CN101880102B - 低温多效海水淡化成品水中间回热系统 - Google Patents

低温多效海水淡化成品水中间回热系统 Download PDF

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Abstract

本发明低温多效海水淡化成品水中间回热系统，包含有凝汽器和多个串联的蒸发器效，由凝汽器出来的物料水经过一级物料水泵升压后进入蒸发器内，其中：蒸发器至少被分为高温效组和低温效组，物料水经升温后进入蒸发器高温效组，作为蒸发器高温效组的物料水供水，蒸发器高温效组排放的盐水降温升压后作为低温效组物料水供水；中间效排放的成品水和物料水换热，换热后成品水排放至对应温度效的蒸发器成品水侧，被加热物料水送至对应换热成品水更高温度效，采用此系统能够增加高温效的产水量，在一定范围内提高设备效率，在设备产水量不变的情况下，可减少加热蒸汽耗量，提高设备造水比。

Description

低温多效海水淡化成品水中间回热系统
技术领域
本发明系统涉及低温多效海水淡化装置物料水供水及成品水疏放系统。
背景技术
低温多效海水淡化装置主要由多个蒸发器效串联组成，物料水系统向各效分配供应物料水(海水或盐水)，经过蒸馏及冷凝成为淡水(成品水)。成品水疏放系统收集各效蒸发器冷凝淡水，汇集集中后经泵升压外供至淡化水储存设备或用户。低温多效海水淡化设备成品水疏放系统目前均为逐级回流至末效，由末效最终集中升压输送至储水设备或用户。逐级回流方式为1效凝结水疏放至2效，在2效内压力降低，饱和凝结水降压发生闪蒸，产生少量蒸汽，闪蒸蒸汽参与2效至3效间换热，蒸凝海水增加产水量。闪蒸后成品水和2效产生成品水混合进入3效，再次降压闪蒸，逐效成品水量增加，逐效回流至最终效，成品水温度降低至末效温度，经成品水泵升压排出低温多效海水淡化设备。
以上系统方式相当于热水在低温多效设备各效间的多级闪蒸，实现了热量的分级再利用，提高了设备的效率。
发明内容
本发明低温多效海水淡化成品水中间回热系统充分认识到低温多效海水淡化设备成品水的逐级闪蒸和多级闪蒸海水淡化设备在闪蒸热量利用上是不同的，多级闪蒸海水淡化设备盐水和成品水的逐级闪蒸热量传递给加热物料水的盐水，热量为逐级向上传递。而低温多效海水淡化装置成品水逐效闪蒸热量为向低温效逐效传递，在热量传递做功上仅是采取分级传热提高热效率，多级闪蒸海水淡化设备为分级闪蒸回热传递，在热效率利用方式上是不同的。
为此本发明系统提出如下成品水中间回热方案：
低温多效海水淡化成品水中间回热系统，包含有凝汽器和多个串联的蒸发器效，由凝汽器出来的物料水经过一级物料水泵升压后进入蒸发器内，其重点改进在于：蒸发器至少被分为高温效组和低温效组，物料水经升温后进入蒸发器高温效组，作为蒸发器高温效组的物料水供水，蒸发器高温效组排放的盐水升压降温后作为低温效组物料水供水；蒸发器至少被分为高温效组和低温效组，物料水经升温后进入蒸发器高温效组，作为蒸发器高温效组的物料水供水，蒸发器高温效组排放的盐水升压降温后作为低温效组物料水供水；中间蒸发器效排放的成品水通过中间成品水换热加热器和物料水进行换热，换热后的成品水排放至温度相应的蒸发器效的成品水侧，被加热的物料水送至该中间蒸发器效更高的温度效。
本发明的有益效果是：
第一：本发明低温多效海水淡化成品水中间回热系统，成品水换热后的热量进入对应效的更高温度效，此部分热量在高温效做功制水，最终返回本效，增加了高温效的产水量。按原有逐效回流系统仅对更低温效产生逐效的闪蒸，两者有一定的产水量的差别。
第二：本发明低温多效海水淡化成品水中间回热系统，从抽出成品水换热的效至换热后低温成品水返回的低温效之间，按原有逐效回流成品水系统，成品水是逐效闪蒸，至返回效时达到对应效的闪蒸蒸汽量。本发明系统从成品水抽出效至返回效之间，通过增加闪蒸蒸汽量为最终返回效对应的全部蒸汽量，在此两效之间增加闪蒸蒸汽做功产水量相差基本为一倍的关系。
第三：本发明低温多效海水淡化成品水中间回热系统，对应回热成品水蒸发器以上各效物料水温度提高，在不增加加热热量的情况下可以提高设备的产水量。对应成品水回热效至冷却后成品水返回效之间，由于平均各效对应成品水部分的闪蒸蒸汽量增加，对应此部分蒸汽的产水量增加一倍。由于上述两项功能作用下，在一定范围内提高了设备效率，在设备产水量不变的情况下，可减少加热蒸汽耗量，提高设备造水比。
附图说明
图1为低温多效海水淡化成品水中间回热系统一个实例。
具体实施方式
