CN211847219U - 一种尿素水解工艺多效利用系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种尿素水解工艺多效利用系统及其工作方法，该发明属于电厂尿素水解工艺系统领域。本发明提出的尿素水解工艺多效利用系统可以采取现场制氨的方法制取氨气，制取后直接疏水至机组加药系统，同时，将尿素水解子系统中使用的蒸汽二次利用到废水零处理排放子系统的蒸发浓缩步骤中。本发明公开的目的是为了解决传统的火力发电厂中机组化学加氨系统中氨水的储存和使用问题及和废水零排放处理工艺的热源问题。尿素水解生成氨气后直接用作机组化学加氨，减少运输，降低采购成本，操作简单和安全，同时，尿素水解子系统使用的蒸汽通过第二蒸汽管道输送至加热蒸发器，可以实现蒸汽的二次利用，节能高效。

Description

一种尿素水解工艺多效利用系统

技术领域

本发明涉及电厂尿素水解工艺系统，特别是涉及尿素水解工艺多效利用系统。

背景技术

目前大部分电厂机组化学加氨系统采用桶装氨水作为氨源，在采购过程中对产品质量要求较高，在运输和储存过程中存在一定的风险，同时在氨水稀释配置过程中容易挥发出较浓的氨气，对操作人员的健康和环境造成危害，目前该问题尚未发现合适的解决办法。

目前很多电厂为降低厂内重大危险源的风险，把为脱硝工艺提供氨气的液氨储罐系统改造为尿素水解制取氨气系统，而水解制取氨气时所的蒸汽在使用完毕后通常会按照废汽输送至疏水箱内，造成热量浪费和损失。

随着环保政策对电厂的要求越来越高，废水零排放处理技术逐渐在电厂得到应用。但是，废水零排放处理工艺在运行过程中对热能、电能有较大的消耗，这会影响到机组的发电效率。因此，要寻找合适的热源来满足废水零排放处理技术的要求，更要满足机组的要求。

在采用湿冷工艺的电厂，通常会定期向循环水中加入二氧化氯作为消毒剂。而二氧化氯的制取工艺通常采用化学法，即HCl+NaClO₃→ClO₂的方法，该项方法原料之一盐酸是危险化学品，在采购、运输、储存过程中存在一定的风险。同时，在运行过程中对设备质量、技术要求较高。

发明内容

为了解决传统的火力发电厂中机组化学加氨系统中氨水的储存和使用问题及和废水零排放处理工艺的热源问题，本发明提出了一种方法来实现尿素水解子系统中氨气的高效利用，同时，尿素水解子系统中使用的蒸汽通过二次利用到废水零处理排放子系统的蒸发浓缩步骤中，提高了蒸汽的利用率，也大大提高了系统性能。

鉴于以上情况，本发明提出了一种尿素水解制氨工艺多效利用系统，包括尿素水解子系统，废水零排放处理子系统和机组化学加氨子系统；

所述尿素水解子系统包括尿素反应罐，所述尿素反应罐的溶液入口通过第一走水管道与尿素溶液箱的尿素溶液出口相连接；所述尿素反应罐的蒸汽进口通过第一蒸汽管道与外部热源相连接；尿素溶液通过第一走水管道运送到尿素反应罐，尿素与水高温蒸汽催化生成氨基甲酸铵，氨基甲酸铵经蒸汽催化可以进一步生成氨气和二氧化碳；

废水零排放处理子系统包括加热蒸发器，所述加热蒸发器的蒸汽进口通过第二蒸汽管道与尿素反应罐的蒸汽出口相连接；在尿素水解子系统中使用的蒸汽自300℃下降至140℃左右，蒸汽使用完成后通过第二蒸汽管道输送至废水零排放处理子系统的加热蒸发器进行二次利用；

机组化学加氨子系统包括溶解箱和加药箱，所述溶解箱的氨气出口通过氨气管道与所述尿素反应罐的氨气出口相连接，所述溶解箱的出水口通过第四走水管道与加药箱的入水口相连接，尿素水解子系统产生氨气以后通过氨气管道输送至溶解箱，同时，除盐水箱通过第五走水管道输送至溶解箱，氨气与除盐水在溶解箱中反应后生成氨水输送至加药箱。

