CN115957598A - 一种凝汽器真空泵排空管氨气回收利用方法及系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种凝汽器真空泵排空管氨气回收利用方法及系统，将除盐水加入到氨气吸收装置中，再通入来自凝汽器真空泵排空管的混合气体，混合气体中的氨气溶解在除盐水中，形成氨溶液，并排出混合气体不溶于水的气体；氨溶液经第一氨液输送泵和氨液输送泵再循环门进入氨气吸收装置中当氨溶液电导率达到306μs/cm以上，且pH值升高到11时，将氨溶液排出并进行再利用。本发明通过在线回收凝汽器真空泵排空管的氨气，并在线对氨溶液电导率、pH值指标进行监测，对于电导率达到306μs/cm以上，且pH值升高到11时，可以直接用于或者配制水汽系统氨溶液、闭冷水系统氨溶液以及机组脱硝所用的水溶液，实现节能环保目的。
Description
技术领域
本发明属于节能环保领域，涉及热力发电厂凝汽器真空泵排放气体的综合利用系统，具体涉及一种凝汽器真空泵排空管氨气回收利用方法及系统。
背景技术
在热力发电厂中锅炉、汽机及其附属设备组成一个热力系统，热力系统中的各种热交换部件或水流经的设备，如锅炉的省煤器、水冷壁、过热器，汽轮机、各种加热器、除氧器、凝汽器等，统称为热力设备。水和蒸汽是热力设备中的工质，在热力设备中做水汽循环运行。水进锅炉吸收热量，变成蒸汽，蒸汽导入汽轮机推动叶片转动，带动发电机运行，从而将热能转化为机械能，再转化为电能，经做功后的蒸汽进入凝汽器被冷凝成水，水经过精处理、各种加热器、除氧器、给水泵等设备后再进入锅炉。经过不断的水汽循环，产生源源不断的电能，通过电网送至各用户端。
凝汽器是发电厂的重要设备之一，凝汽器是将汽轮机做功后排出的蒸汽变成凝结水的热交换设备。凝汽器真空泵的作用，一是在机组启、停过程中抽出凝汽器内的空气，建立启动真空；二是在机组运行中，连续不断的抽出凝汽器内漏入的空气等不凝结气体，维持凝汽器内的真空，以保证凝汽器的工作效率和提高机组的经济性。
热力设备的材质主要为钢及其合金，为防止热力设备发生的各类腐蚀，其中一个重要的手段是对设备中的运行介质水、汽系统进行加药处理，提高水、汽系统的pH值，防止热力设备的酸性腐蚀，同时也对热力设备表面钝化，以满足防腐要求。
常用的给水加药处理方式有三类：分别为还原性全挥发处理(给水加氨和联氨)、氧化性全挥发处理(给水只加氨)、加氧处理(给水加氧)。全挥发处理是通过对给水热力除氧，同时向给水加入联氨和氨或者只加氨，使给水保持碱性以使钢表面形成稳定的Fe3O4保护膜；加氧处理是通过向给水加入气态O2和氨，使给水中含有微量溶解氧并呈碱性，以使钢表面上形成更稳定、致密的Fe3O4-Fe2O3双层保护膜。目前在电厂中常用的给水加药方式为氧化性全挥发处理，即只加氨的方式，对于超临界、超超临界的机组采用加氧的方式较多。无论给水采用哪种加药方式，都需通过加氨来控制，以提高给水的pH值。
在常温、常压下，氨气(NH3)是一种有刺激性气味的无色气体，极易溶于水，其水溶液称为氨水。一般浓氨水的浓度约为28％，密度为0.91g/cm3。在常温下加压，氨很容易液化而变成液氨，液氨的沸点为-33.4℃。由于氨在高温高压下不会分解，易挥发，因此，可以在各压力等级的机组以及各类型的机组中使用。
给水加氨后，氨气在水中电离产生OH-，是一个可逆的反应：
氨气可以中和水中的酸性物质CO2，并使水呈碱性。在水汽的实际运行过程中，NH3、CO2和H2O之间存在复杂的平衡关系。在热力设备的运行过程中，水汽系统中有液相的蒸发和汽相的凝结。在凝汽器抽真空的过程中，氨是一种易挥发物质，在进入锅炉后会挥发进入蒸汽，随蒸汽进入汽轮机后排入凝汽器，在凝汽器中，富集在空冷区的氨，一部分会被抽气器即凝汽器真空泵抽走，另一部分溶入凝结水中。运行试验表明氨在凝汽器和除氧器中的损失率为20％～30％。
