CN102502902A - 火电厂多级闪蒸海水淡化新系统 - Google Patents

火电厂多级闪蒸海水淡化新系统 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种火电厂多级闪蒸海水淡化新系统，它由高温闪蒸室级组、低温闪蒸室级组、附加闪蒸室、压缩式热泵系统和火电厂热系统组成。本发明增加了低温闪蒸室级组与附加闪蒸室，闪蒸级数增多，淡水产量增大；同时高温产品有效热得到回收和利用，淡水产量进一步增大；热泵系统对火电厂热系统放出纯热量，使火电厂热经济性有所提高。故本发明具有闪蒸级数更多，淡水产量更大，淡水成本更低，系统能量综合利用更完善的特点，特别适合火电厂低成本大规模生产，可被广泛应用于海水淡化领域。

Description

火电厂多级闪蒸海水淡化新系统
技术领域
本发明属于海水淡化技术领域，特别是涉及一种火电厂多级闪蒸海水淡化新系统。
背景技术
海水淡化是解决淡水资源短缺问题的一条有效的战略途径，它不仅是某一国家或地区在某一时期的暂时性的局部问题，而且是世界范围内涉及人类生存和社会发展的长远而重大的问题。海水淡化的能耗主要是电和蒸汽，而火力发电厂能够提供大量的低品位蒸汽和廉价的电源，因此将海水淡化装置与火电发电厂结合进行电水联产，以提高淡水产量和降低淡水成本，逐渐成为世界各国近期的研究热点。目前全球海水淡化装置仍以多级闪蒸方法产水量最大，技术最成熟，运行安全性高，主要与火力发电厂联合建设，适合于大型和超大型淡化装置。现有的多级闪蒸海水淡化方法是将常温进料海水加热到一定温度后依次流经若干个压力逐渐降低的闪蒸室，逐级蒸发，逐渐降温，直到其温度接近天然海水温度，各级闪蒸室所产生的蒸汽被冷凝后作为产品排出。这种方法仍然存在能耗较高，海水淡化成本较高的缺点，主要发展趋势为提高装置单机造水能力，降低单位产品能耗，提高传热效率等方面。
发明内容
本发明的目的在于提供一种与现有的多级闪蒸海水淡化系统相比较，其闪蒸级数更多，淡水产量更大，淡水成本更低，系统能量综合利用更完善的火电厂多级闪蒸海水淡化新系统。
为实现上述发明目的，本发明的技术解决方案是：
本发明是一种火电厂多级闪蒸海水淡化新系统，它包括高温闪蒸室级组、低温闪蒸室级组、附加闪蒸室、压缩式热泵系统和火电厂热系统。所述的高温闪蒸室级组由多个相互连通、带有冷凝管和淡水槽及盐水槽的高温闪蒸室组成；所述的低温闪蒸室级组由多个相互连通、带有冷凝管和淡水槽及盐水槽的低温闪蒸室组成；所述的高温闪蒸室级组通过管道分别与低温闪蒸室级组和带有冷凝管和淡水槽及盐水槽的附加闪蒸室连接；所述的低温闪蒸室级组通过管道与压缩式热泵系统连接；所述的火电厂热系统的凝结水管道穿过压缩式热泵系统。
在高温闪蒸室级组中除末级高温闪蒸室以外的各级高温闪蒸室的淡水槽与高温淡水汇集管相连接，高温淡水汇集管与末级高温闪蒸室的盐水槽内布置的加热管道相连接；末级高温闪蒸室内设置了与进料海水管道相连接的附加冷凝管道。
所述的低温闪蒸室的冷凝管内冷却水温度低于常温；低温闪蒸室级组中末级低温闪蒸室的冷凝管与压缩式热泵系统中蒸发器的进料海水出口管道相连接，末级低温闪蒸室的浓海水排出管道与附加闪蒸室的冷凝管相连接。 
所述的附加闪蒸室的冷凝管与末级低温闪蒸室的浓海水排出管道相连接；附加闪蒸室的盐水槽与高温闪蒸室级组中末级高温闪蒸室的附加冷凝管道相连通。
新系统包括一海水泵，该海水泵的进料海水进口管道曲折或盘旋穿过压缩式热泵系统蒸发器后与低温闪蒸室级组中末级低温闪蒸室的冷凝管相连接。
所述的火电厂热系统的凝结水泵出口管道曲折或盘旋穿过压缩式热泵系统的冷凝器后与低压加热器相连接。
采用上述方案后，本发明在考虑淡水产量时与现有的多级闪蒸法相比，本发明增加了冷凝管内冷却水温度低于常温的低温闪蒸室级组，闪蒸级数增多，所得淡水产量增大；高温淡水汇集管内的高温淡水通过加热管道对末级高温闪蒸室内的盐水进行放热，一部分盐水闪蒸并在附加冷凝管道外凝结成淡水，淡水产量进一步增加；附加冷凝管内的受热海水进入附加闪蒸室内发生闪蒸并凝结成淡水，淡水产量进一步增加；因此总的淡水产量得到较大提高。