优选地，废水零排放处理子系统还包括调节池、钙镁除重箱和纳滤箱；

调节池的溶液出口通过第六走水管道连接至钙镁除重箱的溶液入口，所述钙镁除重箱的溶液出口通过第七走水管道连接至纳滤箱的溶液入口，所述纳滤箱的第一溶液出口通过第八走水管道连接至加热蒸发器的溶液入口，纳滤箱的第二溶液出口通过第九走水管道连接至电解池的溶液入口。

废水在调节池中去除悬浮物得到溶液A，溶液A通过第六走水管道输送至钙镁除重箱去除溶液A中的钙离子和镁离子，芒硝辅助软化除重后得到溶液B，所述溶液B钙离子、镁离子浓度均不高于20mg/L；溶液B通过第七走水管道输送至纳滤箱纳滤后生成溶液C，一部分溶液C通过第八走水管道输送至加热蒸发器，在加热蒸发器内经过蒸发结晶工艺获得氯化钠晶体，一部分溶液C经第九走水管道输送至电解池。

优选地，加热蒸发器的蒸汽出口通过第三蒸汽管道与疏水箱的蒸汽进口相连接，同时，加热蒸发器的冷凝水出口通过第二走水管道与疏水箱的冷凝水进口相连接，疏水箱的出水口通过第三走水管道与用水池的入水口相连接。

优选地，加药箱的出药口通过加药泵连接至氨加药点，氨加药点包括凝结水加氨、给水加氨和闭式水加氨，加药箱连接加药泵后，输送至各个加药点的位置更加准确。

优选地，溶解箱的除盐水入口通过第五走水管道连接至除盐水箱的除盐水出口，除盐水与氨气溶解生成氨水。

一种尿素水解制氨工艺多效利用系统的工作方法，具体步骤如下：

步骤1：将尿素溶液从尿素溶液箱通过第一走水管道输送至尿素反应罐，同时，将蒸汽通过第一蒸汽管道输送至尿素反应罐，尿素溶液在尿素反应罐内经蒸汽加热生成氨气、二氧化碳和水；

步骤2：步骤1中生成的氨气从尿素反应罐的氨气出口通过氨气管道输送至溶解箱，同时，除盐水经过第五走水管道自除盐水箱输送至溶解箱，氨气与除盐水在溶解箱内溶解，生成氨水，氨水生成后通过第四走水管道输送至加药箱；

步骤3：步骤2中加药箱内的氨水通过加药泵输送至机组氨气加药点；

步骤4：步骤1中使用的蒸汽经过步骤1后温度下降，通过第二蒸汽管道输送至废水零排放处理系统中的加热蒸发器，加热蒸发器利用温度下降后的蒸汽对纳滤后的部分溶液进行蒸发结晶，获得氯化钠晶体；

步骤5：步骤4中的另一部分溶液通过第九走水管道输送至电解池电解得到二氧化氯，并制成消毒杀菌剂。

优选地，所述氯化钠纯度不低于99％，高纯度的氯化钠，制成的消毒杀菌剂效果更佳。

与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：尿素水解子系统生成氨气后直接输送至机组化学加氨子系统然后稀释到合适浓度可以用作机组化学加氨，减少运输，降低采购成本，操作简单和安全，同时，尿素水解子系统使用的蒸汽通过第二蒸汽管道输送至加热蒸发器，可以实现蒸汽的二次利用，节能高效，加热蒸发器生成的氯化钠可以溶解于水至合适浓度形成氯化钠溶液，用于厂内的循环水加药系统，作为消毒、杀菌剂使用，使得尿素水解子系统的产物得到了最大程度的利用。

