申请日2014.11.28
公开(公告)日2015.07.29
IPC分类号B01D53/76; B01D53/02; B01D53/60
摘要
提供一种含氨废水用于烟气控温的烟气脱硫脱硝装置，该装置包括：吸附塔(1)，烟气输送烟道(102)，工艺水输送管道(108)，增压风机(114)，氨气输送管路(106)，包括加热区(211)和冷却区(212)的解吸塔(2)，为加热区(211)输入加热气体的第一管路(L1)，为冷却区(212)输入常温空气的冷却风机(8)，向解析塔的上部通入氮气的氮气管路(L11)和位于氮气管路(L11)中的氮气换热器(200)，用于从冷却区(212)中排出冷却风(G2’)的第四管路(L4)且该管路(L4)的后端连接到氮气换热器(200)的加热介质通道的入口，从解吸塔的中间区段中所引出的SO2浓缩气体引出管(L12)，它连接至制酸区。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。
权利要求书
1.含氨废水用于烟气控温的烟气脱硫脱硝装置，其特征在于它包括
1)吸附塔(1)，
2)在吸附塔的烟气输入口上游的原烟气输送烟道(102)，其中在烟道的上游位置(P1)上设有冷风入口，和在烟道的下游位置(P2)上设有工艺水喷嘴，
3)任选的与(P1)位置上的冷风入口相连通的冷风机(509)，
4)与(P2)位置上的工艺水喷嘴相连通的工艺水输送管道(508)，
5)位于(P1)和(P2)位置之间的增压风机(514)，
6)氨气输送管路(106)，其中：在该管路(106)上设有一种氨气与空气混合装置(M)，该管路(106)的后端分别连通至输送烟道(102)和/或延伸到吸附塔内并且在其末端安装了氨气喷嘴，或从该管路(106)的末段上分出多个氨气支路，这些支路分别连通至输送烟道(102)以及任选地连接到位于吸附塔(1)的进气室内的一个或多个氨气喷嘴和任选的位于吸附塔(1)的各活性炭床层之间的间隙空间中的多个氨气喷嘴;和
7)解吸塔(2)，它包括：上部的加热区(211)和下部的冷却区(212)以及位于两者之间的中间区，位于塔顶的用于输入待再生活性炭的进口和位于塔底的输出再生的活性炭的出口;
8)为加热区(211)输入加热气体的第一管路(L1);
9)为冷却区(212)输入常温空气的冷却风机(8);
10)向解析塔的上部通入氮气的氮气管路(L11)和位于氮气管路(L11)中的氮气换热器(200);
11)用于从冷却区(212)中排出冷却风(G2’)的第四管路(L4)，它(L4)的前端连接到冷却区(212)的出风口，其中该管路(L4)的后端连接到氮气换热器(200)的加热介质通道的入口;
12)从解吸塔的加热区(211)和冷却区(212)之间的中间区段中所引出的SO2浓缩气体引出管(L12)，它连接至制酸区;和
13)任选的用于将氮气通入解析塔的下部的第二氮气输入管。
2.根据权利要求1所述的含氨废水用于烟气控温的烟气脱硫脱硝装置，其特征在于：在位置(P1)的前端和后端分别设置第一测温点和第二测温点。
3.根据权利要求2所述的含氨废水用于烟气控温的烟气脱硫脱硝装置，其特征在于：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。
4.根据权利要求1所述的含氨废水用于烟气控温的烟气脱硫脱硝装置，其特征在于氨气与空气混合装置(M)包括空气管道(602)、氨气管道(606)、空气螺旋段(609)、氨气螺旋段(610)、混合段(612)和混合气体出口(616)，其中氨气管道(606)从直径更大的空气管道(602)的一侧插入空气管道中，然后弯折并沿着空气管道(602)轴线沿着气流方向延伸一段距离L，氨气管道(606)的末段为氨气螺旋段(610)，氨气螺旋段(610)包括由氨气管道(606)内的m个纵向延伸的螺旋板(608)所隔开的m个螺旋形氨气通道，此外，与氨气螺旋段(610)相对应的空气螺旋段(609)包括由介于氨气管道(606)与空气管道之间的空间内的n个纵向延伸的螺旋板(607)所隔开的n个螺旋形空气通道，在这两种通道的末端之后是混合段(612)，混合段的末端是混 合气体出口(616);其中：m为1-6和n为1-8;空气螺旋段的螺旋方向与氨气螺旋段的螺旋方向相反。
