一种利用烟气净化副产物制备化肥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，具体涉及一种利用烟气净化副产物制备化肥的热泵蒸发系统。
【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利用烟气净化副产物制备化肥的热泵蒸发系统。将烟气脱硫脱硝后的废液作为原料，先在反应器中与碳酸氢铵反应后，反应液经预热、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]一种利用烟气净化副产物制备化肥的热泵蒸发系统，其特征在于:包括结晶反应器、固液分离器一、固液分离器四、进料泵、预热器、换热器一、结晶分离器、压缩机、流化床；所述的结晶反应器的出料口连接固液分离器一、固液分离器一的出液口连接进料泵，进料泵连接预热器，预热器的出液口连接换热器一，换热器一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一壳层的进气口连接，所述结晶分离器的出料口通过晶浆泵与固液分离器四连接，固液分离器四通过输送机构连接流化床。
[0007]烟气经湿法净化后的废液反应器与碳酸氢铵反应反应液经固液分离后，液体再经冷却结晶后得到的清体作为原料液，泵入预热器，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，在结晶分离器内产生闪蒸，原料液产生过饱和而结晶，晶体经离心分离后，固体经输送机构送至振动流化床干燥造粒得到复合肥；其中，所述闪蒸产生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]本实用新型所述的废液与碳酸氢铵反应得到的碳酸盐固体作为吸收剂回用于烟气净化工段，液体溶液中主要含硫酸铵和硝酸铵，经过后续的热泵蒸发工序得到硫酸铵和硝酸铵晶体，用于制备复合肥。
[0010]本实用新型所述的结晶分离器与离心分离机之间还依次连接有旋流器和稠厚器。
[0011]优选地，所述旋流器的上部连接回到结晶分离器，下部连接稠厚器。经过旋流器的液体部分由旋流器上部重新回到结晶分离器，固体部分由旋流器下部进入稠厚器。由于经旋流器分离得到的液体，硫胺含量高，所以直接回到结晶分离器结晶。
[0012]本实用新型所述的离心分离机连接回到结晶反应器。离心分离得到的液体回到反应器与碳酸氢铵反应，由于离心分离后得到的液体，硫胺含量低，需要回到反应器中循环。
[0013]本实用新型所述的固液分离器与进料泵之间还依次连接有一次冷却结晶器、蒸氨塔和二次冷却结晶器。
[0014]采用一次冷却结晶-蒸馏-二次冷却结晶的方式，二次结晶的方式是为了充分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。
[0015]优选地，所述蒸氨塔的排气口连接结晶反应器。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。
[0016]本实用新型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。
[0017]本实用新型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。
[0018]优选地，所述的离心压缩机为多台串联，压缩机串联能够得到更高的压头。
[0019]优选地，所述换热器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进液口，储液罐的出液口连接一级预热器壳层的进液口。将换热器和二级预热器的冷凝液作为一级预热器的热源，节约能源。
[0020]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。
[0021]本实用新型的有益效果在于:
[0022]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。
[0023]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。
[0024]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。
[0025]4、本实用新型将预热器中原料液的流速控制在0.5_3m/s，在此流速下能够加大对流传热系数，提高传热效率，减少污垢在管子表面沉积的可能性，同时是避免流速增大导致动力消耗过多选择的最佳流速。
[0026]5、本实用新型的原料液在结晶分离器内产生闪蒸，闪蒸产生的二次蒸汽的温度控制在80-85?，压力控制在40-50kPa，提供稳定的蒸汽温度及压力，使后续压缩机能够稳定运行。同时经压缩机压缩后，蒸汽温度升高到106°C，作为热源重新返回换热器实现强制循环蒸发。
【附图说明】
[0027]图1为本实用新型的利用烟气净化副产物制备化肥的热泵蒸发系统结构图。
[0028]图2为本发明的实施例7的热泵蒸发系统结构图。
[0029]图3为本发明的实施例9的热泵蒸发系统结构图。
[0030]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、换热器三，18、固液分离器四，19、流化床，20、旋流器，21、稠厚器。
【具体实施方式】
[0031]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。
[0032]实施例1
[0033]一种利用烟气净化副产物制备化肥的热泵蒸发系统，包括结晶反应器1、固液分离器一 2、固液分离器四18、进料泵3、预热器4、换热器一 5、结晶分离器6、压缩机7、流化床19 ;所述的结晶反应器I的出料口连接固液分离器一 2、固液分离器一 2的出液口连接进料泵3，进料泵3连接预热器4，预热器4的出液口连接换热器一 5，换热器一 5通过强制循环泵与结晶分离器6的进液口连接，