CN101462780A - 低温多效蒸馏海水淡化系统及其工艺流程 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种低温多效蒸馏海水淡化系统，包括多组多效蒸发器，每组蒸发器中至少设置有一为进料海水进行预热的加热器，相邻的两组多效蒸发器之间设置有效间泵；冷凝器一端与原料水泵连接，另一端与多组多效蒸发器中最后一组的蒸发器连接。本发明还公开了利用上述低温多效蒸馏海水淡化系统进行海水淡化的工艺流程：将低温多效蒸馏海水淡化系统的蒸发器分为若干组，每组平行进料，同时在每组的最高温效蒸发器的进料海水前设加热器；前组蒸发器剩余的浓盐水汇总，经效间泵打入下一个蒸发组，依此类推；产品水和浓盐水在一系列闪蒸罐中呈阶梯状流动并逐级闪蒸冷却，闪蒸出的蒸汽进入蒸发器，被冷却的产品水和浓盐水最后分别用相应的水泵抽出。

Description

低温多效蒸馏海水淡化系统及其工艺流程

技术领域

本发明涉及一种用于海水淡化领域中低温多效蒸馏海水淡化工艺，特别是涉及一种利用压差闪蒸出蒸汽提高效率的同时，又利用闪蒸出的蒸汽，对分组进料某几效蒸发器的进料海水进行预热的工艺。

背景技术

低温多效蒸溜是指在70℃以下进行操作，1981年前后，该技术已正式应用于工业性的海水淡化系统，其特征是将一系列水平管喷淋降膜蒸发器串联起来，用一定量的蒸汽输入通过多次的蒸发和冷凝，后面一效的蒸发温度均低于前面一效，从而得到多倍于蒸汽量的蒸馏水。

低温多效蒸溜过程中，进料海水在冷凝器中被预热和脱气之后被分成两股物流。其中，一股物流作为冷却水排回大海，另一股物流变成蒸馏过程的进料液，被引入到蒸发器温度最低的一组中。喷淋系统把料液分布到各蒸发器传热管束的顶排管上，在自上而下流动的过程中，部分海水吸收管内冷凝蒸汽的潜热而汽化。生蒸汽输入到温度最高一效的蒸发管内部，在管内冷凝的同时，在管外产生了基本等量的蒸发。二次蒸汽穿过汽液分离器，进入下一效传热管内，第二效的操作温度和压力要略低于第一效。这种蒸发和冷凝过程沿着一串蒸发器的各效重复，最后一效的蒸汽在冷凝器被海水冷却而冷凝。

目前，低温多效蒸溜的典型流程分为以下两种：

(1)分组进料，闪蒸罐闪蒸蒸汽。此种流程具体蒸发过程是在如前所述的基础上，只是将蒸发器分为若干个蒸发组(一般为2～3组)，原料水分组进料喷淋，原料海水首先进入到最后的蒸发组，平行进入到此组的各效蒸发器喷淋蒸发；此组蒸发器剩余的浓盐水汇总，经效间泵打入下一个蒸发组，依此类推。

此过程中所产生的产品水和浓盐水分别流入一系列的闪蒸罐中，每一个闪蒸罐连接到下一低温效的冷凝侧，这样产品水和浓盐水呈阶梯状流动并逐级闪蒸冷却，放出的热量提高了系统的总效率。被冷却的产品水和浓盐水最后分别用相应的水泵抽出。

(2)平行进料，蒸发器室内闪蒸，设加热器逐级加热进料海水。此种流程具体蒸发过程也是在如前所述的基础上，只是在海水被冷凝器预热后，原料海水平行进入各效。在原料海水进入各效之前，海水在加热器中被此效的二次蒸汽预热，部分海水进入此效，剩余的海水再进入下一效预热后进入相应蒸发器，依次类推。