附图说明

附图1为尿素水解工艺多效利用系统连接示意图。

图中1为尿素溶液箱，2为外部热源，3为尿素反应罐，4为加热蒸发器，5为疏水箱，6为溶解箱，7为加药箱，8为加药泵，9为氨气加药点，10为电解池，11为第九走水管道，12为除盐水箱，13为第一蒸汽管道，14为第二蒸汽管道，15为第三蒸汽管道，16为第一走水管道，17为第二走水管道，18为第三走水管道，19为第四走水管道，20为氨气管道，21为第五走水管道，22为用水池，23为调节池，24为钙镁除重箱，25为纳滤箱，26为第六走水管道，27为第七走水管道，28为第八走水管道。

具体实施方式

为使本发明的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体实施方式，进一步阐述本发明。

如图1所述，本发明所提出的尿素水解工艺多效利用系统包括：尿素水解子系统，废水零排放处理子系统和机组加氨子系统；

尿素水解子系统包括尿素反应罐3，尿素反应罐3的溶液进口通过第一走水管道16与尿素溶液箱1的尿素溶液出口相连接；所述尿素反应罐3的蒸汽进口通过第一蒸汽管道13与外部热源2相连接；尿素溶液通过第一走水管道16运送到尿素反应罐3，尿素与水在高温蒸汽催化生成氨基甲酸铵，氨基甲酸铵经蒸汽催化可以进一步生成氨气和二氧化碳；

废水零排放处理子系统包括加热蒸发器4，加热蒸发器4的蒸汽入口通过第二蒸汽管道14与尿素反应罐3的蒸汽出口相连接；在尿素水解子系统中使用的蒸汽自300摄氏度下降至140摄氏度左右，蒸汽使用完成后通过第二蒸汽管道14输送至废水零排放处理子系统的加热蒸发器4进行二次利用；

机组加氨子系统包括溶解箱6和加药箱7，溶解箱6的氨气进口通过氨气管道20与所述尿素反应罐3的氨气出口相连接，溶解箱6的除盐水入口通过第五走水管道21与除盐水箱12相连接，溶解箱6的溶液出口通过第四走水管道19与加药箱7的溶液入口相连接，尿素水解子系统产生氨气以后通过氨气管道20输送至溶解箱6，同时，除盐水箱12通过第五走水管道21输送至溶解箱6，氨气与除盐水在溶解箱中反应后生成氨水输送至加药箱7。

废水零处理排放子系统还包括调节池23、钙镁除重箱24和纳滤箱25；

调节池23的溶液出口通过第六走水管道26连接至钙镁除重箱24的溶液入口，所述钙镁除重箱24的溶液出口通过第七走水管道27连接至纳滤箱25的溶液入口，所述纳滤箱25的第一溶液出口通过第八走水管道28连接至加热蒸发器4的溶液入口，纳滤箱25的第二溶液出口通过第九走水管道11连接至电解池10的溶液入口。

废水在调节池23中去除悬浮物得到溶液A，溶液A通过第六走水管道26输送至钙镁除重箱24去除溶液A中的钙离子和镁离子，芒硝辅助软化除重后得到溶液B，所述溶液B钙离子、镁离子浓度均不高于20mg/L；溶液B通过第七走水管道27输送至纳滤箱25纳滤后生成溶液C，所述溶液C通过第八走水管道28输送至加热蒸发器4，在加热蒸发器4内经蒸发结晶工艺生成氯化钠溶液；所述氯化钠溶液浓度不低于99％。

溶液C还可以用于机组加氨子系统的消毒和杀菌，蒸发结晶后的氯化钠溶解于水后形成氯化钠溶液可用于系统的消毒和杀菌。

加热蒸发器4的蒸汽出口通过第三蒸汽管道15与疏水箱5的蒸汽入口相连接，同时，加热蒸发器4的冷凝水出口与疏水箱5的冷凝水入口通过第二走水管道17连接，所述疏水箱5的溶液出口通过第三走水管道18连接至用水池22的溶液入口，加热蒸发器4使用后的蒸汽通过第三蒸汽管道15输送至疏水箱5，同时，加热蒸发器5使用后产生的冷凝水通过第二走水管道17输送至疏水箱5。

