CN102358633A - 一种水电联产中海水淡化系统及淡化海水的方法 - Google Patents

Abstract

本发明属于海水淡化领域，涉及一种水电联产中海水淡化系统及利用该系统淡化海水的方法。本发明的海水淡化系统包括：汽轮机，用于向热泵提供作为驱动热源的汽轮机抽汽；发电机组凝汽器，用于向热泵提供凝汽器循环水；热泵，由汽轮机抽汽驱动以吸收凝汽器循环水热量并将热量传递给物料海水；和海水淡化单元，接收由热泵预热的物料海水并进行海水淡化。本发明的海水淡化系统和淡化海水的方法减少了高温高压蒸汽的消耗量，减少能源浪费和环境污染。

Description

一种水电联产中海水淡化系统及淡化海水的方法

技术领域

本发明属于海水淡化领域，涉及一种水电联产中海水淡化系统及利用该系统淡化海水的方法。

背景技术

海水淡化，又称海水脱盐，是分离海水中盐和水的技术和过程。

海水淡化技术的发展与工业应用，已有半个世纪的历史，在此期间形成了以多级闪蒸、反渗透和多效蒸发为主要代表的工业技术。从地区上来讲，中东海湾国家仍将以多级闪蒸为首选，因为它具有大型化和超大型化(单台设备产水量目前已高达日产淡水4～5万吨)、适应于污染重的海湾水以及预处理费用低的优势；然而在中东以外地区将以反渗透或膜法为首选。

从电力行业的实际应用考虑，热法海水淡化具有良好的发展前景，特别是近年来，低温多效技术仍在不断发展和完善，技术经济性不断提高，尤其是对水电联产的大型海水淡化装置而言，具有独特的优势和特色。

低温多效技术是利用废热或电厂、化工厂低品质蒸汽，在串联的一系列水平管降膜蒸发器内，以较低的温度(低于70℃)将海水蒸馏，用一定量的蒸汽输入通过多次的蒸发和冷凝，从而得到多倍于输入蒸汽量的蒸馏水的淡化过程。每个蒸发器又称为“效”。该技术产品水水质高，淡化后的水质可以达到含盐量小于10mg/L。

目前，在水电联产的设计优化、低温多效装置大型化、提高低温多效系统经济性和新材料使用等多方面还存在很大空间。如图1所示，国内水电联产的低温多效海水淡化系统一般采用高温高压(例如压力为0.55MPa，温度为320℃)蒸汽作为热源，在提高了造水比的同时削弱了发电能力，成本较高。与此同时，汽轮机排汽作为火力发电厂凝汽器工作，凝汽器循环水在凝汽器和冷却塔之间形成回路，循环水热量一般通过冷却塔排入大气，造成了能源的浪费，同时大量循环水蒸发也造成了水资源的浪费。

发明内容

本发明的一个目的是提供一种水电联产中海水淡化系统，吸收发电厂凝汽器循环水热量，降低物料海水过冷度，提高淡水产量和系统的经济性。

本发明的海水淡化系统包括：

汽轮机，用于向热泵提供作为驱动热源的汽轮机抽汽；

发电机组凝汽器，用于向热泵提供凝汽器循环水；

热泵，由汽轮机抽汽驱动以吸收凝汽器循环水热量并将热量传递给物料海水；和

海水淡化单元，接收由热泵预热的物料海水并进行海水淡化。

优选地，所述热泵为吸收式热泵，更优选为溴化锂吸收式热泵，数量为1～20台。当热泵的数量≥2时，热泵之间为并联连接，即凝汽器循环水分别进入多台热泵对进入各热泵的海水进行预热，预热的海水汇总后进入海水淡化单元，以满足多效蒸发器需要的海水量。

本发明的第二个目的是提供一种利用本发明的海水淡化系统淡化海水的方法，包括利用发电机组凝汽器循环水余热对物料海水进行预热。所述方法包括以下步骤：

(1)以高温高压蒸汽作为驱动热源驱动热泵回收进入热泵的凝汽器循环水的热量；

(2)物料海水进入热泵，吸收凝汽器循环水热量和高温高压蒸汽的热量；

(3)物料海水经过热泵预热后，进入海水淡化单元进行海水淡化。

优选地，所述热泵为吸收式热泵，更优选为溴化锂吸收式热泵，数量为1～20台；当热泵的数量≥2时，热泵之间为并联连接，即凝汽器循环水分别进入多台热泵对进入各热泵的海水进行预热，预热的海水汇总后进入海水淡化单元，以满足多效蒸发器需要的海水量。

优选地，所述高温高压热源为汽轮机抽汽。

本发明中，所有的海水淡化单元是本领域已知的海水淡化设备，包括喷淋装置、多效蒸发器、淡水回收管、盐水回收管等。

本发明中所使用的溴化锂吸收式热泵为现有技术，其工作原理如图3所示。该溴化锂吸收式热泵是利用低温水为热源，溴化锂溶液为吸收剂，在驱动热源的作用下将低温热源中的热量提取出来，并连同所消耗的高品质能一起转移到高温热源，进而得到较高品质的热媒。

本发明的海水淡化系统及海水淡化方法中，从发电厂凝汽器出来的凝汽器循环水一部分进入热泵，热泵以汽轮机抽汽为驱动热源，回收这些循环水的热量，凝汽器循环水温度降低，重新进入发电机组凝汽器循环使用。另一部分从凝汽器出来的循环水返回至冷却塔，经冷凝后再返回至凝汽器，与流经热泵的循环水一起在凝汽器中被加热，而后再分别进入热泵或返回冷却塔。物料海水通过物料海水管进入热泵，被热泵预热，预热后的物料海水流入喷淋装置，通过各效蒸发器蒸发，得到蒸发冷凝淡水。

