CN101481153A - 利用低温低压蒸汽进行海水淡化的工艺 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种利用低温低压蒸汽进行海水淡化的工艺，该工艺主要是在汽轮机后设置LT－MED装置，LT－MED装置以海水淡化功能为主兼具发电凝汽器功能，利用汽轮机汽缸末端的低温低压的低价值蒸汽作为海水淡化的加热蒸汽，实现LT－MED装置直接使用低温低压蒸汽进行海水淡化的目的。另外，LT－MED装置上设置一个或两个TVC装置，可利用其它压力较高的富余蒸汽将LT－MED装置中产生的低压蒸汽压缩以得到更多的加热蒸汽，进而提高系统产水率及造水比，并可实现系统多工况运行。该工艺不仅可以大幅度降低海水淡化的运行成本，还可以节省为汽轮机设置凝汽器以及为凝汽器设置冷却等配套设施的投资。

Description

利用低温低压蒸汽进行海水淡化的工艺
技术领域
本发明涉及一种利用低温低压蒸汽进行海水淡化的工艺，特别适用于临海中小型发电厂或临海设有自备电站、余热锅炉发电的钢铁、石化等行业。
背景技术
海水淡化技术的应用在我国处于起步阶段，其中，“热法”低温多效(即LT-MED)海水淡化技术虽然通过设计可在一定真空条件下使用小于70℃的低温低压蒸汽，解决了主体设备在高温情况下结垢的问题，但符合LT-MED装置设计工况的、可直接使用的低温低压的低价值蒸汽的来源一直是影响低温多效海水淡化技术推广及降低其运行成本的关键因素。
目前，通常的作法是从汽轮机中抽取中压蒸汽，该中压蒸汽为相对于压力为0.3～0.4ata(ata为绝压下kgf/cm2)的低压蒸汽、压力在4ata以上的蒸汽，然后通过热压缩(即TVC)装置将中压蒸汽和回流低压蒸汽混合减温减压后进入LT-MED装置进行海水淡化，由于该方式抽取的压力较高的中压蒸汽是汽轮机中没有充分膨胀做功的优质蒸汽，蒸汽价值较高，由此直接影响发电效率，导致海水淡化的运行成本较高，没有较好体现LT-MED装置利用低温、低压的低价值蒸汽直接进行海水淡化的技术优势；另外通常的海水淡化专设抽汽系统，没有较好利用其它富余蒸汽，造成能源浪费，系统运行不经济。
发明内容
为了克服现有技术中使用低温多效海水淡化工艺时抽取汽轮机中的中压蒸汽影响发电效率、运行成本高等问题，本发明提供一种将LT-MED装置与汽轮机组合、直接利用汽轮机末端排出的低温、低压蒸汽进行海水淡化的工艺，同时该工艺可利用其它压力较高的富余蒸汽进行海水淡化，并实现系统的多工况运行。
为实现本发明的目的所采用的技术方案是：在汽轮机后设置低温多效海水淡化的主体设备LT-MED装置，通过输汽管道将汽轮机与LT-MED装置的第一效连接，通过低压蒸汽管道直接将汽轮机中发电做功后的低温低压蒸汽输送至LT-MED装置中，从汽轮机中直接进入LT-MED装置的低温低压蒸汽压力为0.3～0.4ata。
在LT-MED装置上增设一个或两个TVC装置，TVC装置通过中压蒸汽管道及回流低压蒸汽管道安装于LT-MED装置顶部；回流低压蒸汽经过TVC时与中压蒸汽汇合，经TVC装置混合压缩之后再通过低压蒸汽管道，进入LT-MED装置的第一效。期间，中压蒸汽通过TVC装置对LT-MED装置中产生的低压蒸汽进行压缩，得到更多的加热蒸汽，提高系统的产水率及造水比。
通过启闭或调节中压蒸汽管道上的中压蒸汽管道调节阀门、回流蒸汽管道上的回流蒸汽调节阀门及低压蒸汽管道上的低压蒸汽调节阀门，实现LT-MED装置的多工况包括MED、TVC、MED+TVC工况运行。
在主体设备LT-MED装置停止进行海水淡化时，与汽轮机结合，作为发电凝汽器使用。
本发明的有益效果是：该工艺不仅可以充分利用低温低压乏汽和其它富余中压蒸汽资源，大幅度降低海水淡化的制水成本，增大造水比，提高产水量，实现多工况运行，增加LT-MED装置的运行灵活性；还可以节省凝汽器的一次性设备投资以及为凝汽器设置海水直流冷却或循环冷却等配套设施的一次性投资。
附图说明
下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步说明。
图1为本发明具体实施方式的系统图；
图2为LT-MED装置平面图；
图3为图2中A-A剖面图。
图中：1、主体设备LT-MED装置，2、汽轮机，3、TVC装置，4、锅炉，5、低压蒸汽管道，6、中压蒸汽管道，7、回流蒸汽管道，8、入料海水管道，9、浓盐水管道，10、成品水管道，11、低压蒸汽调节阀门，12、中压蒸汽调节阀门，13、回流蒸汽调节阀门，14、冷却海水管道，15、冷凝水回收管道。
具体实施方式
在使用该工艺前需调查了解锅炉压力、汽轮机配置、工作体制及其它可供使用的压力较高蒸汽的压力等级、流量温度等具体情况，根据不同的外围条件确定不同的LT-MED装置与汽轮机组合方式及TVC配置方式，并根据具体的汽轮机排汽量及产水量要求，确定LT-MED装置的效数及造水比。
如图中所示，LT-MED装置1为双相不锈钢板或防腐碳钢板及钛合金管、铜合金管或铝合金管焊接组装而成，根据产水量要求不同可设置不同效数；汽轮机2为碳素钢或低合金钢板加工制造而成；LT-MED装置1与汽轮机2通过由碳钢焊接而成的低压蒸汽管道5直接连接，距离不超过30米；低压蒸汽管道5在汽轮机2上的连接位置位于透平发电末端蒸汽压力0.3～0.4ata处，低压蒸汽管道5在LT-MED装置1上的连接位置位于蒸发第一效。低压蒸汽管道5上靠近LT-MED装置1端通过法兰连接安装蒸汽调节阀门11，从而使LT-MED装置1与汽轮机2实现有机组合的同时，又能实现事故状态下的切断。
热压缩设备TVC装置3为不锈钢板焊接组装而成，通过由碳钢焊接而成的回流蒸汽管道7与LT-MED装置1连接，并固定安装于LT-MED装置1顶部；回流蒸汽管道7起始端位于LT-MED装置1倒数第二、三或通过核定的其它效数上，回流蒸汽管道7经过TVC时与由中压蒸汽管道6在此汇合，之后通过焊接钢管接入低压蒸汽管道5，并最终进入LT-MED装置1的第一效；回流蒸汽管道7及中压蒸汽管道6上分别通过法兰连接安装有蒸汽调节阀门13及蒸汽调节阀门12；根据工况的设置不同TVC装置3可设为一个或两个，双TVC的安装连接方法与单TVC的安装连接方法相同，但需增加相应的回流蒸汽管道7与回流蒸汽调节阀门13。
该工艺中与LT-MED装置1及汽轮机2组合配套的设施还有锅炉4、入料海水管道8、浓盐水管道9、成品水管道10、冷却海水管道14及冷凝水回收管道15等；锅炉4为碳素钢或低合金钢板加工制造而成；冷凝水回收管道15、成品水管道10为不锈钢或其它适用除盐水材质；入料海水管道8、浓盐水管道9及冷却海水管道14为玻璃钢或其它耐海水腐蚀材质；蒸发第一效的动力蒸汽冷凝水通过冷凝水回收管道15回收于锅炉4，以实现循环利用；入料海水管道8将海水输入LT-MED装置1后并联或串联喷淋在各效换热管上，根据来水温度的不同，其中部分海水作为冷却水通过冷却海水管道14外排，蒸发过程中产生的浓盐水及成品水分别通过浓盐水管道9及成品水管道10排出；另外为保证系统正常运行还需要真空喷射器、水泵、换热器、加药、冷凝及电气、自控等等多种辅助设施。
以上设施加工制造及安装完成后，可进行无负荷试车和充水、充汽的运行调试。大致过程为：按设定工况建立LT-MED装置内的真空状态，入料海水经过预处理后进入LT-MED装置，进行喷淋，若在MED工况下，则需进行锅炉及汽轮机联动，关闭较高蒸汽调节阀门及回流蒸汽调节阀门，开启低压蒸汽调节阀门将低压蒸汽排入LT-MED装置；若在MED+TVC工况下，则需调整各蒸汽调节阀门开度，以形成最佳运行状态；若在TVC工况下，则需关闭低压蒸汽调节阀门，开启较高蒸汽调节阀门及回流蒸汽调节阀门。
排入的蒸汽被引入到第一效的换热管中，通过蒸汽冷凝，释放出潜热后传给热传导管外的入料海水，当换热管内的蒸汽冷凝发生时，几乎等量的蒸汽在热传导管外产生，新产生蒸汽被引入到下一效的换热管中，如此蒸发-冷凝过程在所有效中反复进行，每一效产出等量的除盐水。第一效的冷凝水被回收利用。
与此同时海水在蒸发器内的每一效段内被非常均匀地由喷嘴进行喷淋分配，海水水流呈薄膜状态从上到下地流淌在每一组换热管上，由于吸收从管内蒸汽冷凝所释放的潜热，管外部分海水汽化。这样喷淋和蒸发重复进行，余下的海水则以浓盐水形式排放。