为能使贵审查员清楚本发明的组成，以及实施方式，兹配合图式说明如下：
本发明低温多效海水淡化成品水中间回热系统，包含有凝汽器和多个串联的蒸发器效，由凝汽器出来的物料水经过一级物料水泵升压后进入蒸发器内，蒸发器被分为高温效组和低温效组，该系统中设一级中间物料水换热加热器，物料水采用二级喷淋，具体来讲：该系统中设置一级中间物料水换热加热器，该中间物料水换热加热器的入水端与一级物料水泵相连，出水端与高温效组的供水端相连，该中间物料水换热加热器的换热入口端与高温效组的排水端相连，其换热出口端与低温效组的供水端相连，经一级物料水泵升压后的物料水经中间物料水换热加热器换热后送至蒸发器高温效组，蒸发器高温效组排放的盐水经过中间物料水换热加热器换热后作为低温效组的物料水供水。中间蒸发器效排放的成品水通过中间成品水换热加热器和物料水进行换热，换热后的成品水排放至温度相应的蒸发器效的成品水侧，被加热的物料水送至该中间蒸发器效更高的温度效。
如图1所示，其为本发明低温多效海水淡化成品水中间回热系统一个实例，该低温多效海水淡化设备采用12效，第1效至第5效为高温效组，第6效至第9效为中温效组，第10效至第12效为低温效组，设置TVC在第6效，设两级中间物料水换热加热器，物料水采用三级喷淋。其中一级中间物料水换热加热器3的入水端与一级物料水泵2相连，出水端与二级中间物料水换热加热器10的入水端相连，换热入口端与第7效的盐水排放端相连，换热出口端与低温效组供水端相连。二级中间物料水换热加热器10的出口端与高温效组的供水端相连，换热入口端与第4效的盐水排放端相连，换热出口端与中温效组的供水端相连，中间成品水换热加热器13的换热入口端与第5效成品水排放端相连，换热出口端与第10效成品水排放端相连，该中间成品水换热加热器13的入口端与物料水相连，物料水加热后进入高温效组。
具体的实现过程为：中温效组内第7效排放的盐水经三级物料水泵11升压后进入一级中间物料水换热加热器3，与一级物料水泵2后的物料水进行换热，换热后的物料水进入二级中间物料水换热加热器10，降温后的盐水进入低温效组作为低温效组的物料水供水。高温效组内第4效排放的盐水经二级物料水泵4升压后进入二级中间物料水换热加热器10，与一级中间物料水换热加热器3后的物料水换热，物料水二次升温后进入高温效组作为高温效组的物料水供水，降温后的盐水进入中温效组作为中温效组的物料水供水。第12效排放的盐水经过盐水排放泵6后进入海水预热器7与海水进行换热，然后进入盐水排放系统。第12效收集的成品水经过成品水泵8后进入成品水冷却器9，与新鲜的海水进行换热，然后进入成品水储蓄设备，加热后的海水进入凝汽器1。该三级物料水供水系统，为防止末效物料水温过高，为调济不同负荷条件下物料水量的平衡，于低温效组内设置调节供水装置5，调节供水装置5由一级物料水泵后引出一路供水至低温效组物料供水管道靠近第10效位置。
本发明的重点改进在于：蒸发器第5效成品水没有采用逐效回流至6效，而是经过中间成品水泵12升压，经中间成品水换热加热器13和一级物料水泵2升压后的物料水换热，换热后物料水供应至1～5效蒸发器，成品水温度降低略低于10效成品水，因此排水至第10效成品水侧。
由于本低温多效海水淡化设备系统采用三级物料水喷淋系统，盐水浓缩倍率较高，成品水相对盐水比例也高，一级物料水利用盐水回热热量不十分充分。本系统共12效，前6效为再循环效，前五效成品水量约为总成品水量的60％，此效温度也相对较高，采用成品水回热系统回热量较大。
由系统图可以看到，5效成品水如采用逐效回流，5效至10效之间各效平均通过闪蒸蒸汽量为5效成品水在10效闪蒸蒸汽量的50％。现系统将5效回热热量输送至5效以前各效，其总热量相当于5效成品水在10效闪蒸蒸汽量的总热量，此部分热量从5效向下传递时，蒸汽量为5效成品水在10效闪蒸蒸汽总量，为原逐效回流成品水系统方式的2倍。也就是5效成品水至10效之间，采用成品水回热系统后增加成品水产量为原逐效回流方式的2倍。
上述热量在原有逐效回流系统方式时是不进入前五效的，采用成品水回热系统后此部分回热量进入1～5效，平均进入各效，产水量约等于回热量对应蒸汽量的3倍。
经对系统的计算，上述系统采用成品水中间回热系统后热效率提高约6％，增加辅助设备费用在3～4年间可以回收。
上述系统仅为一个实例，对于不同的低温多效海水淡化装置均可根据系统实际考虑采用成品水中间回热系统方式，将有不同的效率提高。
本系统方式相应设备需要增加成品水中间升压泵、成品水和物料水的中间换热器，设备运行中需增加少量电力消耗。