此过程中高温效的产品水和浓盐水分别流入低温效的管程和壳程进行闪蒸，用以提高系统的总效率，产生的蒸汽与本效二次蒸汽混合，一部分进入加热器预热上一高温效的进料海水，一部分进入下一低温效作为加热蒸汽。被冷却的产品水和浓盐水最后分别用相应的水泵抽出。

上述所述两种典型流程各有其优缺点，第一种分组进料流程相对于第二种平行进料流程由于对原料海水进行了重复利用，可大大降低原料水进料泵的耗电量，从而降低整套装置的电耗；但在第一种分组进料流程中，进入每一组的各效蒸发器海水的温度与该效的蒸发温度温差不同，最高的常达13℃左右；在第二种平行进料流程中，由于每效都设有加热器，所以进料海水温度与蒸发温度温差每效均为4℃左右。

如前所述，海水喷淋到蒸发器管束，在其表面先升温，然后再被蒸发。若喷淋海水温度与蒸发温度差异较大，在加热蒸汽一定的情况下，蒸发出的二次蒸汽的量减少，从而降低整个淡化装置的效率。

对于加热器，传热面积计算公式：F＝Q/(KΔt)；式中：F——加热器的加热面积，m²；Q——蒸汽放热量，kcal/kg；K——传热系数，kcal/m²·h·℃，Δt——对数平均温差℃。由上式可见，喷淋海水温度与蒸发温度差异越大，加热器所需传热面积就越小，造价越低。因此，较为理想的低温多效蒸馏海水淡化工艺流程应同时具有上述第一种分组进料流程和第二种平行进料流程的优点。

发明内容

为了克服现有技术中常用的典型的海水淡化工艺流程中存在淡化效率较低的缺陷，本发明提供一种低温多效蒸馏海水淡化系统及其对应的工艺流程，该流程通过将现有技术中低温多效蒸溜的两种典型流程的优点加以结合，并充分考虑到了实现该工艺流程装置的造价因素。

为了解决上述技术问题，本发明低温多效蒸馏海水淡化系统予以实现的技术方案是：该系统包括冷凝器、闪蒸罐、多效蒸发器和多个泵体，所述多效蒸发器为多组，每组蒸发器中至少设置有一为进料海水进行预热的加热器，相邻的两组多效蒸发器之间设置有效间泵；所述冷凝器一端与原料水泵连接，另一端与多组多效蒸发器中最后一组的蒸发器连接。

本发明低温多效蒸馏海水淡化系统，其中所述多效蒸发器至少为两组。所述加热器与每组多效蒸发器中的最高温效蒸发器连接。所述闪蒸罐包括分别与上述蒸发器连接的多个浓盐水闪蒸罐和多个产品水闪蒸罐。所述泵体包括蒸汽喷射循环泵、蒸汽喷射真空泵、进料泵、冷却水泵、首效凝结水泵、产品水泵和浓盐水泵。在蒸汽喷射真空泵的作用下，冷凝器、各组蒸发器、各闪蒸罐及加热器内部均保持负压状态。

利用上述低温多效蒸馏海水淡化系统进行海水淡化的工艺流程至少包括以下步骤：(1)将多效蒸发器分成若干个蒸发组；原料海水进入与最后一组蒸发组连接的冷凝器中进行预热；(2)经预热的原料海水，其中一部分通过冷却泵排放，另一部分作为进料海水通过进料泵进入到最后一组蒸发组；(3)原料海水平行的进入该蒸发组的各效，在进入该蒸发组的第一效之前，通过加热器利用该效的二次蒸汽给原料海水进行预热，预热后的原料海水进入该蒸发组中的第一效进行喷淋蒸发；(4)将该蒸发组剩余的浓盐水汇总后经效间泵打入前一蒸发组；返回上述步骤(3)，直至浓海水经过第一蒸发组的最后一效进行喷淋蒸发；(5)在上述过程中，产品水和剩余浓盐水在装置中的与各蒸发组的各效分别连接的闪蒸罐之间呈阶梯状流动并逐级闪蒸冷却，经过闪蒸罐闪蒸出的蒸汽进入到与该闪蒸罐连接的蒸发器中；(6)经闪蒸冷却后的产品水汇集到产品水平衡罐，并经产品水泵输出；经过第一蒸发组的剩余浓盐水经浓盐水泵排放。