Claims (5)

1、一种利用低温低压蒸汽进行海水淡化的工艺，包括海水淡化的主体设备LT-MED装置(1)，其特征在于：还包括汽轮机(2)，LT-MED装置(1)设置于汽轮机(2)后，通过低压蒸汽管道(5)直接将汽轮机(2)中发电做功后的低温低压蒸汽输送至LT-MED装置(1)中。
2、按照权利要求1所述的利用低温低压蒸汽进行海水淡化的工艺，其特征在于：从汽轮机(2)中直接进入LT-MED装置(1)的低温低压蒸汽压力为0.3～0.4ata。
3、按照权利要求1或2所述的利用低温低压蒸汽进行海水淡化的工艺，其特征在于：LT-MED装置(1)上增设一个或两个TVC装置(3)，对LT-MED装置(1)中产生的低压蒸汽进行压缩，得到更多的加热蒸汽；TVC装置(3)通过中压蒸汽管道(6)及回流蒸汽管道(7)安装于LT-MED装置(1)顶部，回流蒸汽管道(7)经过TVC装置(3)时与中压蒸汽管道(6)汇合，之后通过低压蒸汽管道(5)，进入LT-MED装置(1)的第一效。
4、按照权利要求3所述的利用低温低压蒸汽进行海水淡化的工艺，其特征在于：通过启闭或调节中压蒸汽管道(6)上的中压蒸汽管道调节阀门(12)、回流蒸汽管道(7)上的回流蒸汽调节阀门(13)及低压蒸汽管道(5)上的低压蒸汽调节阀门(11)，实现LT-MED装置的多工况包括MED、TVC、MED+TVC工况运行。
5、按照权利要求1所述的利用低温低压蒸汽进行海水淡化的工艺，其特征在于：在主体设备LT-MED装置(1)停止进行海水淡化时，与汽轮机(2)结合，作为发电凝汽器使用。
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