现有技术中，对于电厂凝汽器抽真空过程中损失氨的回收装置或方法尚未见报道，电厂凝汽器抽真空过程中产生的氨气均是经凝汽器真空泵气水分离器后排入大气。排入大气中的氨，不仅造成资源的浪费，而且也会造成大气的污染。按照《国家危险化学品名录》(2015版)，液氨、氨气、浓度大于10％的氨水都属于危险化学品，在运输、管理、使用方面都有严格要求。GB14554-93《恶臭污染物排放标准》中明确，氨的厂界无组织排放一级限值为1mg/m3。由于氨比空气轻，所以在电厂的无组织监测中很少发现有氨的厂界无组织排放超标的情况，但实际空气中是含有一定浓度的氨气。因此，提出一种凝汽器真空泵排空管氨气回收利用系统及应用方法显得尤为必要。
专利文件CN 113562743 A公开了一种氨气的浓缩回收装置及钛酸钡的生产设备和生产方法，包括沿氨气流通方向依次连通的吸收槽、超级吸氨器和浓氨水罐，吸收槽中存储有去离子水，且吸收槽通入有用于将氨气从去离子水中置换出来的强碱，超级吸氨器包括用于通入氨气的氨气流通管路、对氨气流通管路进行换热并将氨气冷凝浓缩成氨水的冷却水管路，氨气流通管路的出口连通用于储存氨水的浓氨水罐，去离子水将氨气进行充分吸收，将反应出的大量的氨气回收起来，强碱将溶于去离子水的氨气置换出来，超级吸氨器将置换出来的氨气进行逐步冷却和吸收。但需要将氨气置换出来再通过超级吸氨器装置进行冷却吸收，主要用于高温高压反应生成的氨气，无法实现大量氨的实时回收，也无法实现不同浓度氨废气的分类利用。
专利CN213011981U公开了一种含氨废气氨回收装置，包括氨回收系统模块和低浓度冷凝模块、尾气系统模块、预处理模块、膜脱氨模块，膜脱氨模块和尾气系统模块分别与浓缩系统模块相连，尾气系统模块获得达标排放尾气，膜脱氨模块获得达标排放废水，浓缩系统模块获得回收备用的氯化铵。结晶过程中产生的含氨废气根据浓度不同自动分流，分别送入低浓度冷凝器和氨回收系统，含氨废气由低浓度冷凝器冷凝为冷凝水后，经过预处理系统，再进入膜脱氨系统进行脱氨处理至达标排放。膜脱氨系统产生的氯化铵经过浓缩系统处理后，可回用于生产。高浓度含氨废气由氨回收系统处理后生成可满足生产使用要求的氨水，剩余氨水添加少量液氨后浓度达到20％即可供后续使用。但其氨气的回收主要通过低浓度冷凝器，当氨废气流速过快或过量时，冷却系统不能有效且及时的将氨废气回收，仍会造成环境污染。
发明内容
本发明的目的是提供一种凝汽器真空泵排空管氨气回收利用方法及系统，以解决上述现有技术中存在的问题，该系统能够实现对氨气的回收利用，既减少了生产成本，又减少大气污染。
为实现上述目的，本发明采用如下方案：
一种凝汽器真空泵排空管氨气回收利用方法，包括以下步骤：
将除盐水加入到氨气吸收装置中，再通入来自凝汽器真空泵排空管的混合气体，混合气体中的氨气溶解在除盐水中，形成氨溶液，并排出混合气体不溶于水的气体；氨溶液经第一氨液输送泵和氨液输送泵再循环门进入氨气吸收装置中，当氨溶液电导率达到306μs/cm以上，且pH值升高到11时，将氨溶液排出并进行再利用。
一种如上述的方法基于的凝汽器真空泵排空管氨气回收利用系统，该系统包括氨气收集装置，氨气收集装置上设置有回收气体入口、除盐水进水门、液体出口和液体入口，液体出口经第一氨液输送泵后分为两路，一路经输液管道与液体入口相连通，输液管道上设置有氨液输送泵再循环门，另一路与排出管路相连通。
进一步的，液体出口分给两路，一路与第一氨液输送泵相连，另一路与第二氨液输送泵相连，第二氨液输送泵与第一氨液输送泵的出口汇合为一路。
