罐(4)沿废水输入管道(L3)进入雾化器(2)。

5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于：废水储罐(4)内的废水为中性或碱性；废水输入管道(L3)上设有废水泵(5)，废水泵(5)为废水进入雾化器(2)提供动力；子步骤③中，所述冷空气由空气管道(L4)输送至原烟气输送管道(L1)。

6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述根据进入旁路烟气管道(L2)的烟气所释放的热量Q_烟1与喷入旁路烟气管道(L2)的废水所吸收的热量Q_水相等，计算并调节子步骤①中进入旁路烟气管道(L2)的烟气的量，具体为：

第一测温点(P1)检测原烟气的温度为T1，设定第二测温点(P2)位置处烟气和废水混合气体的温度为T2_设，其中：T2_设在100-160℃范围内取值；

a)计算处理废水所需热量：废水储罐(4)内设有液位计，根据液位计获得废水储罐(4)内需要处理的废水量为M_水，检测废水的初始温度为T_水，由此，处理废水储罐(4)内的废水所需要吸收的热量Q_水为：

Q_水＝M_水r_水+C_水汽M_水ΔT_水＝M_水(r_水+C_水汽(T2_设-T_水)) (1)，

式(1)中r_水为废水的汽化热，C_水为水汽的比热容；

b)计算旁路烟气管道(L2)所需的烟气量：设进入旁路烟气管道(L2)的烟气的量为M₁，由此，进入旁路烟气管道(L2)的烟气所释放的热量Q_烟1为：

Q_烟1＝C_烟M₁ΔT_烟1＝C_烟M₁(T1-T2_设) (2)，

式(2)中C_烟为烟气的比热容；

由进入旁路烟气管道(L2)的烟气所释放的热量Q_烟1与喷入旁路烟气管道(L2)的废水所吸收的热量Q_水相等，可得：

C_烟M₁(T1-T2_设)＝M_水(r_水+C_水汽(T2_设-T_水)) (3)，

即得：

M₁＝M_水(r_水+C_水汽(T2_设-T_水))/(C_烟(T1-T2_设)) (4)；

调节旁路烟气管道(L2)上旁路阀(6)的开度，使得进入旁路烟气管道(L2)的烟气的量为M₁。

7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于：T2_设在110-140℃范围内取值。

8.根据权利要求6所述的方法，其特征在于：所述根据通过原烟气输送管道(L1)进入吸附塔(1)的烟气所释放的热量Q_烟2与合并至原烟气输送管道(L1)的烟气和废水混合气体所吸收的热量Q_烟+水相等，计算总烟气和废水混合气体的温度，具体为：

第一测温点(P1)上游的流量计(7)测得烟气的总量为M₀，第一测温点(P1)检测原烟气的温度为T1；设原烟气输送管道(L1)内的烟气与合并至原烟气输送管道(L1)的烟气和废水混合气体进行热交换后的总烟气和废水混合气体的温度为T_混合；

a)通过原烟气输送管道(L1)进入吸附塔(1)的烟气的量为(M₀-M₁)，通过原烟气输送管道(L1)进入吸附塔(1)的烟气所释放的热量Q_烟2为：

Q_烟2＝C_烟(M₀-M₁)ΔT_烟2＝C_烟(M₀-M₁)(T1-T_混合) (5)，

合并至原烟气输送管道(L1)的烟气和废水混合气体所吸收的热量Q_烟+水为：

Q_烟+水＝C₁(M₁+M_水)ΔT_烟+水＝C₁(M₁+M_水)(T_混合-T2_设) (6)，

式(6)中C₁为烟气和废水混合气体的比热容；

b)计算总烟气和废水混合气体的温度T_混合：由通过原烟气输送管道(L1)进入吸附塔(1)的烟气所释放的热量Q_烟2与合并至原烟气输送管道(L1)的烟气和废水混合气体所吸收的热量Q_烟+水相等，可得：

C_烟(M₀-M₁)(T1-T_混合)＝C₁(M₁+M_水)(T_混合-T2_设) (7)，

即得：

9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于：所述根据原烟气输送管道(L1)内总烟气和废水混合气体所释放的热量Q_混合与通入原烟气输送管道(L1)的冷空气所吸收的热量Q_气相等，计算并调节子步骤③中通入原烟气输送管道(L1)的冷空气的量，具体为：

设定第三测温点(P3)位置处烟道内的烟气温度为T3_设；

a)计算总烟气和废水混合气体所需要释放的热量Q_混合：

Q_混合＝C₂(M₀+M_水)ΔT_混合＝C₂(M₀+M_水)(T_混合-T3_设) (9)，

式(9)中C₂为总烟气和废水混合气体的比热容；

b)计算通入原烟气输送管道(L1)的冷空气的量：设通入原烟气输送管道(L1)的冷空气的量为M_气，测得冷空气的初始温度为T_气，由此，通入原烟气输送管道(L1)的冷空气所吸收的热量Q_气为：

Q_气＝C_气M_气ΔT_气＝C_气M_气(T3_设-T_气) (10)，

式(10)中C_气为冷空气的比热容；

由总烟气和废水混合气体所释放的热量Q_混合与通入原烟气输送管道(L1)的冷空气所吸收的热量Q_气相等，可得：

C₂(M₀+M_水)(T_混合-T3_设)＝C_气M_气(T3_设-T_气) (11)；

即得：

M_气＝C₂(M₀+M_水)(T_混合-T3_设)/(C_气(T3_设-T_气)) (12)；

调节空气管道(L4)上冷风阀(8)的开度，使得通入原烟气输送管道(L1)的冷空气的量为M_气。

10.根据权利要求9所述的方法，其特征在于：根据第二测温点(P2)在线检测对应位置处烟道内的烟气温度T2；如果T2等于T2_设，继续运行；T2不等于T2_设，调整进入旁路烟气管道(L2)的烟气的量，使得T2等于T2_设；

根据第三测温点(P3)在线检测对应位置处烟道内的烟气温度T3；如果T3等于T3_设，继续运行；T3不等于T3_设，调整通入原烟气输送管道(L1)的冷空气的量，使得T3等于T3设。

11.根据权利要求1-10中任一项所述的方法，其特征在于：步骤3)中，由吸附塔(1)内的活性炭吸附、净化后的烟气通过烟囱(9)排放。

Images