5.根据权利要求4所述的含氨废水用于烟气控温的烟气脱硫脱硝装置，其特征在于：所述氨气与空气混合装置还包括位于混合段中的第一折流板(614)和/或第二折流板(615);和/或
该氨气管道(606)的外直径是空气管道(602)的内径的30-70%。
6.根据权利要求5所述的含氨废水用于烟气控温的烟气脱硫脱硝装置，其特征在于：该氨气管道(606)的外直径是空气管道(602)的内径的40-60%;和/或
m为1-4和n为1-6;和/或
空气螺旋段(609)或氨气螺旋段(610)各自的螺距与螺旋直径之比(K/2R或k/2r)是0.2-2:1。
7.根据权利要求5所述的含氨废水用于烟气控温的烟气脱硫脱硝装置，其特征在于：第一折流板(614)是圆环板结构，圆环板的外圆周与混合管道内壁连接;和第二折流板(615)是圆板结构，置于混合管道之内，圆板外圆周与混合管道之间有间隙以便让混合气体通过;或
第二折流板(615)是圆环板结构，圆环板的外圆周与混合管道内壁连接;第一折流板(614)是圆板结构，置于混合管道之内，圆板外圆周与混合管道之间有间隙以便让混合气体通过。
8.根据权利要求4-7中任何一项所述的含氨废水用于烟气控温的烟气脱硫脱硝装置，其特征在于：空气螺旋段(609)的长度是氨气螺旋段(610)的长度的0.8-2.5倍;和/或
混合段(612)的长度是空气螺旋段(609)的长度的0.4-1倍。
9.根据权利要求4-7中任何一项所述的含氨废水用于烟气控温的烟气脱硫脱硝装置，其特征在于：第一折流板(614)和第二折流板(615)作为一组并且重复设置2至3组;或，
第一折流板(614)和第二折流板(615)交替设置并且各自分别设置1-3个。
10.根据权利要求9所述的含氨废水用于烟气控温的烟气脱硫脱硝装置，其特征在于：第一折流板(614)和第二折流板(615)各自分别设置2个。
说明书
含氨废水用于烟气控温的烟气脱硫脱硝装置
技术领域
本实用新型涉及含氨废水用于烟气控温的烟气脱硫脱硝装置。更具体地说，本实用新型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℃范围，优选控制在120～140℃范围的方法和装置，这些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、氮氧化物和二恶英在内的污染物，而解析塔用于活性炭的热再生。
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。
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℃，优选控制在120～150℃。
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℃、更一般为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150℃。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硝、脱硝的效果。
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。
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：
在活性炭的表面SO2被氧化吸收形成硫酸，其反应式：
2SO2+O2+2H2O→2H2SO4
如果在烟气中喷入少量氨，可加快SO2的吸收，其反应式：
NH3+H2SO4→NH4HSO4
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：
4NO+O2+4NH3→4N2+6H2O
与此同时在反应塔内还存在以下的副反应：
2NH3+H2SO4→(NH4)2SO4
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SO3、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。
