化工中引入光伏电能制取硫酸铵的方法
阅读说明：本技术 化工中引入光伏电能制取硫酸铵的方法 (Method for preparing ammonium sulfate by introducing photovoltaic electric energy into chemical industry ) 是由 林长贵 潘亚孟 于 2021-09-18 设计创作，主要内容包括：本发明公开了化工中引入光伏电能制取硫酸铵的方法,包括以下操作步骤：硫酸铵溶液通过进料泵经流量计进入预热器后,再进入一效加热器,在一效蒸发器内进行蒸发,蒸发出的二次蒸汽供二效加热器使用,由于真空作用,一效蒸发器蒸发过的溶液进入二效加热器再次加热并进入二效蒸发器进行蒸发,在二效蒸发过程中,在二效蒸发器下部加装一台强制循环泵,避免结晶的物料粘附到加热管的内壁上,达到一定浓度后的溶液进入三效蒸发器再次蒸发。本发明所述的化工中引入光伏电能制取硫酸铵的方法,通过太阳能发电的方式,对能源消耗少,将回收的二氧化硫、氨全部转化为化肥,不产生任何废水、废液和废渣,没有二次污染。(The invention discloses a method for preparing ammonium sulfate by introducing photovoltaic electric energy into chemical engineering, which comprises the following operation steps: ammonium sulfate solution passes through the charge pump behind the entering preheater of flowmeter, reentrant one-effect heater, evaporate in one-effect evaporator, the secondary steam that evaporates supplies two-effect heater to use, because vacuum effect, the solution that one-effect evaporator evaporated gets into two-effect heater reheating and gets into two-effect evaporator and evaporates, at two-effect evaporation in-process, install a forced circulation pump additional in two-effect evaporator lower part, avoid on the material adhesion of crystallization to the inner wall of heating pipe, the solution after reaching certain concentration gets into three-effect evaporator and evaporates once more. The method for preparing ammonium sulfate by introducing photovoltaic electric energy into chemical industry has the advantages that the energy consumption is low by a solar power generation mode, the recovered sulfur dioxide and ammonia are completely converted into chemical fertilizers, no waste water, waste liquid and waste residue are generated, and no secondary pollution is caused.)
技术领域
本发明涉及硫酸铵制备领域，特别涉及化工中引入光伏电能制取硫酸铵的方法。
背景技术
制取硫酸铵的方法是一种进行硫酸铵回收利用制备的方法，烟气脱硫后会产生硫酸废水，硫酸铵溶液蒸发浓缩，硫酸铵浓度为18.0﹪，每小时处理量为12吨，每小时需蒸发的水量为9.6吨水，并对硫酸铵进行回收，随着科技的不断发展，人们对于制取硫酸铵的方法的制造工艺要求也越来越高。
现有的制取硫酸铵的方法在使用时存在一定的弊端，首先，在进行使用的时候，对能耗消耗较大，硫酸铵溶液蒸发浓缩效率较低，不利于人们的使用，还有，在进行制备的时候容易出现二次污染的情况，给人们的使用过程带来了一定的不利影响，为此，我们提出化工中引入光伏电能制取硫酸铵的方法。
