一种用于火电厂尿素水热制氨的零废排放系统及其方法与流程

本发明涉及火电厂氨水处理，尤其涉及一种用于火电厂尿素水热制氨的零废排放系统及其方法。

背景技术：

1、为了消除重大危险源，进一步保障安全生产，现有的火电厂大多通过技术改造，将液氨存储系统拆除，使用尿素水热制氨，供火电机组脱硝使用。选择性催化还原法(scr)和选择性非催化还原法(sncr)是火电厂常用的脱硝技术，它们都需要氨气作为反应介质。尿素水热制氨实际上是尿素制造的逆反应，尿素(nh2conh2)通过水热反应生成nh3、co2和h2o。现有的火电厂尿素水热制氨系统存在诸多严重缺陷和不足，具体地，第一，尿素溶液水解反应器在进行尿素溶液补充和液位调节时，产生的溢流直接作为废液舍弃，造成尿素资源的严重浪费；第二，尿素溶液水解反应器在进行定期清理时，所有尿素溶液同样作为废液舍弃，再次造成尿素资源的浪费；第三，由于氨气易结晶堵塞管道，尿素溶液水解反应器的溢流直接对空排放至废水池，无水封装置，泄漏的氨气造成严重的人体危害和环境污染。所以有必要发明一种实现尿素资源高效利用、零废排放的火电厂尿素水热制氨系统，同时解决氨气结晶堵塞管道的问题，实现氨气的良好密封，保护人体和环境健康。

技术实现思路

1、根据上述提出的技术问题，而提供一种用于火电厂尿素水热制氨的零废排放系统及其方法。本发明采用的技术手段如下：

2、一种用于火电厂尿素水热制氨的零废排放系统，包括尿素溶液水解系统、尿素颗粒溶解系统、水封系统、冷凝水系统和废液系统；所述尿素颗粒溶解系统中存储有尿素溶液，所述尿素颗粒溶解系统通过管道与尿素溶液水解系统相连，在尿素溶液水解系统中生成的氨气用于供火电机组脱硝使用；所述尿素溶液水解系统的溢流管道依次与水封系统、冷凝水系统相连，所述冷凝水系统通过冷凝水回用管道与尿素颗粒溶解系统相连；所述水封系统用于防止氨气外漏，所述尿素溶液水解系统的废液通过排污管道与联箱相连，废液与绿化水混合后流入绿化水箱再次利用。

3、进一步地，所述尿素颗粒溶解系统包括尿素颗粒溶解反应器，所述尿素颗粒溶解反应器中竖直布置有搅拌器；所述搅拌器包括搅拌电机，搅拌轴和搅拌桨；所述尿素颗粒溶解反应器通过管道与斗提机连接连通；所述斗提机用于输送尿素颗粒；所述尿素颗粒溶解反应器的第一输入端连接连通第二蒸汽管道；所述第二蒸汽管道上布置有截止阀和调节阀；所述尿素颗粒溶解反应器的第二输入端连接连通第二除盐水管道；所述第二除盐水管道上布置有截止阀和调节阀；所述尿素颗粒溶解反应器的输出端连接连通尿素溶液输出管道；所述尿素溶液输出管道上布置有尿素溶液输出泵前截止阀、尿素溶液输出泵、尿素溶液输出泵后截止阀和调节阀；所述尿素颗粒溶解反应器的第三输入端连接连通所述冷凝水回用管道；所述冷凝水回用管道上布置有冷凝水输送泵前截止阀、冷凝水输送泵、冷凝水输送泵后截止阀和调节阀。