实用新型内容
本实用新型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℃范围，优选控制在120～150℃范围的方法。
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℃，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。
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。
另外，本实用新型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，作为本实用新型的优选的方案，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。
根据本实用新型的第一个实施方案，提供一种包括含氨废水用于烟气控温的烟气脱硫脱硝的方法，该方法包括以下步骤：
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：
(1)首先在向活性炭吸附塔输送高温烟气的烟道的上游位置P1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，
(2)然后在通入冷空气的位置P1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T3设定范围内，例如T3设定在105-150℃，优选在115-145℃范围;
II)脱硫、脱硝步骤：在以上1)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;
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(G1)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℃，更优选400-440℃)，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℃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)，
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℃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℃(优选110-150℃、更优选115-140℃)，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。
优选的是，在以上步骤(1)中，在位置P1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T1和T2，其中在第二测温点的目标值或设定值为T2设定和其中T2设定是在110-180℃、优选120-170℃范围内取值。
当实测T1高于T2设定值时，启动上述子步骤(1)和(2)：根据T1与T2设定的差值进行预测和根据T2与T2设定的差值进行反馈来调整步骤(1)中冷风的流量，以便将T2调节或控制在T2 设定±a℃范围，其中a℃是在2-10℃。
当实测T1低于T2设定值时，启动上述子步骤(2)、停止步骤(1)的操作，即关闭冷风阀门，只进行后续的步骤(2)。
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(1)，并且停止子步骤(2)的操作，将冷风通入吸附塔中。
优选的是，根据T1-T2设定之差值△T1、烟气的流量和冷空气的温度来计算并确定在步骤(1)中的冷空气的流量，调节冷风阀门的开度，从而将烟气温度T2降低至T2设定±a℃范围。