加药箱7通过加药泵8连接至加药点，加药箱7连接加药泵8后，输送至加药点的位置更加准确；加药点包括氨气加药点9，氨气加药点9具体包括凝结水加氨、给水加氨和闭式水加氨。

采用此尿素水解工艺多效利用系统的工作方法的具体步骤如下：

步骤1：将尿素溶液从尿素溶液箱1通过第一走水管道16输送至尿素反应罐3，同时，将蒸汽通过第一蒸汽管道13输送至尿素反应罐3，尿素溶液在尿素反应罐3内经蒸汽加热生成氨气、二氧化碳和水；

步骤2：步骤1中生成的氨气从尿素反应罐3的氨气出口通过氨气管道20输送至溶解箱6，同时，除盐水经过第五走水管道21自除盐水箱12输送至溶解箱6，氨气与除盐水在溶解箱6内溶解，生成氨水，氨水生成后通过第四走水管道19输送至加药箱7；

步骤3：步骤2中加药箱7内的氨水通过加药泵8输送至机组氨气加药点9；

步骤4：步骤1中使用的蒸汽经过步骤1后温度下降，通过第二蒸汽管道14输送至废水零排放处理系统中的加热蒸发器4，加热蒸发器4利用温度下降后的蒸汽对纳滤后的部分溶液进行蒸发结晶，获得氯化钠晶体；

步骤5：步骤4中的另一部分溶液通过第九走水管道输送至电解池电解得到二氧化氯，并制成消毒杀菌剂。

尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种尿素水解工艺多效利用系统，其特征在于：

包括尿素水解子系统，废水零排放处理子系统和机组化学加氨子系统；

所述尿素水解子系统包括尿素反应罐(3)，所述尿素反应罐(3)的溶液入口通过第一走水管道(16)与尿素溶液箱(1)的尿素溶液出口相连接；所述尿素反应罐(3)的蒸汽进口通过第一蒸汽管道(13)与外部热源(2)相连接；

所述废水零排放处理子系统包括加热蒸发器(4)，所述加热蒸发器(4)的蒸汽进口通过第二蒸汽管道(14)与尿素反应罐(3)的蒸汽出口相连接；

所述机组化学加氨子系统包括溶解箱(6)和加药箱(7)，所述溶解箱(6)的氨气出口通过氨气管道(20)与所述尿素反应罐(3)的氨气出口相连接，所述溶解箱(6)的出水口通过第四走水管道(19)与加药箱(7)的入水口相连接。

2.根据权利要求1所述的一种尿素水解工艺多效利用系统，其特征在于：所述废水零排放处理子系统还包括调节池(23)、钙镁除重箱(24)和纳滤箱(25)；

所述调节池(23)的溶液出口通过第六走水管道(26)连接至钙镁除重箱(24)的溶液入口，所述钙镁除重箱(24)的溶液出口通过第七走水管道(27)连接至纳滤箱(25)的溶液入口，所述纳滤箱(25)的第一溶液出口通过第八走水管道(28)连接至加热蒸发器(4)的溶液入口，纳滤箱(25)的第二溶液出口通过第九走水管道(11)与电解池(10)的溶液入口相连接。

3.根据权利要求1所述的一种尿素水解工艺多效利用系统，其特征在于：所述加热蒸发器(4)的蒸汽出口通过第三蒸汽管道(15)与疏水箱(5)的蒸汽进口相连接，同时，加热蒸发器(4)的冷凝水出口通过第二走水管道(17)与疏水箱(5)的冷凝水进口相连接，所述疏水箱(5)的出水口通过第三走水管道(18)与用水池(22)的入水口相连接。

4.根据权利要求1所述的一种尿素水解工艺多效利用系统，其特征在于：所述加药箱(7)的出药口通过加药泵(8)连接至氨气加药点。

5.根据权利要求1所述的一种尿素水解工艺多效利用系统，其特征在于：所述溶解箱(6)的除盐水入口通过第五走水管道(21)连接至除盐水箱的除盐水出口。

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