本发明在考虑淡水成本时运用系统热平衡分析可知，与现有的多级闪蒸法相比，末级低温闪蒸室的排放浓海水和进料海水之间的温差基本不发生变化，而排放的浓海水相对较少，故冷源损失也较少，热效率有所提高；高温淡水对末级高温闪蒸室内的盐水进行放热促使盐水闪蒸，部分产品有效热得到重新利用，热效率进一步提高；附加冷凝管内的海水带走高温淡水放热所得闪发蒸汽的汽化潜热并进入附加闪蒸室内发生闪蒸，这部分热量又一次得到重新利用，热效率进一步提高；因此新系统的热耗率大为降低。由于多个抽气器和压缩机需要消耗更多电能，电耗率有所增加，但热泵系统对火电厂热系统的凝结水放热，排挤了部分抽汽并返回汽轮机做功，火电厂热经济性有所提高，因此补偿了部分电能消耗。从经济角度看，火电厂有廉价的电源，因此总的淡水成本将有所降低。
本发明从系统能量综合利用来看，一是降低了浓海水的排放温度，减少了冷源损失；二是回收和利用了高温产品的余热，实现了重热利用；三是附加冷凝管内的海水带走重热利用的那部分热量并在附加闪蒸室内得到回收和利用，实现了再次重热利用；四是热泵系统的放热量得到了合理利用，提高了火电厂热经济性；因此新系统能量综合利用水平得到大幅度提高。
综上所述，本发明具有闪蒸级数更多，淡水产量更大，淡水成本更低，系统能量综合利用更完善的特点，是一种行之有效的火电厂多级闪蒸海水淡化新系统。
附图说明
图1是本发明的结构示意图。
图2是本发明的工作原理图。
具体实施方式
如图1所示，一种火电厂多级闪蒸海水淡化新系统，它包括高温闪蒸室级组10、低温闪蒸室级组20、附加闪蒸室3、压缩式热泵系统4、火电厂热系统5、海水泵6。
所述的高温闪蒸室级组10由多个相互连通的带有冷凝管11和淡水槽12及盐水槽13的高温闪蒸室1组成。
所述的低温闪蒸室级组20由多个相互连通、带有冷凝管21和淡水槽22及盐水槽23的低温闪蒸室2组成。
所述的高温闪蒸室级组10中除末级以外的各级高温闪蒸室1的淡水槽12与高温淡水汇集管14相连接，高温淡水汇集管14与末级高温闪蒸室1的盐水槽13内布置的加热管道15相连接。末级高温闪蒸室1内设置了附加冷凝管道16与进料海水管道H1相连接。
所述的低温闪蒸室级组20中末级低温闪蒸室2的冷凝管21与压缩式热泵系统4中蒸发器41的进料海水出口管道411相连接。末级低温闪蒸室2的浓海水排出管道24与附加闪蒸室3的冷凝管31相连接。 
所述的附加闪蒸室3的冷凝管31与末级低温闪蒸室2的浓海水排出管道24相连接。附加闪蒸室3的盐水槽33与高温闪蒸室级组10中末级高温闪蒸室1的附加冷凝管道16相连通。
所述的压缩式热泵系统4由蒸发器41、压缩机42、冷凝器43、节流阀44组成。进料海水进口管道H1曲折或盘旋穿过蒸发器41后与低温闪蒸室级组20中末级低温闪蒸室2的冷凝管21相连接。
所述的火电厂热系统5的凝结水泵51出口管道曲折或盘旋穿过热泵系统4的冷凝器43后与低压加热器52相连接。
所述的海水泵6的进料海水进口管道曲折或盘旋穿过压缩式热泵系统4蒸发器41后与低温闪蒸室级组20中末级低温闪蒸室2的冷凝管21相连接。
本发明的工作原理：
如图2所示，常温进料海水分成两路进入新系统。
一路进料海水H1经过压缩式热泵系统4的蒸发器 41放出热量变成低温海水，低温海水流经低温闪蒸室级组20并冷凝各级闪蒸室的蒸汽同时被预热成常温海水，该常温海水流经高温闪蒸室级组10并冷凝各级闪蒸室的蒸汽同时被预热成高温海水，该高温海水被低压抽汽加热达到最高盐水温度后，依次流经压力逐渐降低的高温闪蒸室1与低温闪蒸室2，逐级蒸发，逐渐降温，直到其温度接近于原低温海水，然后从低温浓海水H2排出管道24放出，该低温浓海水H2流经附加闪蒸室3的冷凝管31后排向外界。
另一路进料海水H3经过末级高温闪蒸室1的附加冷凝管道16，该海水冷凝了高温淡水放热所得的闪发蒸汽同时被预热升温，升温后的部分海水排向外界，部分海水送入附加闪蒸室3内进行闪发产生新蒸汽，剩余的浓海水H2再排向外界。
末级除外的各级高温闪蒸室1产生的蒸汽被冷凝后变成淡水汇集到高温淡水汇集管14，然后流经末级高温闪蒸室1的加热管道15对该闪蒸室内的海水进行加热，所得的闪发蒸汽被附加冷凝管道16冷凝成淡水；附加闪蒸室3内的新蒸汽被冷凝管31内的低温浓海水冷凝成淡水，上述两种淡化水H4与所有闪蒸室冷凝所得的淡化水H4汇集在一起后排出。
热泵系统4从蒸发器41吸取的热量和压缩机耗功所相当的那部分热量由冷凝器43排给火电厂热力系统5。
以上所述，仅为本发明较佳实施例而已，各管路的布置可有多种方式，故不能以此限定本发明实施的范围，即依本发明申请专利范围及说明书内容所作的等效变化与修饰，皆应仍属本发明专利涵盖的范围内。