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T3设定的差值进行预测和根据T3与T3设定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T3设定±b℃范围，其中T3设定是在105-150℃，优选在115-145℃范围，更优选在120-140℃围内取值，和其中b℃是在2-10℃。
一般，T2设定比T3设定高20-50℃,更优选高25-45℃，更优选高30-40℃。
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。
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。
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(1)或启动步骤(1)(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。
一般情况下，在正常的操作中，(1)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10wt%、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气(即空气稀释氨气)，也在较低程度上调节吸附塔内烟气的温度。
当输送来的烟气温度T1偏高，即高于T2设定时，若单纯依靠或主要依靠在步骤(2)中喷水降低烟气温度则会导致烟气的湿度偏高，影响在吸附塔内的后续吸附操作，此时，应该在以上(1)步骤中加大冷空气(如处于环境温度下的空气)的通入量来降低烟气的温度，而在步骤(2)中的喷水量保持相对稳定。这样，确保进入吸附塔内的烟气的湿度和温度的相对稳定。
当输送来的烟气温度T1偏低时，即低于T2设定时，则主要或仅仅依靠在步骤(2)中喷冷水来大幅度降低烟气的温度。这样，仍然能够确保进入吸附塔内的烟气的湿度和温度的相对稳定。
当吸附塔正常停运或发生事故时(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，停止步骤(2)喷水(即关闭工艺水降温系统)，同时切断烟气的供应(即将原烟气挡板关闭)，仅仅运行步骤(1)或启动步骤(1)(即打开冷风阀向烟道中通入冷空气)，从而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。
根据本实用新型的第二个实施方案，提供含氨废水用于烟气控温的烟气脱硫脱硝装置或用于以上方法中的含氨废水用于烟气控温的烟气脱硫脱硝装置，它包括
1)吸附塔，
2)在吸附塔的烟气输入口上游的原烟气输送烟道，其中在烟道的上游位置P1上设有冷风入口，和在烟道的下游位置P2上设有工艺水喷嘴，
3)任选的与P1位置上的冷风入口相连通的冷风机，
4)与P2位置上的工艺水喷嘴相连通的工艺水输送管道，优选的是，该管道的另一端连接至制酸区的含氨废水贮罐，
5)位于P1和P2位置之间的增压风机，
6)氨气输送管路，其中：在该氨气输送管路上设有一种氨气与空气混合装置(M)，该氨气输送管路的后端分别连通至原烟气输送烟道和/或延伸到吸附塔内并且在其末端安装了氨 气喷嘴，或从该氨气输送管路的末段上分出多个氨气支路，这些支路分别连通至原烟气输送烟道以及任选地连接到位于吸附塔的进气室内的一个或多个氨气喷嘴和任选的位于吸附塔的各活性炭床层之间的间隙空间中的多个氨气喷嘴;和
7)解吸塔，它包括：上部的加热区和下部的冷却区以及位于两者之间的中间区，位于塔顶的用于输入待再生活性炭的进口和位于塔底的输出再生的活性炭的出口;所述解吸塔具有10-45米、优选15-40米、更优选20-35米的塔高;
8)为加热区输入加热气体的第一管路;
9)为冷却区输入常温空气的冷却风机;
10)向解析塔的上部通入氮气的氮气管路和位于氮气管路中的氮气换热器;
11)用于从冷却区中排出冷却风(G2’)的第四管路，第四管路的前端连接到冷却区的出风口，其中该第四管路的后端连接到氮气换热器的加热介质通道的入口;
12)从解吸塔的加热区和冷却区之间的中间区段中所引出的SO2浓缩气体引出管;和
13)任选的用于将氮气通入解析塔的下部的第二氮气输入管(附图中未示出)。