进一步的，第一氨液输送泵进口设置有第一氨液输送泵进口门，第一氨液输送泵出口设置有第一氨液输送泵出口门；第二氨液输送泵进口设置有第二氨液输送泵进口门，第二氨液输送泵出口设置有第二氨液输送泵出口门。
进一步的，输液管道上设置有在线电导表、在线pH表与取样门。
进一步的，排出管路出口分为三路，一路连接有机组给水加氨溶液箱，一路连接有机组闭冷水加氨溶液箱，一路连接有机组脱硝用水溶液箱。
进一步的，机组给水加氨溶液箱入口设置有机组给水加氨溶液箱阀门，机组闭冷水加氨溶液箱入口设置有机组闭冷水系统氨溶液箱阀门，机组脱硝用水溶液箱入口设置有机组脱硝用水溶液箱阀门。
进一步的，氨气收集装置外设置有液位计。
进一步的，氨气收集装置顶部设置有排空门。
进一步的，当氨气吸收装置内液位低于1/4时，关闭第一氨液输送泵，当液位低于最高液位的1/2时，开启除盐水进水门，当液位达到最高液位的3/4时，关闭除盐水进水门。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
本发明的回收利用方法，通过在线回收凝汽器真空泵排空管的氨气，并在线对氨溶液电导率、pH值指标进行监测，对于电导率达到306μs/cm以上，且pH值升高到11时，可以直接用于或者配制水汽系统氨溶液、闭冷水系统氨溶液以及机组脱硝所用的水溶液，实现节能环保目的，可广泛应用于亚临界、超临界以上大型燃煤发电机组和燃气轮机发电机组。
本发明通过设置氨气收集装置，通过除盐水能够吸收氨气，并经输液管道和氨液输送泵再循环门进入到氨气收集装置，这样循环能够保证氨气与除盐水的充分混合均匀，并且能够使得非水溶性的其他气体的完全排出，排出管路排出的氨溶液能够直接用于或者配制水汽系统氨溶液、闭冷水系统氨溶液以及机组脱硝所用的水溶液，实现节能环保目的。本发明的系统可广泛应用于亚临界、超临界以上大型燃煤发电机组和燃气轮机发电机组。本发明系统简单，容易实现，减少了氨气排放，避免环境污染，并能带来较大经济效益和社会效益。
进一步的，通过装有除盐水的装置吸收氨气，再通过对吸收后的含氨溶液的品质进行在线指标监测，将含氨溶液分别回收用于机组水汽系统氨溶液箱、闭冷水氨溶液箱或机组脱硝系统，既减少了生产成本，又减少大气污染。
附图说明
图1是本发明的系统的结构示意图。
图中：1为回收气体入口，2为除盐水进水门，3为氨气收集装置，4为排空门，5为氨液输送泵，6为氨液输送泵，7为第一氨液输送泵进口门，8为第一氨液输送泵出口门，9为第二氨液输送泵进口门，10为第二氨液输送泵出口门，11为氨液输送泵再循环门，12为在线电导表，13为在线pH表，14为取样门，15为氨液至机组给水加氨溶液箱阀门，16为氨液至机组闭冷水系统氨溶液箱阀门，17为氨液至机组脱硝用水溶液箱阀门，18为液位计，19为氨溶液，20为机组给水加氨溶液箱，21为机组闭冷水加氨溶液箱，22为机组脱硝用水溶液箱。
具体实施方式
下面结合附图并通过实施例对本发明方法作进一步的详细说明，以下实施例是对发明的解释而本发明并不局限于以下实施例。
如图1所示，本发明一种凝汽器真空泵排空管氨气回收利用系统，包括回收气体入口1、除盐水进水门2、氨气收集装置3、排空门4、第一氨液输送泵5、氨液输送泵6、第一氨液输送泵进口门7、第二氨液输送泵进口门9、第一氨液输送泵出口门8、第二氨液输送泵出口门10、氨液输送泵再循环门11、在线电导表12、在线pH表13、取样门14、氨液至机组给水加氨溶液箱阀门15、氨液至机组闭冷水系统氨溶液箱阀门16、氨液至机组脱硝用水溶液箱阀门17和液位计18。
回收气体入口1与凝汽器真空泵排空管相连；除盐水进水门2与机组除盐水箱相连。
排空门4设置在氨气收集装置3顶部；