上述步骤(3)中，在蒸汽喷射循环泵的作用下，蒸发器中产生的二次蒸汽被原料蒸汽抽走，并共同做为该蒸发组中第一效蒸发器的加热蒸汽。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：由于利用本发明海水淡化系统进行海水淡化过程中，将现有技术中低温多效蒸溜的两种典型的工艺流程：(1)分组进料，闪蒸罐闪蒸蒸汽。(2)平行进料，蒸发器室内闪蒸，设加热器逐级加热进料海水)进行了有机的结合，使得本发明海水淡化的工艺流程具有上述两种工艺流程的优点，在利用压差闪蒸出蒸汽提高效率的同时，又利用闪蒸出的蒸汽，对分组进料某几效蒸发器的进料海水进行预热。从而提高了海水淡化的效率，其效率可达6％～25％，效率的提高是随加热器的配置和蒸发器效数的变化而变化。与此同时，本发明海水淡化系统充分地考虑了其造价因素，在原有的海水淡化系统的基础上进行改造，可以节省实现本发明海水淡化工艺流程的成本。

附图说明

附图是本发明一种低温多效蒸馏海水淡化工艺流程图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明做进一步详细描述。

说明书附图中主要零部件和细节附图标记的说明：

1～7——蒸发器           8——冷凝器              9～15——产品水闪蒸罐

16——产品水平衡罐       17～20——浓盐水闪蒸罐   21——浓盐水平衡罐

22——首效凝结水平衡罐   23～24——加热器         25——原料水泵

26——冷却水泵           27——产品水泵           28——浓盐水泵

29——效间泵             30——首效凝结水泵       31——进料泵

本发明低温多效蒸馏海水淡化系统，包括冷凝器、闪蒸罐、多效蒸发器和多个泵体，所述多效蒸发器为多组，每组蒸发器中至少设置有一为进料海水进行预热的加热器，所述加热器最好与每组多效蒸发器中的最高温效蒸发器连接。相邻的两组多效蒸发器之间设置有效间泵；所述冷凝器一端与原料水泵连接，另一端与多组多效蒸发器中最后一组的蒸发器连接。所述闪蒸罐包括分别与上述蒸发器连接的多个浓盐水闪蒸罐和多个产品水闪蒸罐。所述泵体包括蒸汽喷射循环泵、蒸汽喷射真空泵、进料泵、冷却水泵、首效凝结水泵、产品水泵和浓盐水泵。在蒸汽喷射真空泵的作用下，冷凝器、各组蒸发器、各闪蒸罐及加热器内部均保持负压状态。本发明海水淡化系统中各部分之间的连接关系及所采用的装置或部件的型号等是本领域内技术人员所熟知的公知常识，在此不再赘述。

利用上述海水淡化系统进行海水淡化的工艺流程，包括以下步骤：(1)将多效蒸发器分成若干个蒸发组；原料海水进入与最后一组蒸发组连接的冷凝器中进行预热；(2)经预热的原料海水，其中一部分通过冷却泵排放，另一部分作为进料海水通过进料泵进入到最后一组蒸发组；(3)原料海水平行的进入该蒸发组的各效，在进入该蒸发组的第一效之前，通过加热器利用该效的二次蒸汽给原料海水进行预热，预热后的原料海水进入该蒸发组中最后一效进行喷淋蒸发；(4)将该蒸发组剩余的浓盐水汇总后经效间泵打入前一蒸发组；返回上述步骤(3)，直至浓海水经过第一蒸发组的最后一效进行喷淋蒸发；(5)在上述过程中，产品水和剩余浓盐水在装置中的与各蒸发组的各效分别连接的闪蒸罐之间呈阶梯状流动并逐级闪蒸冷却，经过闪蒸罐闪蒸出的蒸汽进入到与该闪蒸罐连接的蒸发器中；(6)经闪蒸冷却后的产品水汇集到产品水平衡罐，并经产品水泵输出；经过第一蒸发组的剩余浓盐水经浓盐水泵排放。其中，步骤(3)中，在蒸汽喷射循环泵的作用下，蒸发器中产生的二次蒸汽被原料蒸汽抽走，并共同做为该蒸发组中第一效蒸发器的加热蒸汽。

