一种回收利用烟气净化副产物的热泵蒸发系统的制作方法
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及烟气净化技术领域，具体涉及一种回收利用烟气净化副产物的热泵蒸发系统。
【背景技术】
[0002]近年来随着空气污染的越来越严重，人们对烟气特别是燃煤烟气的治理提出了更高的要求；国家环境保护部2011年7月29日发布了新的《火电厂大气污染物排放标准》(GB13223 - 2011)，对烟气的烟尘、二氧化硫、氮氧化物提出了新的排放限值。目前，烟气脱硫的有效方式为氨法、钠法等湿法烟气脱硫。以上的脱硫方法都要产生一定浓度的含硫酸盐、硝酸盐的废液。具有含盐量高、偏酸性等特性，采用普通方法处理时出水水质难于达到排放标准，针对烟气净化废水的新型处理技术的开发显得尤为重要。尤其对于环保要求较高的地区，往往要求高含盐废水“零排放”，这就对高含盐废水处理技术提出了更高的要求。需对其进行处理，同时回收有用物质，避免浪费。传统的处理方法是采用多效蒸发，造成能耗较尚O
[0003]201110155630.2，名称为“脱硫后的硫酸铵/硫酸镁回收技术”的实用新型专利，工艺流程为:原料一原料泵一预热器一一效蒸发器一二效蒸发器一三效蒸发器一冷凝器一液封槽一排出；固料部分工艺流程:三效蒸发器一出料泵一结晶器一离心机一干燥机一料仓一包装机。该专利的蒸发器某一效的二次蒸汽不能直接作为本效热源，只能作为次效或次几效的热源。如作为本效热源必须额外给其能量，使其温度(压力)提高。
【实用新型内容】
[0004]为了解决上述技术问题，本实用新型提供了一种回收利用烟气净化副产物的热泵蒸发系统。将烟气脱硫脱硝后的废液作为原料，先通过结晶反应器回收吸收剂，液体再经预热、强制循环加热、浓缩结晶后回收利用。该工艺特别适合处理烟气脱硫脱硝后的含铵废液，达到变废为宝的目的，节约了蒸汽的消耗；同时，蒸馏出来的水可循环至脱硫脱硝工段作为补水使用，节约用水。
[0005]为实现上述发明目的，本实用新型采用如下技术方案:
[0006]一种回收利用烟气净化副产物制备铵盐的系统，其特征在于:包括结晶反应器、固液分离器、进料泵、预热器、换热器、结晶分离器、压缩机；所述的结晶反应器的出料口连接固液分离器、固液分离器连接进料泵，进料泵连接预热器，预热器的出液口连接换热器的进液口，换热器通过强制循环泵与结晶分离器的进液口连接，结晶分离器的排气口通过蒸汽管道与压缩机的进气口连接，压缩机的排气口与换热器壳层的进气口连接。
[0007]烟气经湿法净化后得到的废液在结晶反应器中与碳酸氢铵反应，通过固液分离器一回收反应液中的固体可作为烟气的吸收剂回用于烟气净化工段，液体作为原料液，泵入预热器，经预热后的原料液进入换热器，在换热器的管程中被壳程蒸汽加热温度升高，原料液在强制循环泵的推动下进入结晶分离器，结晶分离器内压力降低，原料液产生闪蒸，闪蒸产生的二次蒸汽在结晶分离器中上升从蒸汽管道排出，原料液产生过饱和使晶核成长，当晶核成长到较大晶体时沉降到结晶分离器底部；所述的二次蒸汽经压缩机压缩后作为热源进入换热器的壳程。
[0008]本实用新型所述的湿法净化是指湿法脱硫或者脱硝。
[0009]所述的预热器分为一级预热器和二级预热器，有效利用锅炉余热及蒸汽冷凝水余热。