优选的是，在位置P1的前端和后端分别设置第一测温点和第二测温点。优选的是，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。
以上所述的氨气与空气混合装置(M)是用于活性炭吸附塔的氨气和空气混合装置，用于获得稀释氨气。该混合装置(M)包括包括空气管道、氨气管道、空气螺旋段、氨气螺旋段、混合段和混合气体出口，其中氨气管道从直径更大的空气管道的一侧插入(或延伸进入)空气管道中，然后弯折并沿着空气管道轴线沿着气流方向延伸一段距离L(它例如是混合装置总长度的20-80%、更优选35-65%，比如L=0.2-2米，优选0.3-1.5米)，氨气管道的末段为氨气螺旋段，氨气螺旋段包括由氨气管道内的m个纵向延伸的螺旋板所隔开的m个螺旋形氨气通道，此外，与氨气螺旋段相对应的空气螺旋段包括由介于氨气管道与空气管道之间的空间内的n个纵向延伸的螺旋板所隔开的n个螺旋形空气通道，在这两种通道的末端之后是(属于空气管道末段或混合装置末段的)混合段，再之后或混合段的末端是混合气体出口;其中m为1-6，n为1-8和其中空气螺旋段的螺旋方向与氨气螺旋段的螺旋方向相反。
一般来说，空气螺旋段与氨气螺旋段同轴心。
优选的是，m为1-4，n为1-6，更优选m为2或3，和/或n为2、3、4或5。
优选的是，在混合段中设有第一折流板和/或第二折流板。或，第一折流板和第二折流板作为一组并且重复设置2至3组;或第一折流板和第二折流板交替设置并且各自分别设置1-3个，优选各自分别设置2个。
一般，该氨气管道的外直径是空气管道的内径的30-70%，更优选40-60%。
优选的是，第一折流板是圆环板结构，圆环板的外圆周与混合管道内壁连接;第二折流板是圆板结构，置于混合管道之内，圆板外圆周与混合管道之间有间隙以便让混合气体通过。
优选的是，第二折流板是圆环板结构，圆环板的外圆周与混合管道内壁连接;第一折流板是圆板结构，置于混合管道之内，圆板外圆周与混合管道之间有间隙以便让混合气体通过。
一般来说，空气螺旋段的长度是氨气螺旋段的长度的0.7-2.8倍，优选0.8-2.5倍，更优选1-2.0倍，更优选1.2-1.8倍。
一般来说，混合段的长度是空气螺旋段的长度的0.4-1倍，优选0.6-0.8倍。
空气螺旋段与氨气螺旋段具有类似于弹簧或虚拟弹簧的结构。空气螺旋段的螺旋形空气通道或氨气螺旋段的螺旋形氨气通道各自的螺距与螺旋直径之比(即K/2R或k/2r)分别是0.2-2:1，优选0.4-1.5:1，更优选0.6-1.0:1。
在空气与氨气的混合过程中，氨气从氨气入口通入到装置M中，然后经过氨气螺旋段。在氨气螺旋段入口处氨气被分为若干部分，然后沿着螺旋管路流动，最后在氨气螺旋段出口处形成螺旋的氨气气流。空气从空气入口通入到装置的空气管道中，然后经过空气螺旋段。在空气螺旋段入口处空气被分为若干部分，然后沿着螺旋管路流动，最后在空气螺旋段出口处形成螺旋的空气气流。在混合段处，螺旋的氨气气流和逆向螺旋的空气气流形成强烈的对流运动，能够很快的进行混合，接着混合气流通过第一折流板和第二折流板。第一折流板和第二折流板将混合气流变成紊流，继续加强空气和氨气的混合效果，最终在混合气体出口处使空气和氨气达到理想的混合效果。
另外，第一折流板和第二折流板作为一组并且重复设置2至3组;或第一折流板和第二折流板交替设置并且各自分别设置1-3个，优选各自分别设置2个。
氨气与空气在该混合装置中混合之后变成稀氨气，然后被通入到吸附塔的烟气进口之前的烟气通道内和该吸附塔内。所述活性炭脱硫脱硝系统包括活性炭吸附塔和解析塔。
氨气管道和空气管道的直径取决于吸附塔的尺寸规模。吸附塔的尺寸规模越大，需要通入的稀氨气量越大，则氨气管道和空气管道的直径越大。氨气管道的外直径是例如5cm-80cm，如10-60cm，管壁厚是例如1-2cm，如1.5cm。空气管道的外直径是例如10cm-120cm，如15-100cm，管壁厚是例如1-2.5cm，如1.5或2.0cm。氨气-空气混合装置M的总长度是0.6-3.5米，优选0.8-3米，更优选1.0-2.5米。
