一种判断吸附系统安全性的方法及其装置制造方法及图纸

一种判断吸附系统安全性的方法，该方法包括：将烧结烟气输送至一级吸附塔进行脱硫处理，脱硫处理后的烟气从一级吸附塔的烟气出口排出，吸附了污染物的活性炭从一级吸附塔的活性炭出口排出，进入解析塔加热再生；在解析塔的顶部分布段内，活性炭与热氮气进行换热，活性炭被加热温度升高，热氮气温度降低；依据热量平衡原理，通过检测热氮气与活性炭换热完成后的温度，计算活性炭进入解析塔入口时的温度，并换算得到活性炭排出一级吸附塔出口时的温度，从而判断一级吸附塔的工作状态。本发明专利技术基于热量平衡原理，通过检测换热完成后的热氮气与活性炭的温度，计算并换算得到活性炭排出一级吸附塔出口时的温度，从而判断一级吸附塔的工作状态。的工作状态。的工作状态。

【技术实现步骤摘要】
一种判断吸附系统安全性的方法及其装置


[0001]本专利技术涉及活性炭脱硫过程中系统安全性的判断方法和判断装置，具体涉及一种判断吸附系统安全性的方法及其装置，属于活性炭处理烟气


技术介绍

[0002]活性炭烟气净化技术具有多污染物协同净化效率高、运行稳定、副产物可以资源化利用、能够实现超低排放等特征，在钢铁烧结烟气净化领域具有多方面优势。活性炭烟气净化系统主要包括吸附系统、再生系统、输送系统、副产物资源化利用系统等，其中吸附系统体积大，装填活性炭量多，是吸附烧结烟气中污染物的主要场所，在吸附系统内主要进行脱硫、除尘、脱硝及脱除其它污染物的功能；解析系统是将吸附了污染物的活性炭进行绝氧加热的场所，活性炭中吸附的硫酸或硫酸盐进行分解，生成高浓度的SO2；输送系统是将活性炭从吸附塔输送至解析塔再返回至吸附塔，进行循环倒运的过程。
[0003]如上所述，吸附系统为高温、含氧、含可燃物活性炭的环境，且系统内进行的脱硫反应为强放热反应，因此吸附系统中热效应巨大，同时需要注意的是随着活性炭从吸附塔顶部往底部运行的过程，会产生大量的微细活性炭粉末，因此吸附系统中存在高温的风险。
[0004]吸附塔结构如图3所示，塔体一般分为三层，分别为前、中、后室，其中，前室的厚度最窄，中室其次，后室最宽。在脱除污染物的过程中，通过调节吸附塔内前、中、后室圆辊的下料频率，实现对污染物的高效脱除，其中，前室与中室进行脱硫和除尘，后室进行深度脱硫和抑尘。活性炭将烟气中的SO2转化为H2SO4，属于强放热反应，SO2的吸附主要集中在前室和中室，前、中室化学放热最明显，因此前室下料速度最快，中室下料速度其次，后室下料速度最慢。而吸附塔体积巨大，温度以点试测温为主，无面扫测温方式，布置的测温点也不可能完全覆盖吸附塔，前、中室下料速度快，通道窄，因此目前工业应用中主要将测温装置放置在后室。
[0005]在系统控制及运行正常状态下，吸附系统温度保持稳定，但当烧结烟气温度出现大幅波动或烟气中SO2浓度突然上升等异常情况时，吸附塔内会出现高温现象。而高温发生位置集中在前、中室，高温点需要蔓延至后室才可能被温度计检测，故而难以及时、准确地进行检测反馈，对系统的安全性造成较大的影响。针对这一问题，本申请专利技术人在申请号为CN 202110008996.0的专利中提出了一种判断脱硫过程中活性炭温升的方法和系统。该专利依据在一级吸附塔内热量衡算的原理，通过对烟气进入一级吸附塔与排出一级吸附塔时的温度进行实时检测，计算脱硫过程中一级吸附塔内活性炭的温度变化，进而判断一级吸附塔的工作状态与安全性，以防止系统出现温升异常的风险。
[0006]但是，本申请专利技术人在后续的研究中，发现该技术还存在以下问题：
[0007]如前所述，SO2的吸附主要集中在吸附塔的前室和中室，故而，高温发生位置往往集中在前、中室。而吸附塔的烟气进出口设置在塔体的中部，基于此，当高温现象或着火点发生在前、中室的下方位置，而且，尚处于吸附塔内刚开始出现高温现象或是小面积小范围内发生高温(或着火)的情况，此时位于前、中室下方的少量高温活性炭基本不会影响到从
中部烟气出口排出的烟气的温度，再加上前、中室活性炭的下料速度快，烟气本身存在一定温差，也就是说，此时从吸附塔的烟气出口排出的烟气温度仍然处于正常温度范围内，故而出现高温活性炭的情况无法通过烟气出口的烟气温度变化予以真实反馈，即此时并不适用于上述专利CN 202110008996.0中所述的通过检测烟气温度判断系统温升的方法。
[0008]本申请专利技术人在具体工程应用中，也发现了吸附塔烟气出口的烟气温度在正常范围内，而吸附塔的前、中室却存在高温或者着火的活性炭未被发现的情况，而且，前、中室下料速度快，高温活性炭未被发现即排出吸附塔，而后通过输送装置进入解析塔，进而影响整个系统的安全性。
[0009]因此，如何更加准确全面地判断脱硫过程中吸附系统的安全性的这一问题亟待解决。