[0010]所述的压缩机为离心压缩机，离心压缩机的结构紧凑，尺寸小，重量轻；排气连续、均匀，不需要中间罐等装置；振动小，易损件少，不需要庞大而笨重的基础件；除轴承外，机器内部不需润滑，省油，且不污染被压缩的气体；转速高；维修量小，调节方便。
[0011]优选地，所述的离心压缩机为三级串联，压缩机电机配160Kw。压缩机串联能够得到更高的压头，同时提高二次蒸汽温度，作为热源重新返回换热器三强制循环蒸发。
[0012]优选地，所述换热器三的冷凝液出液口和二级预热器的冷凝液出液口连接储液罐，储液罐的出液口连接一级预热器壳层的进液口。将换热器三和二级预热器的冷凝液作为一级预热器的热源，节约能源。
[0013]所述的一级预热器的冷凝液出液口连接回到烟气净化工段作为补水使用实现了零排放。
[0014]本实用新型所述的固液分离器一与进料泵之间还依次连接有一次冷却结晶器、固液分离器二、蒸馏塔、二次冷却结晶器和固液分离器三，所述的固液分离器二通过换热器二连接蒸馏塔，所述的固液分离器三通过换热器三连接进料泵。
[0015]烟气经湿法净化后的废液送入结晶反应器与碳酸氢铵反应，反应完成后，液体进入一次冷却结晶器结晶，固液分离器二将清液经换热器加热后送入蒸馏塔，再将蒸馏得到的清液送入二次冷却结晶器结晶，固液分离器三将清液经换热器加热后送入蒸发系统除去多余水分，得到高纯度的铵盐溶液。
[0016]本实用新型采用一次冷却结晶器-蒸馏塔-二次冷却结晶器的系统处理铵盐母液，二次结晶是为了析出溶液中未反应完全的碳酸氢铵和硫酸钠等杂质，同时减少物料消耗；蒸馏是为了脱除溶液中的游离氨和二氧化碳。
[0017]本实用新型所述的固液分离器二连接回到结晶反应器。一次冷却结晶析出的固体析出大量的十水硫酸钠、碳酸氢钠和碳酸氢铵，返回到结晶反应器中继续反应。
[0018]本实用新型所述的固液分离器三连接回到一次冷却结晶器。二次冷却结晶析出四水硫酸钠和硫酸铵的混合物，进一步降低硫酸铵母液中的硫酸钠含量；同时返回到一次冷却结晶工序中进一步冷却结晶，以提尚硫酸钱的广品纯度。
[0019]所述的一次和二次冷却结晶的温度均为_2~0°C。
[0020]本实用新型所述蒸馏塔的排气口通过增压风机连接结晶反应器的底部。
[0021]蒸馏得到的氨气和二氧化碳返回反应器中继续反应，减少物料消耗，以及降低对环境的污染；通过增压风机将气体分散到结晶器底部，从下往上，利用结晶器溶液充分回收氨气和二氧化碳。
[0022]所述蒸馏塔的排液口通过换热器一的壳程连接二次冷却结晶器。一次冷却结晶后的清液通过与蒸馏塔底部出液进行换热达到60°C以上，再送入蒸馏塔，节省蒸馏蒸汽消耗，降低装置能耗。
[0023]本实用新型所述固液分离器四连接回到二次冷却结晶器。分离得到的液体在硫酸钠达到饱和之前，将滤液送入到二次冷却结晶器进行冷却结晶，将硫酸钠析出后再进入后序的蒸发系统，从而保障硫酸铵产品的纯度。
[0024]优选地，所述的一次和二次冷却结晶器为DTB冷却结晶器，结晶的能力高。
[0025]所述的固液分离器一为离心分离机或者带式过滤机。
[0026]本实用新型所述的设备材料以及与物料接触部分的管道选用TA2材料。
[0027]本实用新型的有益效果在于:
[0028]1、为了适应烟气净化废液的结晶蒸发过程，本实用新型采用强制循环蒸发系统。物料在换热器的管程中被壳程蒸汽加热温度升高，在强制循环泵的推动下进入结晶分离器后压力降低产生闪蒸，产生的二次蒸汽从蒸汽管路排出，物料产生过饱和结晶沉降，强制循环蒸发产生的二次蒸汽经过压缩机压缩后作为换热器的热源。节约了蒸汽的消耗，每年节约生蒸汽7000t左右，实现了节能。同时减少50%以上的占地面积。
[0029]2、本实用新型的二级预热器与换热器的冷凝液作为一级预热器的热源，同时，一级预热器的冷凝液回到烟气净化工段作为补水使用，节约用水的同时，实现了零排放。
[0030]3、本实用新型采用离心压缩机作为热泵，工作时它本身消耗很少一部分电能，却能从二次蒸汽中提取4-7倍于电能，提升温度进行利用。压缩离心机本身结构紧凑，尺寸小，重量轻；排气连续、均匀，不需要中间罐等装置；振动小，易损件少，不需要庞大而笨重的基础件；除轴承外，机器内部不需润滑，省油，且不污染被压缩的气体；转速高；维修量小，调节方便。
[0031]4、本实用新型将烟气净化的废液，包括脱硫或者脱硝的废液与碳酸氢铵反应，反应液中含有硫酸铵和硝酸铵等铵盐，固液分离器一分离得到的固体可作为烟气的吸收剂回用于烟气净化工段。采用一次冷却结晶器-蒸馏塔-二次冷却结晶器的系统处理铵盐母液，二次结晶是为了析出溶液中未反应完全的碳酸氢铵和硫酸钠等杂质，同时减少物料消耗；蒸馏是为了脱除溶液中的游离氨和二氧化碳。得到高纯度的铵盐溶液。最终产品的氮含量符合电力标准的副产硫酸铵产品要求:总氮多18%，外观白色颗粒。
[0032]5、本实用新型所述的固液分离器二连接回到结晶反应器，一次冷却结晶析出的十水硫酸钠、碳酸氢钠和碳酸氢铵固体返回到结晶反应器中继续反应；固液分离器三连接回到一次冷却结晶器，二次冷却结晶析出的析出四水硫酸钠和硫酸铵的混合物固体返回到一次冷却结晶工序中冷却结晶；固液分离器四连接回到二次冷却结晶器，分离后的溶液中含有大量的硫酸铵，回到二次冷却结晶工序中冷却结晶析出。以上操作是硫酸铵收率的有力保证，系统得到铵盐产品的收率达到99%以上，每吨废液可以副产0.25-0.35吨铵盐产品。
[0033]6、由于蒸馏塔的排液口通过换热器一的壳程连接二次冷却结晶器，使一次冷却结晶后的清液通过与蒸馏塔底部出液进行换热，温度达到60°C以上，再送入蒸馏塔，节省蒸馏蒸汽消耗，降低装置能耗。
【附图说明】
[0034]图1为本实用新型的烟气净化副产物的热泵蒸发系统结构图。
[0035]图2为本实用新型的实施例4的热泵蒸发系统结构图。
[0036]图3为本实用新型的实施例8的热泵蒸发系统结构图。
[0037]图4为本实用新型的实施例10的热泵蒸发系统结构图。
[0038]图中标记为:1、结晶反应器，2、固液分离器一，3、进料泵，4、预热器，5、换热器一，
6、结晶分离器，7、压缩机，8、一级预热器，9、二级预热器，10、储液罐，11、一次冷却结晶器，12、固液分离器二，13、换热器二，14、蒸馏塔、15、二次冷却结晶器，16、固液分离器三，17、换热器三。
【具体实施方式】
[0039]下面结合【具体实施方式】对本实用新型的实质性内容作进一步详细的描述。
[0040]实施例1
[0041]一种回收利用烟气净化副产物的热泵蒸发系统，包括结晶反应器1、固液分离器一