CN103073079B - 一种低温多效蒸馏海水淡化系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及海水淡化技术领域，特别涉及一种低温多效蒸馏海水淡化系统，用于提高海水浓缩率。本发明公开的低温多效蒸馏海水淡化系统包括：具有逆流序列和顺流序列的多个串联的蒸发组，与逆流序列中运行温度最低的蒸发组连通的冷凝器，与冷凝器连通的海水进料管路，与顺流序列中运行温度最高的蒸发组连通的蒸汽进料管路；以及设置于组间海水管路上的组间水泵。在本发明中，将多个串联的蒸发组分为逆流序列和顺流序列，原料海水按照逆流序列的顺序逐级进入逆流序列中运行温度逐渐升高的各个蒸发组蒸发浓缩，经蒸发浓缩后的浓海水按照顺流序列的顺序逐级进入顺流序列中运行温度逐渐降低的各个蒸发组进一步蒸发浓缩，从而提高了海水浓缩率。

Description

一种低温多效蒸馏海水淡化系统

技术领域

本发明涉及海水淡化技术领域，特别涉及一种低温多效蒸馏海水淡化系统。

背景技术

低温多效蒸馏海水淡化技术是指海水的最高蒸发温度低于70℃的多效蒸馏淡化技术,是将多个蒸发器串联起来，用一定量的蒸汽输入通过多次蒸发和冷凝，且前一效的蒸发器的蒸发温度大于后一效的蒸发器的蒸发温度，从而得到多倍于蒸汽量的蒸馏水的淡化过程。

现有的低温多效蒸馏海水淡化系统，在低温多效蒸馏过程中，浓缩后的海水直接排放会污染环境，因此，一般将浓缩后的海水供给盐场，进一步浓缩后制盐，海水浓缩率越高，相应的制盐成本越低；不过，采用现有的低温多效海水蒸馏淡化系统对海水进行淡化处理时，海水浓缩率较低，从而制盐成本降低较少。

发明内容

本发明的目的在于提供一种低温多效蒸馏海水淡化系统，用于提高海水浓缩率，降低后续制盐成本。

为了实现上述目的，本发明提供以下技术方案：

一种低温多效蒸馏海水淡化系统，包括：

具有逆流序列和顺流序列的多个串联的蒸发组，在所述逆流序列中，相邻的两个蒸发组通过组间海水管路连通，温度低的蒸发组排出的浓海水进入比该蒸发组温度高的上一个蒸发组；所述逆流序列中运行温度最高的蒸发组通过组间海水管路与所述顺流序列中运行温度最高的蒸发组连通，从所述逆流序列中运行温度最高的蒸发组排出的浓海水进入所述顺流序列中运行温度最高的蒸发组；在所述顺流序列中，相邻的两个蒸发组通过组间海水管路连通，温度高的蒸发组排出的浓海水进入比该蒸发组温度低的下一个蒸发组，所述顺流序列中运行温度最低的蒸发组排出的浓海水通过浓海水排放管路排出系统，各个蒸发组产生的产品水通过产品水排放管路排出系统；

冷凝器，所述冷凝器的原料海水出口与所述逆流序列中运行温度最低的蒸发组连通，所述冷凝器的蒸汽进口与所述多个串联的蒸发组中末端的蒸发组连通；

与所述冷凝器连通的海水进料管路；

与所述顺流序列中运行温度最高的蒸发组连通的蒸汽进料管路；

以及每一个组间海水管路设置有一个组间水泵。

优选地，每一个所述蒸发组包括至少一效蒸发器。

优选地，所述蒸发器为管壳式蒸发器。

进一步地，除所述顺流序列中运行温度最高的蒸发组的首效蒸发器，其余各效蒸发器分别对应一个产品水闪蒸罐，每一个所述产品水闪蒸罐进水口与对应的蒸发器产品水出口连通，每一个所述产品水闪蒸罐出汽口与对应的蒸发器进汽口连通，且所有产品水闪蒸罐通过产品水排放管路依次串联。

优选地，设置于所述产品水排放管路上的产品水泵，设置于所述浓海水排放管路上的浓海水泵。

进一步地，上述低温多效蒸馏海水淡化系统还包括：与所述顺流序列中运行温度最高的蒸发组的首效蒸发器冷凝水出口连通的冷凝水管路，以及设置于所述冷凝水管路上的冷凝水泵。

进一步地，上述低温多效蒸馏海水淡化系统还包括：设置于所述海水进料管路上的水-水换热器，且所述水-水换热器还与所述产品水排放管路或所述浓海水排放管路连通。

进一步地，上述低温多效蒸馏海水淡化系统还包括：与所述冷凝器出汽口连通，用于对进入所述冷凝器中的原料海水进行脱气的抽真空装置。

进一步地，上述低温多效蒸馏海水淡化系统还包括：设置于连通所述冷凝器原料海水出口和所述逆流序列中运行温度最低的蒸发组的管路上的辅助冷凝器，且所述辅助冷凝器还与所述多个串联的蒸发组中末端的蒸发组的蒸汽出口连通。