综上所述，本发明海水淡化工艺流程的实质内容是：将低温多效蒸馏海水淡化系统的蒸发器分为若干组，同时给每一组中的最高温效蒸发器的进料海水设置加热措施，但不局限于最高温效。经冷凝器预热的原料海水首先进入到最后的蒸发组，平行进入到此组的各效蒸发器喷淋蒸发，且在此组的最高温效蒸发器的进料海水前设加热器，但不局限于最高温效；此组蒸发器剩余的浓盐水汇总，经效间泵打入下一个蒸发组，也在此组的最高温效蒸发器，但不局限于最高温效的进料海水前设加热器预热此效进料海水。产品水和浓盐水在一系列闪蒸罐中呈阶梯状流动并逐级闪蒸冷却，闪蒸出的蒸汽进入蒸发器，被冷却的产品水和浓盐水最后用分别用相应的水泵抽出。本发明适用于不同效数的低温多效蒸馏海水淡化工艺，适用于不同的蒸发组分组方法。

实施例：

附图所示的一个实施例是一个7效的分组预热进料流程，附图中把蒸发器分成了两个蒸发组，第1～第3效蒸发器为第一蒸发组，第4～第7效蒸发器为第二蒸发组。下面以该实施例为例进一步描述其工艺流程：

首先，原料海水进入冷凝器8，经预热后一部分通过冷却水泵26排放，剩余部分作为进料海水通过进料泵31进入第二蒸发组。在第二蒸发组中，海水平行进入第4～7效，在第4效进料之前，海水首先通过加热器24预热，24加热器是利用第4效的二次蒸汽给原料水进行预热，预热后的海水进入第4效喷淋蒸发。

经第二蒸发组蒸发剩余的浓盐水汇总，经效间泵29打入第一蒸发组。在第一蒸发组中，海水平行进入第1～3效，在第1效进料之前，海水首先通过加热器23预热，23加热器是利用第1效的二次蒸汽给原料水进行预热，预热后的海水进入第1效喷淋蒸发。

第1效蒸发器1冷凝生成的淡水部分进入首效凝结水平衡罐22，通过首效凝结水泵30返回，剩余部分进入第1效产品水闪蒸罐9，淡水闪蒸后产生的蒸汽进入第一效蒸发器1。剩余产品水与第2效蒸发器2冷凝生成的淡水汇合进入第2效淡水闪蒸罐10，淡水闪蒸后产生的蒸汽进入第2效蒸发器2。依次类推，产品水经闪蒸冷却后汇集至产品水平衡罐16，经产品水泵27输出。

第一效蒸发器1蒸发剩余的浓盐水自流入第二效蒸发器2，闪蒸后与第二效蒸发器2的浓盐水混合自流入第三效蒸发器3(即第一蒸发组的最后一效蒸发器)闪蒸，闪蒸后排出的浓盐水进入第四效浓盐水闪蒸罐17，浓盐水闪蒸出的蒸汽进入第四效蒸发器4；剩余浓盐水进入第五效闪蒸罐18，第五效浓盐水闪蒸罐18浓盐水闪蒸出的蒸汽进入第五效蒸发器5，剩余浓盐水进入第六效闪蒸罐19，第六效浓盐水闪蒸罐19浓盐水闪蒸出的蒸汽进入第六效蒸发器6，剩余浓盐水进入第七效闪蒸罐20，第七效浓盐水闪蒸罐20浓盐水闪蒸出的蒸汽进入第七效蒸发器7，剩余浓盐水进入浓盐水平衡罐21，经浓盐水泵28排放。