技术实现思路

[0010]针对上述现有技术中吸附塔前、中室下方位置的高温活性炭难以检测发现，也无法通过烟气出口的烟气温度变化情况予以检测反馈而影响吸附系统安全性的问题，本专利技术提供了一种判断吸附系统安全性的方法。该方法基于从吸附塔排出后进入解析塔的活性炭与解析塔顶部通入的热氮气换热过程的热量衡算，通过检测换热完成后的热氮气与活性炭的温度，计算得到活性炭进入解析塔入口时的温度，并换算得到活性炭排出一级吸附塔出口时的温度，从而判断一级吸附塔的工作状态，指导后续工业生产，确保吸附系统运行的安全性。
[0011]本专利技术的另一个目的即提供一种用于上述方法的判断吸附系统安全性的装置。该装置结构简单，操作方便，能够通过相关检测装置实现对各参数的实时监测，从而通过计算判断吸附系统的工作状态与安全性，准确指导工业生产，进而能够避免异常温升的活性炭对吸附塔乃至整个烟气净化系统造成危害。
[0012]根据本专利技术的第一种实施方案，提供一种判断吸附系统安全性的方法。
[0013]一种判断吸附系统安全性的方法，该方法包括：将烧结烟气输送至一级吸附塔，一级吸附塔内的活性炭对烧结烟气进行脱硫处理，脱硫处理后的烟气从一级吸附塔的烟气出口排出，吸附了污染物的活性炭从一级吸附塔的活性炭出口排出，而后进入解析塔加热再生。在解析塔的顶部分布段内，进入解析塔的活性炭与解析塔顶部通入的热氮气进行换热，活性炭被热氮气加热温度升高，热氮气温度降低。依据热量平衡原理，通过检测热氮气与活性炭换热完成后的温度，计算活性炭进入解析塔入口时的温度，并换算得到活性炭排出一级吸附塔出口时的温度，从而判断一级吸附塔的工作状态。
[0014]在本专利技术中，所述判断一级吸附塔的工作状态，具体包括以下步骤：
[0015]1)根据在解析塔的顶部分布段内，活性炭所吸收的热量和热氮气所释放的热量相等，计算活性炭进入解析塔入口时的实际温度。
[0016]2)根据活性炭在一级吸附塔与解析塔之间的输送温降，将步骤1)计算得到的活性炭进入解析塔入口时的实际温度换算为活性炭排出一级吸附塔出口时的实际温度。
[0017]3)根据在一级吸附塔内所产生的热量与一级吸附塔所消耗及排出的热量相等，计算活性炭排出一级吸附塔出口时的理论温度。
[0018]4)比较活性炭排出一级吸附塔出口时的实际温度与理论温度，判断一级吸附塔的
工作状态。
[0019]在本专利技术中，步骤1)具体为：在解析塔的顶部分布段内设置第一温度检测装置，第一温度检测装置检测得到活性炭与热氮气换热完成后的温度t3，℃。根据热量平衡原理，在换热过程中，活性炭所吸收的热量与热氮气所释放的热量相等。即有：
[0020]m1*c
p1
*(t3‑
t1)＝q1*ρ1*c
p2
*(t2‑
t3)
…
(1)。
[0021]即得：
[0022][0023]式中：t1为活性炭进入解析塔入口时的实际温度，℃。m1为单位时间内进入解本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种判断吸附系统安全性的方法，该方法包括：将烧结烟气输送至一级吸附塔(1)，一级吸附塔(1)内的活性炭对烧结烟气进行脱硫处理，脱硫处理后的烟气从一级吸附塔(1)的烟气出口排出，吸附了污染物的活性炭从一级吸附塔(1)的活性炭出口排出，而后进入解析塔(2)加热再生；其特征在于：在解析塔(2)的顶部分布段(201)内，进入解析塔(2)的活性炭与解析塔(2)顶部通入的热氮气进行换热，活性炭被热氮气加热温度升高，热氮气温度降低；依据热量平衡原理，通过检测热氮气与活性炭换热完成后的温度，计算活性炭进入解析塔(2)入口时的温度，并换算得到活性炭排出一级吸附塔(1)出口时的温度，从而判断一级吸附塔(1)的工作状态。