发明内容
（一）解决的技术问题
针对现有技术的不足，本发明提供了化工中引入光伏电能制取硫酸铵的方法，通过太阳能发电的方式，对能源消耗少，将回收的二氧化硫、氨全部转化为化肥，不产生任何废水、废液和废渣，没有二次污染，可以有效解决背景技术中的问题。
（二）技术方案
为实现上述目的，本发明采取的技术方案为：化工中引入光伏电能制取硫酸铵的方法，包括以下操作步骤：
S1：太阳能光伏系统组成：对太阳能光伏发电进行组型，选择并网发电的方式，太阳能光伏并网发电系统采用分块发电、集中并网方案，实现将整个光伏并网系统接入厂内10KV交流配电系统进行并网发电，采用230Wp多晶硅太阳电池组件，建筑物屋面采用BIPV光伏和建筑的一体化分布式光伏多硅太阳电池组件，选择太阳能光伏并网逆变器，连接交流防雷配电柜，选用交流升压变压器，组成太阳能光伏系统，接入电网；
S2：太阳能发电与制备装置结合：在太阳能光伏系统发电的基础上，采用三效蒸发浓缩设备对硫酸铵进行制备操作；
S3：一效蒸发：硫酸铵溶液通过进料泵经流量计进入预热器后，再进入一效加热器，在一效蒸发器内进行蒸发，蒸发出的二次蒸汽供二效加热器使用，由于真空作用，一效蒸发器蒸发过的溶液进入二效加热器再次加热并进入二效蒸发器进行蒸发；
S4：二效蒸发：在二效蒸发过程中，考虑到有部分晶体析出，因此在二效蒸发器下部加装一台强制循环泵，避免结晶的物料粘附到加热管的内壁上；
S5：三效蒸发：达到一定浓度后的溶液进入三效蒸发器再次蒸发，同样原因三效蒸发器也加装了一台循环泵，过饱和的物料在三效蒸发器的下部完成结晶；
S6：硫酸铵成型：结晶完成后进入离心机分离出硫酸铵晶体，分离出的溶液回到蒸发器继续蒸发浓缩，将硫酸铵晶体通过气流干燥达到含水要求后，再用包装机组进行包装，得到每袋50公斤的成品硫酸铵，蒸发出的水和汽通过预热器、冷凝器后进入液封槽，再通过水泵排走，制备完成。
作为本申请一种优选的技术方案，所述S1步骤中每个1兆瓦发电单元采用4台250KW并网逆变器，每个光伏并网发电单元的电池组件采用串并联的方式组成多个太阳能电池阵列。
作为本申请一种优选的技术方案，所述S1步骤中电网设计由5个4兆瓦的光伏单元组成，总装机20兆瓦，太阳能光伏并网发电系统接入10KV/50Hz的中压交流电网，按照2兆瓦并网单元配置1套10KV/0.4KV的变压及配电系统进行设计，即系统需要配置10套10KV/0.4KV的变压及配电系统。
作为本申请一种优选的技术方案，所述S2步骤中三效蒸发浓缩设备包括加热器、蒸发器、预热器、进料泵、循环泵、循环出料泵、冷凝器、液封槽、真空机组、工艺配件、仪表、分离设备以及气流干燥机设备，所述分离设备采用双级活塞推料型离心机。
作为本申请一种优选的技术方案，所述加热器、蒸发器分为一效蒸发器、二效蒸发器、三效蒸发器，采用1Cr18Ni9Ti不锈钢材料。
作为本申请一种优选的技术方案，所述预热器为列管式加热，加热管规格为φ38，预热器管程及管板材质为1Cr18Ni9Ti不锈钢材料，壳程材质为Q235B/6mm的碳钢材料。
作为本申请一种优选的技术方案，所述进料泵采用1Cr18Ni9Ti不锈钢材料，所述循环泵、循环出料泵采用1Cr18Ni9Ti不锈钢材料，在负压状态下，能使高浓度物料或结晶物料连续出料工作。
作为本申请一种优选的技术方案，所述冷凝器采用Q235B碳钢材料，冷却面积有100㎡，所述液封槽采用碳钢材料，容积为2000L，所述真空机组采用的水喷射真空机组，所述工艺配件管道采用1Cr18Ni9Ti/Q235材质。
（三）有益效果
与现有技术相比，本发明提供了化工中引入光伏电能制取硫酸铵的方法，具备以下有益效果：该化工中引入光伏电能制取硫酸铵的方法，通过太阳能发电的方式，对能源消耗少，将回收的二氧化硫、氨全部转化为化肥，不产生任何废水、废液和废渣，没有二次污染，硫酸铵溶液通过进料泵经流量计进入预热器后，再进入一效加热器，在一效蒸发器内进行蒸发，蒸发出的二次蒸汽供二效加热器使用，由于真空作用，一效蒸发器蒸发过的溶液进入二效加热器再次加热并进入二效蒸发器进行蒸发，在二效蒸发过程中，考虑到有部分晶体析出，因此在二效蒸发器下部加装一台强制循环泵，避免结晶的物料粘附到加热管的内壁上，达到一定浓度后的溶液进入三效蒸发器再次蒸发，同样原因三效蒸发器也加装了一台循环泵，过饱和的物料在三效蒸发器的下部完成结晶，结晶完成后进入离心机分离出硫酸铵晶体，分离出的溶液回到蒸发器继续蒸发浓缩，将硫酸铵晶体通过气流干燥达到含水要求后，再用包装机组进行包装，得到每袋50公斤的成品硫酸铵，蒸发出的水和汽通过预热器、冷凝器后进入液封槽，再通过水泵排走，硫酸铵溶液蒸发浓缩，硫酸铵浓度为18.0﹪，每小时处理量为12吨，每小时需蒸发的水量为9.6吨水，一天24小时可以处理288吨硫酸废水，可以提取57.6吨硫酸铵，经济效益高，变废为宝、化害为利，脱硫副产物价值高，装置阻力小，节省运行电耗，装置设备占地小，便于老锅炉改造，适应环保更高要求，整个制取硫酸铵的方法结构简单，操作方便，使用的效果相对于传统方式更好。