进一步地，上述低温多效蒸馏海水淡化系统还包括：设置于连通所述冷凝器的原料海水出口和所述逆流序列中运行温度最低的蒸发组的管路上的效间水泵。

进一步地，上述低温多效蒸馏海水淡化系统还包括：设置于所述蒸汽进料管路上的热泵，所述热泵的抽气口与所述冷凝器进汽口连通。

优选地，逆流序列中每两个蒸发组之间由顺流序列中一个或数个顺流蒸发组隔开。

本发明提供的低温多效蒸馏海水淡化系统，包括多个串联的蒸发组，其中一部分蒸发组属于逆流序列，另一部分蒸发组属于顺流序列，优选地，逆流序列中每两个蒸发组之间由顺流序列中一个或数个蒸发组隔开。使用时，原料蒸汽通过蒸汽进料管路进入顺流序列中运行温度最高的蒸发组的首效蒸发器中，与进入该蒸发器中海水换热，从首蒸发器排出的二次蒸汽进入下一效蒸发器，与进入该效蒸发器中的海水换热，产生的二次蒸汽进入下一效蒸发器中，依此类推；原料海水经冷凝器预热后进入逆流序列中运行温度最低的蒸发组，经蒸发和浓缩后产生的浓海水由组间水泵提升后进入逆流序列中比该蒸发组温度高的上一个蒸发组，依此类推，逆流序列中运行温度最高的蒸发组排出的浓海水通过组间水泵提升后进入顺流序列中运行温度最高的蒸发组，经蒸发和浓缩后产生的浓海水由组间水泵提升进入顺流序列中下一个蒸发组或通过浓海水排放管路直接排出系统。

在本发明中，将多个串联蒸发组分为顺流序列和逆流序列，原料海水按照逆流序列的顺序，逐级进入逆流序列中运行温度逐渐升高的各个蒸发组，经蒸发浓缩后的浓海水按照顺流序列的顺序，逐级进入顺流序列中运行温度逐渐降低的各个蒸发组蒸发浓缩，最后浓海水通过浓海水排放管路排出系统，从上述方案可知，原料海水先经逆流序列中运行温度逐渐升高的各个蒸发组蒸发浓缩，再经顺流序列中运行温度逐渐降低的各个蒸发组进一步蒸发浓缩，提高了海水浓缩率。此外，在本发明中，原料海水经逆流序列中温度逐渐升高的各个蒸发组提升温度，不需要海水预热器，从而可减少低温多效蒸馏海水淡化系统的制备成本。

附图说明

图1为本发明实施例提供的一种低温多效蒸馏海水淡化系统的结构示意图。

附图标记：

101～105：蒸发组；  1～7：1至7效蒸发器；  8：冷凝器；  9～14：闪蒸罐；

15：热泵；  16：效间水泵；  17～20：组间水泵；  21：浓海水泵；

22：产品水泵；  23：冷凝水泵；  24：蒸汽进料管路；

25：海水进料管路；  26：浓海水排放管路；  27：产品水排放管路；

28：冷凝水排放管路。

具体实施方式

现有的低温多效海水淡化系统在对海水进行淡化处理时，海水浓缩率较低，制盐成本降低较少。

有鉴于此，本发明提供了一种改进的技术方案，将低温多效海水淡化系统中多个串联的蒸发组分为逆流序列和顺流序列，原料海水按照逆流序列的顺序，逐级进入逆流序列中运行温度逐渐升高的各个蒸发组蒸发浓缩，经蒸发浓缩后的浓海水按照顺流序列的顺序，逐级进入顺流序列中运行温度逐渐降低的各个蒸发组进一步蒸发浓缩，从而提高了海水浓缩率。

为了使本领域技术人员更好的理解本发明的技术方案，下面结合说明书附图对本发明实施例进行详细的描述。

如图1所示，本发明实施例提供了一种低温多效蒸馏海水淡化系统，包括：

具有逆流序列和顺流序列的多个串联的蒸发组，在逆流序列中，相邻的两个蒸发组通过组间海水管路连通，温度低的蒸发组排出的浓海水进入比该蒸发组温度高的上一个蒸发组；逆流序列中运行温度最高的蒸发组通过组间海水管路与顺流序列中运行温度最高的蒸发组连通，从逆流序列中运行温度最高的蒸发组排出的浓海水进入顺流序列中运行温度最高的蒸发组；在顺流序列中，相邻的两个蒸发组通过组间海水管路连通，温度高的蒸发组排出的浓海水进入比该蒸发组温度低的下一个蒸发组，顺流序列中运行温度最低的蒸发组排出的浓海水通过浓海水排放管路26排出系统，各个蒸发组产生的产品水通过产品水排放管路27排出系统；