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述判断一级吸附塔(1)的工作状态，具体包括以下步骤：1)根据在解析塔(2)的顶部分布段(201)内，活性炭所吸收的热量和热氮气所释放的热量相等，计算活性炭进入解析塔(2)入口时的实际温度；2)根据活性炭在一级吸附塔(1)与解析塔(2)之间的输送温降，将步骤1)计算得到的活性炭进入解析塔(2)入口时的实际温度换算为活性炭排出一级吸附塔(1)出口时的实际温度；3)根据在一级吸附塔(1)内所产生的热量与一级吸附塔(1)所消耗及排出的热量相等，计算活性炭排出一级吸附塔(1)出口时的理论温度；4)比较活性炭排出一级吸附塔(1)出口时的实际温度与理论温度，判断一级吸附塔(1)的工作状态。3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于：步骤1)具体为：在解析塔(2)的顶部分布段(201)内设置第一温度检测装置(301)，第一温度检测装置(301)检测得到活性炭与热氮气换热完成后的温度t3，℃；根据热量平衡原理，在换热过程中，活性炭所吸收的热量与热氮气所释放的热量相等；即有：m1*c
p1
*(t3‑
t1)＝q1*ρ1*c
p2
*(t2‑
t3)
…
(1)；即得：式中：t1为活性炭进入解析塔入口时的实际温度，℃；m1为单位时间内进入解析塔的活性炭的量，kg/h；c
p1
为活性炭的比热容，kJ/(kg
·
℃)；q1为单位时间内解析塔顶部通入的热氮气流量，Nm3/h；ρ1为氮气的密度，kg/Nm3；c
p2
为氮气的比热容，kJ/(kg
·
℃)；t2为解析塔顶部通入的热氮气的初始温度，℃；t3为换热完成后的活性炭与氮气的温度，℃。4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于：步骤2)具体为：活性炭在一级吸附塔(1)与解析塔(2)之间的输送温降为Δt，℃；由此，活性炭排出一级吸附塔(1)出口时的实际温度为：t4＝t1+Δt
…
(3)；式中：t4为活性炭排出一级吸附塔出口时的实际温度，℃。5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于：在步骤3)中，所述在一级吸附塔(1)内所产生的热量与一级吸附塔(1)所消耗及排出的热量相等，具体为：301)计算在一级吸附塔(1)内所产生的热量：在一级吸附塔(1)内所产生的热量Q
入
包括
烧结烟气进入一级吸附塔(1)所带入的热量Q1、脱硫反应所放出的热量Q2、活性炭进入一级吸附塔(1)所带入的热量Q
f
；即有：Q
入
＝Q
1+
Q
2+
Q
f
…
(4)；302)计算一级吸附塔(1)所消耗及排出的热量：一级吸附塔(1)所消耗及排出的热量Q
出
包括脱硫后烟气排出一级吸附塔(1)所带出的热量Q3、活性炭排出一级吸附塔(1)所带出的热量Qc、热损失Q5；即有：Q
出
＝Q
3+
Qc
+
Q5；由于活性炭排出一级吸附塔(1)所带出的热量Qc为活性炭进入一级吸附塔(1)所带入的热量Q
f
与活性炭在一级吸附塔(1)内所吸收的热量Q4之和；即有：Qc＝Q
f
+Q4；即得：Q
出
＝Q
3+
Q
4+
Q
f+
Q5…
(5)；303)根据热量平衡原理，在一级吸附塔(1)内所产生的热量与一级吸附塔(1)所消耗及排出的热量相等；即有：Q
1+
Q
2+
Q
f
＝Q
3+
Q
4+
Q
f+
Q5…
(6)；公式(6)可简化为：Q
1+
Q2＝Q
3+
Q
4+
Q5…
(7)；在所述一级吸附塔(1)所消耗及排出的热量中，热损失Q5≈0，由此，公式(7)可简化为：Q
1+
Q2＝Q
3+
Q4…
(8)。6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于：在步骤3)中，根据公式(8)，计算活性炭排出一级吸附塔(1)出口时的理论温度，具体为：计算烧结烟气进...

【专利技术属性】
技术研发人员：李俊杰，梁明华，何璐瑶，
申请(专利权)人：中冶长天国际工程有限责任公司，
类型：发明
国别省市：