以上所述的空气与氨气混合装置由空气管道、氨气管道、空气螺旋段、氨气螺旋段、混合段和混合气体出口组成。空气从空气管道通入装置，氨气从氨气管道通入装置。空气管道尺寸大于氨气管道尺寸。氨气管道插入到空气管道中，然后沿着空气管道轴线沿着气流方向 延伸一段距离。在置于空气管道内的氨气管道，沿着空气管道轴线的氨气螺旋段入口开始至尾部，属于氨气螺旋段。在氨气螺旋段内，将氨气管道均分为若干部分，每一部分都沿着轴线螺旋向后延伸，直至氨气螺旋段出口，并且每个部分之间用螺旋板相互隔开的。空气螺旋段属于空气管道的一部分，从空气螺旋段入口开始至空气螺旋段出口结束。在空气螺旋段中，将氨气管道与空气管道之间的圆环均分为若干部分，每一部分都沿着轴线以与氨气管道螺旋段相反的旋向螺旋向后延伸，直至空气螺旋段出口，并且每个部分之间用螺旋板相互隔开。混合段是位于空气螺旋段之后紧接空气螺旋段，直至混合气体出口的一段管道，其内部设置有第一折流板、第二折流板，也可设置按照第一折流板和第二折流板次序排列的多组折流板。例如，第一折流板是圆环板结构，圆环板外圆与混合管道内壁连接。第二折流板是圆板结构，置于混合管道之内，圆板外圆与混合管道之间有间隙，可容混合气体通过。
氨气通过“氨气混合器”与稀释风机鼓入的空气混合，使NH3浓度低于爆炸下限，为防止空气温度过低结露，需要对混合后的气体进行加热，加热后的稀释氨气在吸附塔入口烟道由喷氨格栅均匀喷入。
活性炭从解析塔顶部送入，从塔底部排出。在解析塔上部的加热段，吸附了污染物质的活性炭被加热到400℃以上，并保持3小时以上，被活性炭吸附的SO2被释放出来，生成“富硫气体(SRG)”，SRG输送至制酸工段制取H2SO4。被活性炭吸附的NOX发生SCR或者SNCR反应，同时其中二噁英大部分被分解。解析塔解析所需热量由一台热风炉提供，高炉煤气在热风炉内燃烧后，热烟气送入解析塔的壳程。换热后的热气大部分回到热风循环风机中(另一小部分则外排至大气)，由其送入热风炉和新燃烧的高温热气混合。在解析塔下部设有冷却段，鼓入空气将活性炭的热量带出。冷却段设置有冷却风机，鼓入冷风将活性炭冷却，然后外排至大气中。解析塔出来的活性炭经过活性炭筛筛分，将小于1.2mm的细小活性炭颗粒及粉尘去除，可提高活性炭的吸附能力。活性炭筛晒上物为吸附能力强的活性炭，活性通过1#活性炭输送机输送至吸附塔循环利用，筛下物则进入灰仓。解析过程中需要用氮气进行保护，氮气同时作为载体将解析出来的SO2等有害气体带出。氮气从解析塔上部和下部通入，在解析塔中间汇集排出，同时将活性炭中吸附了的SO2带出，并送至制酸系统去制酸。氮气通入解析塔上方时，用氮气加热器将其加热至120℃左右再通入解析塔中。
本实用新型主要是针对活性炭脱硫中制酸工段会产生一定量含NH3的废水，此废水的量虽然不是太多，但NH3浓度极高，处理起来非常麻烦。本实用新型可以很好的解决这个问题，不但不需要处理这部分含氨废水，还能将其有效利用，一举两得。
对于烟气(或废气)吸附塔的设计及其吸附工艺，现有技术中已经有很多文献进行了披露，参见例如US5932179，JP2004209332A，和JP3581090B2(JP2002095930A)和JP3351658B2 (JPH08332347A)，JP2005313035A。本申请不再进行详细描述。
在本实用新型中，对于吸附塔，可以采用单塔多床层设计，例如进气室(A)-脱硫活性炭床层(a)-脱硝活性炭床层(b)-出气室(B)或例如进气室(A)-脱硫活性炭床层(a)-脱硫脱硝活性炭床层(b)-脱硝活性炭床层(c)-出气室(B);或采用对称式双塔多床层设计，例如出气室(B)-脱硝活性炭床层(c)-脱硫脱硝活性炭床层(b)-脱硫活性炭床层(a)-进气室(A)-脱硫活性炭床层(a)-脱硫脱硝活性炭床层(b)-脱硝活性炭床层(c)-出气室(B)，或出气室(B)-活性炭床层(d)-活性炭床层(c)-活性炭床层(b)-活性炭床层(a)-进气室(A)-活性炭床层(a)-活性炭床层(b)-活性炭床层(c)-活性炭床层(d)-出气室(B)，或出气室(B)-活性炭床层(e)-活性炭床层(d)-活性炭床层(c)-活性炭床层(b)-活性炭床层(a)-进气室(A)-活性炭床层(a)-活性炭床层(b)-活性炭床层(c)-活性炭床层(d)-活性炭床层(e)-出气室(B)。