4、进一步地，所述尿素溶液水解系统包括尿素溶液水解反应器，所述尿素溶液水解反应器上布置有第一液位计和第二液位计，第一压力传感器和第二压力传感器，第一温度传感器和第二温度传感器；所述尿素溶液水解反应器布置有溢流孔、排污孔、疏水孔和氨气输出孔；所述排污孔连接连通排污管道；所述排污管道上布置有截止阀；所述溢流孔与溢流管道相连；所述溢流管道布置有截止阀和第三压力传感器；所述尿素溶液水解反应器通过氨气输出孔连接连通氨气输送管道；所述氨气输送管道上布置有截止阀和调节阀；所述尿素溶液水解反应器的第一输入端连接连通第一蒸汽管道；所述第一蒸汽管道上布置有截止阀和调节阀；所述尿素溶液水解反应器的第二输入端连接连通第一除盐水管道；所述第一除盐水管道上布置有截止阀和调节阀；所述第一除盐水管道连接连通除盐水来水管道；所述尿素溶液水解反应器的疏水孔连接连通第一疏水管道；所述第一疏水管道上布置有截止阀、调节阀；所述尿素溶液水解反应器的第三输入端连接连通尿素溶液输出管道，所述尿素溶液水解反应器通过尿素溶液输出管道连接连通尿素颗粒溶解反应器。

5、进一步地，所述排污管道外围布置有蒸汽伴热管道；所述溢流管道外围布置有蒸汽伴热管道；所述氨气输送管道外围布置有蒸汽伴热管道。

6、进一步地，所述水封系统包括水封罐和蒸汽伴热夹层；所述蒸汽伴热夹层同轴心嵌套在水封罐的外围；所述蒸汽伴热夹层上布置有第六液位计；所述蒸汽伴热夹层连接连通第五蒸汽管道；所述第五蒸汽管道上布置有截止阀；所述蒸汽伴热夹层底部布置有第二疏水管道；所述第二疏水管道上布置有截止阀；所述水封罐上布置有第三液位计；所述水封罐内部布置有分隔壁；所述分隔壁的竖直高度低于水封罐的竖直高度；所述分隔壁将水封罐分隔成大、小两个不同的腔室，两个腔室通过分隔壁上部连通；所述水封罐大腔室内，布置有虹吸排水管；所述水封罐小腔室内，布置有水封管道；所述水封管道通过第三法兰与水封罐连接；所述水封罐小腔室顶部的开孔直径大于水封管道的外壁直径；所述水封管道远离第三法兰的一端，连接连通第三管道和第一法兰的下法兰片；所述水封管道、第三法兰、第三管道、第一法兰的下法兰片为一个整体；所述溢流管道与水封管道通过第二管道连接连通；所述第二管道两端分别布置有第二法兰的下法兰片和第一法兰的上法兰片；所述虹吸排水管穿出水封罐的部分，布置有第四蒸汽管道；所述第四蒸汽管道上布置有截止阀；所述溢流管道连接连通第三除盐水管道；所述第三除盐水管道上布置有截止阀；所述溢流管道连接连通第三蒸汽管道；所述第三蒸汽管道上布置有截止阀；所述第三蒸汽管道通过第一管道与第一蒸汽管道连接连通；所述第一管道上布置有截止阀；所述第五蒸汽管道连接连通第一管道。

7、进一步地，所述冷凝水系统中包括冷凝水箱，其上布置有第四液位计；所述冷凝水箱的顶部通过第二疏水管道与蒸汽伴热夹层连接连通；所述冷凝水箱的顶部通过虹吸排水管与水封罐连接连通；所述虹吸排水管靠近冷凝水箱的一端，同时与第四蒸汽管道连接连通；所述冷凝水箱的顶部通过第一疏水管道与尿素溶液水解反应器连接连通；所述冷凝水箱通过冷凝水回用管道与尿素颗粒溶解反应器连接连通。

8、进一步地，所述废液系统包括绿化水箱，其上布置有第五液位计；所述绿化水箱连接连通第四管道；所述第四管道远离绿化水箱的一端连接连通联箱；所述联箱的一端连接连通绿化水来水管道；所述绿化水来水管道上布置有截止阀；所述联箱的另一端连接连通排污管道；所述排污管道上布置有截止阀；所述绿化水箱连接连通绿化水用水管道；所述绿化水用水管道上布置有绿化水泵前截止阀、绿化水泵、绿化水泵后截止阀和调节阀。