Claims (6)

1.一种火电厂多级闪蒸海水淡化新系统，其特征在于：它包括高温闪蒸室级组、低温闪蒸室级组、附加闪蒸室、压缩式热泵系统和火电厂热系统；所述的高温闪蒸室级组由多个相互连通、带有冷凝管和淡水槽及盐水槽的高温闪蒸室组成；所述的低温闪蒸室级组由多个相互连通、带有冷凝管和淡水槽及盐水槽的低温闪蒸室组成；所述的高温闪蒸室级组通过管道分别与低温闪蒸室级组和带有冷凝管和淡水槽及盐水槽的附加闪蒸室连接；所述的低温闪蒸室级组通过管道与压缩式热泵系统连接；所述的火电厂热系统的凝结水管道穿过压缩式热泵系统。
2.根据权利要求1所述的火电厂多级闪蒸海水淡化新系统，其特征在于：在高温闪蒸室级组中除末级高温闪蒸室以外的各级高温闪蒸室的淡水槽与高温淡水汇集管相连接，高温淡水汇集管与末级高温闪蒸室的盐水槽内布置的加热管道相连接；末级高温闪蒸室内设置了与进料海水管道相连接的附加冷凝管道。
3.根据权利要求1所述的火电厂多级闪蒸海水淡化新系统，其特征在于：所述的低温闪蒸室的冷凝管内冷却水温度低于常温；低温闪蒸室级组中末级低温闪蒸室的冷凝管与压缩式热泵系统中蒸发器的进料海水出口管道相连接，末级低温闪蒸室的浓海水排出管道与附加闪蒸室的冷凝管相连接。
4.根据权利要求1所述的火电厂多级闪蒸海水淡化新系统，其特征在于：所述的附加闪蒸室的冷凝管与末级低温闪蒸室的浓海水排出管道相连接；附加闪蒸室的盐水槽与高温闪蒸室级组中末级高温闪蒸室的附加冷凝管道相连通。
5.根据权利要求1所述的火电厂多级闪蒸海水淡化新系统，其特征在于：它还包括一海水泵，该海水泵的进料海水进口管道曲折或盘旋穿过压缩式热泵系统蒸发器后与低温闪蒸室级组中末级低温闪蒸室的冷凝管相连接。
6.根据权利要求1所述的火电厂多级闪蒸海水淡化新系统，其特征在于：所述的火电厂热系统的凝结水泵出口管道曲折或盘旋穿过压缩式热泵系统的冷凝器后与低压加热器相连接。
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