一般来说，用于本实用新型中的吸附塔的塔高是，例如15-60米，优选20-50米，更优选25-45米。吸附塔的塔高是指从吸附塔底部活性炭出口到吸附塔顶部活性炭入口的高度，即塔的主体结构的高度。
在本实用新型中，对于解析塔没有特别的要求，现有技术的解析塔都可用于本实用新型中。优选的是，解析塔是管壳型的立式解析塔，其中活性炭从塔顶输入，向下流经管程，然后到达塔底，而加热气体则流经壳程，加热气体从塔的一侧进入，与流经管程的活性炭进行热交换而降温，然后从塔的另一侧输出。在本实用新型中，对于解析塔没有特别的要求，现有技术的解析塔都可用于本实用新型中。优选的是，解析塔是管壳型(或壳管型)或列管型的立式解析塔，其中活性炭从塔顶输入，向下流经上部加热区的管程，然后到达一个处于上部加热区与下部冷却区之间的一个缓冲空间，然后流经下部冷却区的管程，然后到达塔底，而加热气体(或高温热风)则流经加热区的壳程，加热气体(400-450℃)从解析塔的加热区的一侧进入，与流经加热区管程的活性炭进行间接热交换而降温，然后从塔的加热区的另一侧输出。冷却风从解析塔的冷却区的一侧进入，与流经冷却区管程的已解析、再生的活性炭进行间接热交换。在间接热交换之后，冷却风升温至120±20℃(例如100-130℃，如约120℃)。
一般来说，用于本实用新型中的解析塔通常具有10-45米、优选15-40米、更优选20-35米的塔高。解吸塔通常具有6-100米2、优选8-50米2、更优选10-30米2、进一步优选15-20米2的主体横截面积。
对于活性炭解析塔的设计及活性炭再生方法，现有技术中已经有很多文献进行了披露，JP3217627B2(JPH08155299A)公开了一种解析塔(即解吸塔)，它采用双密封阀，通惰气密封，筛分，水冷(参见该专利中的图3)。JP3485453B2(JPH11104457A)公开了再生塔(参见图23和24)，可采用预热段，双密封阀，通惰气，空气冷却或水冷。JPS59142824A公开了来自冷却 段的气体用于预热活性炭。中国专利申请201210050541.6(上海克硫公司)公开了再生塔的能量再利用的方案，其中使用了干燥器2。JPS4918355B公开了采用高炉煤气(blast furnace gas)来再生活性炭。JPH08323144A公开了采用燃料(重油或轻油)的再生塔，使用空气加热炉(参见该专利的图2，11-热风炉，12-燃料供给装置)。中国实用新型201320075942.7涉及加热装置及具备该加热装置的废气处理装置(燃煤、空气加热)，参见该实用新型专利中的图2。
本实用新型的解析塔采用风冷。
对于解析塔解析能力为每小时10t活性炭的情形，传统工艺保持解析塔内的温度在420℃所需焦炉煤气约为400Nm3/h，助燃空气约为2200Nm3/h，外排热风约为2500Nm3/h;所需冷却空气30000Nm3/h，冷却后活性炭温度为140℃。
在本申请中“解析”与“再生”可互换使用。
在本申请中“任选地”表示进行或不进行。解析塔与再生塔可互换使用。再生与解析可互换使用。另外，解析与解吸是相同的概念。“加热段”与“加热区”是相同的概念。“冷却段”与“冷却区”是相同的概念。
本实用新型的优点
1、与传统冷却技术相比，本实用新型的方法和装置始终保证了系统的安全性，在吸附塔(或反应塔)中实现了烟气的温度的准确控制。正常运行时采用的喷水降温基本上不增加烟气处理量，原烟气湿度变化或湿度波动很小(<1%)，因此对活性炭的低温活性几乎无影响。系统停运或故障时，只需打开冷风阀即可方便控制活性炭床层温度。
2、现有技术中冷却风在冷却区中被加热后直接外排，本实用新型现将其引至氮气加热器处，利用其来加热氮气，节省了现有技术中为加热氮气所采用的蒸汽。
3、通过使用一种特殊的空气-氨气混合装置，能够让空气和氨气达到理想的混合效果，确保氨气以合适的浓度进入吸附塔中，确保吸附塔的安全运行，同时节约氨气，能提高吸附塔的脱硫、脱硝的效率，降低设备运转成本，而且本装置操作简便，容易操作。
4、综合利用活性炭脱硫系统的制酸区(工段)中产生的高浓度的含氨废水来作为烟气控温用的工艺水，既利用了废水中的NH3，减少通入到吸附塔中氨气的用量，又可以对烟气降温，无废水外排，避免了处理废水的成本投入。