在蒸汽喷射循环泵的作用下，蒸发器中产生的二次蒸汽被原料蒸汽抽走，共同做为第一效蒸发器的加热蒸汽。

在蒸汽喷射真空泵的作用下，蒸发器1～7及冷凝器8，产品水闪蒸罐9～15，产品水平衡罐16，浓盐水闪蒸罐17～20，浓盐水平衡罐21，首效凝结水平衡罐22及加热器23～24内部均保持负压状态。

尽管结合附图对本发明进行了上述描述，但是本发明并不局限于上述的具体实施方式，上述的具体实施方式仅仅是示意性的，而不是限制性的，本领域的普通技术人员在本发明的启示下，在不脱离本发明宗旨的情况下，还可以做出很多变形，这些均属于本发明的保护之列。

Claims (8)

1.一种低温多效蒸馏海水淡化系统，包括冷凝器、闪蒸罐、多效蒸发器和多个泵体，其特征在于，所述多效蒸发器为多组，每组蒸发器中至少设置有一为进料海水进行预热的加热器，相邻的两组多效蒸发器之间设置有效间泵；所述冷凝器一端与原料水泵连接，另一端与多组多效蒸发器中最后一组的蒸发器连接。

2.根据权利要求1所述低温多效蒸馏海水淡化系统，其特征在于，所述多效蒸发器至少为两组。

3.根据权利要求1所述低温多效蒸馏海水淡化系统，其特征在于，所述加热器与每组多效蒸发器中的最高温效蒸发器连接。

4.根据权利要求1所述低温多效蒸馏海水淡化系统，其特征在于，所述闪蒸罐包括分别与上述蒸发器连接的多个浓盐水闪蒸罐和多个产品水闪蒸罐。

5.根据权利要求1所述低温多效蒸馏海水淡化系统，其特征在于，所述泵体包括蒸汽喷射循环泵、蒸汽喷射真空泵、进料泵、冷却水泵、首效凝结水泵、产品水泵和浓盐水泵。

6.根据权利要求5所述低温多效蒸馏海水淡化工艺流程，其中，在蒸汽喷射真空泵的作用下，冷凝器、各组蒸发器、各闪蒸罐及加热器内部均保持负压状态。

7.一种利用如权利要求1所述低温多效蒸馏海水淡化系统进行海水淡化的工艺流程，其特征在于，该工艺流程至少包括：

(1)将多效蒸发器分成若干个蒸发组；原料海水进入与最后一组蒸发组连接的冷凝器中进行预热；

(2)经预热的原料海水，其中一部分通过冷却泵排放，另一部分作为进料海水通过进料泵进入到最后一组蒸发组；

(3)原料海水平行的进入该蒸发组的各效，在进入该蒸发组的第一效之前，通过加热器利用该效的二次蒸汽给原料海水进行预热，预热后的原料海水进入该蒸发组中第一效进行喷淋蒸发；

(4)将该蒸发组剩余的浓盐水汇总后经效间泵打入前一蒸发组；返回上述步骤(3)，直至浓海水经过第一蒸发组的最后一效进行喷淋蒸发；

(5)在上述过程中，产品水和剩余浓盐水在装置中的与各蒸发组的各效分别连接的闪蒸罐之间呈阶梯状流动并逐级闪蒸冷却，经过闪蒸罐闪蒸出的蒸汽进入到与该闪蒸罐连接的蒸发器中；

(6)经闪蒸冷却后的产品水汇集到产品水平衡罐，并经产品水泵输出；经过第一蒸发组的剩余浓盐水经浓盐水泵排放。

8.根据权利要求7所述低温多效蒸馏海水淡化工艺流程，其中，步骤(3)中，在蒸汽喷射循环泵的作用下，蒸发器中产生的二次蒸汽被原料蒸汽抽走，并共同做为该蒸发组中第一效蒸发器的加热蒸汽。

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