本发明从节约能源和资源的角度出发，优化系统流程，通过热泵回收利用凝汽器循环水余热，作为低温多效海水淡化系统物料海水的预热热源，减少了高温高压蒸汽的消耗量，减少能源浪费和环境污染。

附图说明

图1为现有技术中的水电联产系统示意图；

图2为本发明的海水淡化系统示意图；

图3为吸收式热泵原理图。

具体实施方式

现结合附图和具体实施方式说明本发明，但本发明不限于本具体实施方式。

如图2所示，水电联产的海水淡化系统包括发电机组凝汽器1、汽轮机2、热泵3和海水淡化单元，海水淡化单元包括喷淋装置4和蒸发器5。从发电机组凝汽器1中出来的一部分凝汽器循环水进入热泵3中，汽轮机2向热泵3提供汽轮机抽汽，以驱动热泵3吸收循环水热量，预热进入热泵3中的物料海水。预热后的物料海水进入海水淡化单元进行海水淡化。其中，热泵3为溴化锂吸收式热泵。本发明中，从凝汽器1中出来的循环水一部分进入热泵3完成本发明；另一部分循环水返回电厂冷却塔冷却，再返回至凝汽器，与流经热泵3的循环水一起在凝汽器中被加热，而后再分别进入热泵3或返回冷却塔，反复使用。汽轮机2还向凝汽器1提供驱动热源，驱动凝汽器1运作。

进行海水淡化时，从汽轮机2引入高压蒸汽(0.5MPa)为驱动热源，高压蒸汽经过蒸汽管进入热泵3，驱使热泵3进行工作，吸收进入热泵3的凝汽器循环水热量；凝汽器循环水从进入热泵3时的40℃变成流出热泵3时的30℃，温度降低，然后回到凝汽器1循环利用。热泵驱动蒸汽在热泵3中冷凝后排出。物料海水进入热泵3，热泵3将吸收的驱动蒸汽和凝汽器循环水的热量传递给物料海水，对物料海水进行预热。预热后的物料海水进入相应的喷淋装置4，进入蒸发器5中进行海水淡化，生成淡水。

热泵2的工作原理如图3所示。该溴化锂吸收式热泵是利用低温水为热源，溴化锂溶液为吸收剂，在驱动热源的作用下将低温热源中的热量提取出来，并连同所消耗的高品质能一起转移到高温热源，进而得到较高品质的热媒。

本领域技术人员可知，本发明中可以使用1～20台热泵，以满足海水淡化单元中多效蒸发器需要的物料海水量。当使用的热泵数量≥2时，热泵之间为并联连接，即凝汽器循环水分别进入多台热泵对进入各热泵的物料海水进行预热，预热的海水汇总后进入海水淡化单元进行海水淡化。

实施例：

低温多效海水淡化项目：淡水预计产量25000t/d，蒸发器总效数为9效；

汽轮机抽汽参数：流量约42.2t/h，压力0.55MPa，温度320℃，比焓3105kJ/kg；物料海水参数：3440t/h，温度30℃，盐度35.6g/kg。

海水淡化系统的设置如上所述。

从汽轮机组引入高压蒸汽10t/h(压力0.5MPa，温度320℃)为驱动热源，驱使热泵进行工作，将凝汽器循环水从流入热泵时约40℃在热泵中冷凝至流出热泵时的大约30℃。

热泵将驱动蒸汽和流量约500t/h凝汽器循环水余热传递给物料海水对物料海水进行预热，其中物料海水流量3440t/h，流入热泵时的温度为30℃。

预热后的物料海水进入9效蒸发器的喷淋装置，均匀地喷洒到海水淡化蒸发器换热管束上；物料海水通过低温多效的方式蒸发，最后产生淡水。

与未使用热泵前相比，节约高品质蒸汽(压力0.55MPa，温度320℃)8％左右，造水比从15提高到16.5，降低了造水成本；同时一部分凝汽器循环余热得到充分利用，减少了能源浪费和环境污染。

Claims (8)

1.一种水电联产中海水淡化系统，其特征在于，包括：

汽轮机，用于向热泵提供作为驱动热源的汽轮机抽汽；

发电机组凝汽器，用于向热泵提供凝汽器循环水；

热泵，由汽轮机抽汽驱动以吸收凝汽器循环水热量并将热量传递给物料海水；和

海水淡化单元，接收由热泵预热的物料海水并进行海水淡化。

2.根据权利要求1所述的海水淡化系统，其特征在于，所述热泵为吸收式热泵，数量为1～20台。

3.根据权利要求2所述的海水淡化系统，其特征在于，当所述热泵的数量≥2时，热泵之间为并联连接。

4.根据权利要求1～3任意一项所述的海水淡化系统，其特征在于，所述海水淡化单元包括海水喷淋装置和多效蒸发器。

5.一种利用权利要求1～4任意一项的海水淡化系统淡化海水的方法，包括步骤：

(1)以高温高压蒸汽作为驱动热源驱动热泵回收进入热泵的凝汽器循环水的热量；

(2)物料海水进入热泵，吸收凝汽器循环水热量和高温高压蒸汽的热量；

(3)物料海水经过热泵预热后，进入海水淡化单元进行海水淡化。

6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述热泵为吸收式热泵，数量为1～20台。

7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，当所述热泵的数量≥2时，热泵之间为并联连接。

8.根据权利要求5～7任意一项所述的方法，其特征在于，所述高温高压蒸汽为汽轮机抽汽。

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