氨气收集装置3与回收气体入口1、除盐水进水门2、第一氨液输送泵进口门7、第二氨液输送泵进口门9、第一氨液输送泵出口门8和第二氨液输送泵出口门10，第一氨液输送泵出口门8和第二氨液输送泵出口门10和氨液输送泵再循环门11通过输液管道相连。
第一氨液输送泵进口门7布置于第一氨液输送泵5进口，第一氨液输送泵出口门8布置于第一氨液输送泵5出口；第二氨液输送泵进口门9布置于第二氨液输送泵6进口，第二氨液输送泵出口门10布置于第二氨液输送泵6出口。本发明中的第二氨液输送泵6、第二氨液输送泵进口门9与第二氨液输送泵出口门10所在管路为备用管路。
在线电导表12、在线pH表13与取样门14布置在输液管道上，并且位于氨液输送泵再循环门11入口前；所述电导表12的精度为±0.5μs/cm，量程为0～2000。所述在线pH表13的精度为±0.2pH，量程为0～14。
氨液至机组给水加氨溶液箱阀门15通过输液管道与机组给水加氨溶液箱相连；氨液至机组闭冷水系统氨溶液箱阀门16通过输液管道与机组闭冷水加氨溶液箱相连；氨液至机组脱硝用水溶液箱阀门17通过输液管道与机组脱硝用水溶液箱相连。
氨气收集装置3上设置液位计18。所述液位计18的精度为±0.1m，量程为0～4。
基于上述系统的凝汽器真空泵排空管氨气回收利用方法，包括如下步骤：
S1：凝汽器真空泵排空管来的混合气体，该混合气体中，氨气浓度一般为气体体积的0.5％，经回收气体入口1，进入充有除盐水2的氨气吸收装置3；
S2：在氨气吸收装置3中，溶于水的氨气溶解在除盐水中，不溶于水的其他气体如氧气、氮气以及少量的氢气通过真空泵的余压经氨气吸收装置3后，通过排空门4排入大气。
S3：凝汽器真空泵排空管来的混合气体经过氨气吸收装置3吸收后，氨气吸收装置3中的氨溶液19电导率逐渐增大，pH值逐渐升高，开启第一氨液输送泵进口门7、第一氨液输送泵出口门8与第一氨液输送泵5，或开启第二氨液输送泵进口门9、第二氨液输送泵出口门10与第二氨液输送泵6；
然后缓慢开启氨液输送泵再循环门11，开度为50％，让氨溶液循环更均匀，促进不溶于水的气体充分排放，并控制氨气吸收装置3的液位。
S4：同时开启在线电导表12、在线pH表13，监测氨溶液电导率和pH值。
当电导表12电导率达到306μs/cm以上，且pH值升高到11时，按照需求开启氨液至机组给水加氨溶液箱阀门15、机组闭冷水系统氨溶液箱阀门16或机组脱硝用水溶液箱阀门17，输送至机组给水加氨溶液箱20(机组闭冷水系统氨溶液箱21或机组脱硝用水溶液箱22)。
当氨液至机组给水加氨溶液箱阀门15或机组闭冷水系统氨溶液箱阀门16开启时，通过调节氨液输送泵再循环门11，初始开度为50％，按照±10％幅度进行开度调节，以控制电导率和pH值稳定在范围内，将pH值控制在11～11.6，电导率控制在306μs/cm～1224μs/cm。
当机组脱硝用水溶液箱阀门17开启时，对氨溶液电导率、pH值不做要求。
S5：在线pH表13测量的pH值可用于监测氨溶液浓度，按照质量浓度1％的氨溶液计算pH值为11，质量浓度4％的氨溶液计算pH值为11.6。
S6：通过取样门14可以进行人工取样，对氨溶液进行比重分析，对在线pH表13测量监测的氨溶液浓度进行复核，即：1.025％氨溶液比重为0.9938，4.025％氨溶液比重为0.981。必要时也可以进行其他项目的检测，比如氯离子含量的检测、铁离子含量的检测等等。
S7：液位计18用来监测氨气收集装置3的液位，通过调节氨液输送泵再循环门11开度，开度为50％，按照±10％开度调节，控制液位最高不高于最高液位的3/4，最低不低于最高液位1/4。当液位低于1/4时，停止第一氨液输送泵5(第二氨液输送泵6)运行。当液位计18低于最高液位的1/2时，开启除盐水进水门2，进行补充除盐水，当液位计18达到最高液位的3/4时，关闭除盐水进水门2，停止补充除盐水。