9、本发明还公开了一种基于上述用于火电厂尿素水热制氨的零废排放系统的使用方法，包括如下步骤：

10、步骤一，尿素颗粒通过斗提机转移至尿素颗粒溶解反应器中，向尿素颗粒溶解反应器中注入一定量的除盐水，维持尿素颗粒溶解反应器的液位在一定的高度；向尿素颗粒溶解反应器中注入一定量的蒸汽，蒸汽与尿素溶液直接混合，维持尿素溶液在一定温度；开启搅拌机，通过调节除盐水的水量，维持尿素溶液密度在预设值；

11、步骤二，启动尿素溶液输送泵，通过尿素溶液输送管道将尿素颗粒溶解反应器中制备的尿素溶液转移至尿素溶液水解反应器中；尿素溶液水解反应器的温度和压力达到目标参数后，将氨气导入到火电机组脱硝反应器中；其中，蒸汽与尿素溶液换热以后的疏水，通过疏水管道导入冷凝水箱中；尿素溶液水解反应器在进行液位调节时，溢流溶液通过溢流管道进入水封系统中；尿素溶液水解反应器定期清理排污时，尿素溶液通过排污管道进入联箱，在与绿化水混合后，流入绿化水箱中；

12、步骤三，将除盐水注入到水封罐的小腔室内，保持小腔室处于满水状态，以密封水封管道；将蒸汽导入蒸汽伴热夹层中，并通过疏水，保持蒸汽伴热夹层液位稳定，温度不低于130℃；来自尿素溶液水解反应器中的溢流溶液，通过溢流管道、水封管道进入水封罐的小腔室中；水封管道的出口位于除盐水液面以下，从而密封氨气，形成第一级水封；溢流溶液通过分隔壁，从水封罐小腔室进入水封罐大腔室；水封罐大腔室中布置有虹吸排水管，当水封罐大腔室中的液位高于虹吸排水管顶部时，水封罐大腔室中的溶液才会排入冷凝水箱中，从而密封氨气，形成第二级水封；当溢流管道差压上涨时，对溢流管道进行蒸汽吹扫，以融化氨气结晶物；同时，对虹吸排水管也进行蒸汽吹扫，以避免虹吸排水管堵塞；

13、步骤四，水封罐中的溶液，蒸汽伴热夹层中的疏水，尿素溶液水解反应器中的蒸汽疏水，同时进入冷凝水箱中，启动冷凝水泵，将冷凝水通过冷凝水回用管道转移至尿素颗粒溶解反应器中再次利用；

14、步骤五，尿素溶液水解反应器需要定期清理排空时，将尿素溶液水解反应器中的溶液和绿化水同时引入联箱中；尿素溶液水解反应器中的溶液和绿化水在联箱中充分混合，溶解吸收氨气后，再通过管道进入绿化水箱中；启动绿化水泵，转移绿化水供用户使用。

15、进一步地，所述步骤二中，先将除盐水和蒸汽混合，使蒸汽降温降压后，再导入尿素溶液水解反应器中；蒸汽压力在0.6～1.0mpa之间，控制尿素溶液的升温速率在3℃/min以内；尿素溶液水解反应器运行过程中，压力控制在0.55～0.65mpa之间，温度控制在130℃左右；氨气输送管道、溢流管道、排污管道外围的蒸汽伴热温度不低于130℃。

16、本发明具有以下优点：

17、1、尿素溶液水解反应器在进行尿素溶液补充和液位调节时，产生的溢流通过管道依次流过水封系统、冷凝水系统，然后回到尿素颗粒溶解系统中再次利用，实现了资源的再利用。

18、2、尿素溶液水解系统的废液，外排时与绿化水在联箱中混合后，流入绿化水箱再次利用，实现了资源的再利用。

19、3、水封系统的溢流管道差压上涨时，对溢流管道进行蒸汽吹扫，以融化氨气结晶物，避免氨气结晶堵塞管道，此外，水封罐外围嵌套的蒸汽伴热夹层也避免了氨气结晶，保护人体和环境健康。

20、综上，本发明实现了火电厂尿素水热制氨系统中工质的高效利用和零废排放，同时通过二级水封，避免了氨气外漏造成的人身危害和环境污染，又解决了氨气结晶引起管道堵塞的问题。