具体实施方式
实施例一：
化工中引入光伏电能制取硫酸铵的方法，包括以下操作步骤：
S1：太阳能光伏系统组成：对太阳能光伏发电进行组型，选择并网发电的方式，太阳能光伏并网发电系统采用分块发电、集中并网方案，实现将整个光伏并网系统接入厂内10KV交流配电系统进行并网发电，采用230Wp多晶硅太阳电池组件，建筑物屋面采用BIPV光伏和建筑的一体化分布式光伏多硅太阳电池组件，选择太阳能光伏并网逆变器，连接交流防雷配电柜，选用交流升压变压器，组成太阳能光伏系统，接入电网；
S2：太阳能发电与制备装置结合：在太阳能光伏系统发电的基础上，采用三效蒸发浓缩设备对硫酸铵进行制备操作；
S3：一效蒸发：硫酸铵溶液通过进料泵经流量计进入预热器后，再进入一效加热器，在一效蒸发器内进行蒸发，蒸发出的二次蒸汽供二效加热器使用，由于真空作用，一效蒸发器蒸发过的溶液进入二效加热器再次加热并进入二效蒸发器进行蒸发；
S4：二效蒸发：在二效蒸发过程中，考虑到有部分晶体析出，因此在二效蒸发器下部加装一台强制循环泵，避免结晶的物料粘附到加热管的内壁上；
S5：三效蒸发：达到一定浓度后的溶液进入三效蒸发器再次蒸发，同样原因三效蒸发器也加装了一台循环泵，过饱和的物料在三效蒸发器的下部完成结晶；
S6：硫酸铵成型：结晶完成后进入离心机分离出硫酸铵晶体，分离出的溶液回到蒸发器继续蒸发浓缩，将硫酸铵晶体通过气流干燥达到含水要求后，再用包装机组进行包装，得到每袋50公斤的成品硫酸铵，蒸发出的水和汽通过预热器、冷凝器后进入液封槽，再通过水泵排走，制备完成。
实施例二：
在实施例一的基础上，S1步骤中每个1兆瓦发电单元采用4台250KW并网逆变器，每个光伏并网发电单元的电池组件采用串并联的方式组成多个太阳能电池阵列。
S1步骤中电网设计由5个4兆瓦的光伏单元组成，总装机20兆瓦，太阳能光伏并网发电系统接入10KV/50Hz的中压交流电网，按照2兆瓦并网单元配置1套10KV/0.4KV的变压及配电系统进行设计，即系统需要配置10套10KV/0.4KV的变压及配电系统。
实施例三：
在实施例一与实施例二的基础上，S2步骤中三效蒸发浓缩设备包括加热器、蒸发器、预热器、进料泵、循环泵、循环出料泵、冷凝器、液封槽、真空机组、工艺配件、仪表、分离设备以及气流干燥机设备，分离设备采用双级活塞推料型离心机。
加热器、蒸发器分为一效蒸发器、二效蒸发器、三效蒸发器，采用1Cr18Ni9Ti不锈钢材料。
预热器为列管式加热，加热管规格为φ38，预热器管程及管板材质为1Cr18Ni9Ti不锈钢材料，壳程材质为Q235B/6mm的碳钢材料。
进料泵采用1Cr18Ni9Ti不锈钢材料，循环泵、循环出料泵采用1Cr18Ni9Ti不锈钢材料，在负压状态下，能使高浓度物料或结晶物料连续出料工作。
冷凝器采用Q235B碳钢材料，冷却面积有100㎡，液封槽采用碳钢材料，容积为2000L，真空机组采用的水喷射真空机组，工艺配件管道采用1Cr18Ni9Ti/Q235材质。
工作原理：对太阳能光伏发电进行组型，选择并网发电的方式，太阳能光伏并网发电系统采用分块发电、集中并网方案，实现将整个光伏并网系统接入厂内10KV交流配电系统进行并网发电，采用230Wp多晶硅太阳电池组件，建筑物屋面采用BIPV光伏和建筑的一体化分布式光伏多硅太阳电池组件，选择太阳能光伏并网逆变器，连接交流防雷配电柜，选用交流升压变压器，组成太阳能光伏系统，接入电网，在太阳能光伏系统发电的基础上，采用三效蒸发浓缩设备对硫酸铵进行制备操作，硫酸铵溶液通过进料泵经流量计进入预热器后，再进入一效加热器，在一效蒸发器内进行蒸发，蒸发出的二次蒸汽供二效加热器使用，由于真空作用，一效蒸发器蒸发过的溶液进入二效加热器再次加热并进入二效蒸发器进行蒸发，在二效蒸发过程中，考虑到有部分晶体析出，因此在二效蒸发器下部加装一台强制循环泵，避免结晶的物料粘附到加热管的内壁上，达到一定浓度后的溶液进入三效蒸发器再次蒸发，同样原因三效蒸发器也加装了一台循环泵，过饱和的物料在三效蒸发器的下部完成结晶，结晶完成后进入离心机分离出硫酸铵晶体，分离出的溶液回到蒸发器继续蒸发浓缩，将硫酸铵晶体通过气流干燥达到含水要求后，再用包装机组进行包装，得到每袋50公斤的成品硫酸铵，蒸发出的水和汽通过预热器、冷凝器后进入液封槽，再通过水泵排走，制备完成。
需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二（一号、二号）等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。
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