S8：液位计18、电导率12、pH值数据可以上传至电厂辅控系统，可由辅控运行人员远程操作。
S9：第一氨液输送泵5(或第二氨液输送泵6)为间断运行，当电导表12电导率低于306μs/cm时，可停止运行。经过凝汽器真空泵连续运行48小时后，再次启动。
本发明不局限于上述最佳实施方式，任何人在本发明的启示下得出的其他任何与本发明相同或相近似的产品，均落在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种凝汽器真空泵排空管氨气回收利用方法，其特征在于，包括以下步骤：
将除盐水加入到氨气吸收装置(3)中，再通入来自凝汽器真空泵排空管的混合气体，混合气体中的氨气溶解在除盐水中，形成氨溶液，并排出混合气体不溶于水的气体；氨溶液经第一氨液输送泵(5)和氨液输送泵再循环门(11)进入氨气吸收装置(3)中，当氨溶液电导率达到306μs/cm以上，且pH值升高到11时，将氨溶液排出并进行再利用。
2.一种如权利要求1所述的方法基于的凝汽器真空泵排空管氨气回收利用系统，其特征在于，该系统包括氨气收集装置(3)，氨气收集装置(3)上设置有回收气体入口(1)、除盐水进水门(2)、液体出口和液体入口，液体出口经第一氨液输送泵(5)后分为两路，一路经输液管道与液体入口相连通，输液管道上设置有氨液输送泵再循环门(11)，另一路与排出管路相连通。
3.根据权利要求2所述的一种凝汽器真空泵排空管氨气回收利用系统，其特征在于，液体出口分给两路，一路与第一氨液输送泵(5)相连，另一路与第二氨液输送泵(6)相连，第二氨液输送泵(6)与第一氨液输送泵(5)的出口汇合为一路。
4.根据权利要求2所述的一种凝汽器真空泵排空管氨气回收利用系统，其特征在于，第一氨液输送泵(5)进口设置有第一氨液输送泵进口门(7)，第一氨液输送泵(5)出口设置有第一氨液输送泵出口门(8)；第二氨液输送泵(6)进口设置有第二氨液输送泵进口门(9)，第二氨液输送泵(6)出口设置有第二氨液输送泵出口门(10)。
5.根据权利要求2所述的一种凝汽器真空泵排空管氨气回收利用系统，其特征在于，输液管道上设置有在线电导表(12)、在线pH表(13)与取样门(14)。
6.根据权利要求2所述的一种凝汽器真空泵排空管氨气回收利用系统，其特征在于，排出管路出口分为三路，一路连接有机组给水加氨溶液箱(20)，一路连接有机组闭冷水加氨溶液箱(21)，一路连接有机组脱硝用水溶液箱(22)。
7.根据权利要求6所述的一种凝汽器真空泵排空管氨气回收利用系统，其特征在于，机组给水加氨溶液箱(20)入口设置有机组给水加氨溶液箱阀门(15)，机组闭冷水加氨溶液箱(21)入口设置有机组闭冷水系统氨溶液箱阀门(16)，机组脱硝用水溶液箱(22)入口设置有机组脱硝用水溶液箱阀门(17)。
8.根据权利要求2所述的一种凝汽器真空泵排空管氨气回收利用系统，其特征在于，氨气收集装置(3)外设置有液位计(18)。
9.根据权利要求2所述的一种凝汽器真空泵排空管氨气回收利用系统，其特征在于，氨气收集装置(3)顶部设置有排空门(4)。
10.根据权利要求2所述的一种凝汽器真空泵排空管氨气回收利用系统，其特征在于，当氨气吸收装置(3)内液位低于1/4时，关闭第一氨液输送泵(5)，当液位低于最高液位的1/2时，开启除盐水进水门(2)，当液位达到最高液位的3/4时，关闭除盐水进水门(2)。
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