Claims (4)

1.低温多效海水淡化成品水中间回热装置，包含有凝汽器和多个串联的蒸发器效，由凝汽器出来的物料水经过一级物料水泵升压后进入蒸发器内，其特征在于：
蒸发器至少被分为高温效组和低温效组；
还包含一级中间物料水换热加热器，物料水采用二级喷淋，该中间物料水换热器的被加热水为凝汽器出来的物料水，其入水端与一级物料水泵相连，出水端与高温效组的供水端相连，该中间物料水换热器的加热水为高温效组的排放盐水，其换热入口端与高温效组的盐水排水端相连，其换热出口端与低温效组的物料水供水端相连，经一级物料水泵升压后的物料水经一级中间物料水换热加热器换热后进入蒸发器高温效组，蒸发器高温效组排放的盐水经一级中间物料水换热加热器换热后作为低温效组物料水供水；
还包含中间成品水换热加热器，中间蒸发器效排放的成品水通过中间成品水换热加热器和物料水进行换热，换热后的成品水排放至温度与之相应的蒸发器效的成品水侧，被加热的物料水送至比该中间蒸发器效温度更高的蒸发器效内。
2.如权利要求1所述的低温多效海水淡化成品水中间回热装置，其特征在于：
蒸发器还包含有中温效组，蒸发器高温效组排放的盐水降温升压后作为蒸发器中温效组的物料水，蒸发器中温效组排放的盐水降温升压后作为蒸发器低温效组的物料水。
3.如权利要求1所述的低温多效海水淡化成品水中间回热装置，其特征在于：该系统设多级中间物料水换热加热器，物料水经多级中间物料水换热加热器加热后进入蒸发器高温效组，蒸发器高温效组的盐水逐级回流，经中间物料水泵升压后进入中间物料水换热加热器，加热上一级物料水，本身降温作为下一效组的物料水。
4.如权利要求2或3所述的低温多效海水淡化成品水中间回热装置，其特征在于：蒸发器低温效组末效设置调节供水装置，调节供水装置由一级物料水泵后引出一路供水至蒸发器低温效组物料供水管道靠近末效位置来防止末效物料水温过高以及调剂不同负荷条件下物料水量的平衡。
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