冷凝器8，冷凝器8的原料海水出口与逆流序列中运行温度最低的蒸发组连通，冷凝器8的蒸汽进口与所述多个串联的蒸发组中末端的蒸发组连通；

与冷凝器8连通的海水进料管路25；

与顺流序列中运行温度最高的蒸发组连通的蒸汽进料管路24；

以及每一个组间海水管路设置有一个组间水泵。

在本实施例中，以低温多效蒸馏海水淡化系统包括五个蒸发组为例，更加详细地说，本实施提供的一种低温多效蒸馏海水淡化系统，包括串联的蒸发组103、蒸发组102、蒸发组104、蒸发组101和蒸发组105，与蒸发组105的蒸汽出口连通的冷凝器8，且冷凝器8的原料海水进口与海水进料管路25连通，冷凝器8的原料海水出口与蒸发组101的海水进口连通，与蒸发组103连通的蒸汽进料管路24，以及设置于连通蒸发组101和蒸发组102的组间海水管路上的组间水泵17，设置于连通蒸发组102和蒸发组103的组间海水管路上的组间水泵18，设置于连通蒸发组103和蒸发组104的组间海水管路上的组间水泵19，设置于连通蒸发组104和蒸发组105的组间海水管路上的组间水泵20，以及与各个蒸发组的产品水出口连通产品水排放管路27，与蒸发组105连通浓海水排放管路26；其中，

多个串联的蒸发组分为逆流序列和顺流序列，其中，蒸发组101和蒸发组102属于逆流序列，蒸发组103、蒸发组104和蒸发组105属于顺流序列。在逆流序列中，蒸发组101为逆流序列中运行温度最低的蒸发组，与冷凝器8的原料海水进口连通，蒸发组102为逆流序列中运行温度最高的蒸发组；也就是说，在逆流序列中，蒸发组101和蒸发组102的运行温度逐渐升高。在顺流序列中，蒸发组103为顺流序列中运行温度最高的蒸发组，与蒸汽进料管路24连通，蒸发组105的运行温度最低。

使用本实施例提供的低温多效蒸馏海水淡化系统进行海水淡化处理时，原料海水经冷凝器8预热后进入逆流序列中运行温度最低的蒸发组101蒸发浓缩，排出的浓海水进入比蒸发组101温度高的蒸发组102中进一步蒸发浓缩，蒸发组102排出的浓海水进入顺流序列中运行温度最高的蒸发组103中蒸发浓缩，蒸发组103排出的浓海水蒸发组104蒸发浓缩，蒸发组104排出的浓海水蒸发组105蒸发浓缩，最后蒸发组105排出的浓海水通过浓海水排放管路26排出系统。

在本实施例中，将多个串联蒸发组分为顺流序列和逆流序列，原料海水按照逆流序列的顺序，逐级进入逆流序列中运行温度逐渐升高的各个蒸发组，经蒸发浓缩后的浓海水按照顺流序列的顺序，逐级进入顺流序列中运行温度逐渐降低的各个蒸发组蒸发浓缩，最后浓海水通过浓海水排放管路排出系统，从上述方案可知，原料海水先经逆流序列中运行温度逐渐升高的各个蒸发组蒸发浓缩，再经顺流序列中运行温度逐渐降低的各个蒸发组进一步蒸发浓缩，提高了海水浓缩率。此外，在本发明中，原料海水经逆流序列中温度逐渐升高的各个蒸发组提升温度，不需要海水预热器，从而可减少低温多效蒸馏海水淡化系统的制备成本。

优选地，每一个蒸发组包括至少一效蒸发器，海水或浓海水并行进入同一蒸发组中的各效蒸发器。如图1所示，在本实施例中，低温多效蒸馏海水淡化系统包括五个蒸发组，其中，蒸发组101包括两效串联的蒸发器5和蒸发器6，原料海水并行进入蒸发器5和蒸发器6中；蒸发组102包括两效串联的蒸发器2和蒸发器3，从蒸发组101排出的浓海水并行进入蒸发器2和蒸发器3中；蒸发组103包括一效蒸发器1；蒸发组104包括一效蒸发器4，蒸发组105包括一效蒸发器7。

优选地，上述蒸发器1～7为管壳式蒸发器；原料海水或初步浓缩的海水从进水口进入蒸发器管壳内，原料蒸汽或二次蒸汽从蒸发器的进汽口进入蒸发器换热管束内，与进入蒸发器管壳内的原料海水或初步浓缩的海水进行换热，冷凝后形成产品水排出系统；浓缩后的海水进入下一效蒸发器或排出系统。

进一步地，除顺流序列中运行温度最高的蒸发组103的首效蒸发器1，其余各效蒸发器分别对应一个产品水闪蒸罐，每一个产品水闪蒸罐进水口与对应的蒸发器产品水出口连通，每一个产品水闪蒸罐出汽口与对应的蒸发器进汽口连通，且所有产品水闪蒸罐通过产品水排放管路27依次串联。继续参见如图1，在本实施例中，产品水闪蒸罐9与对应的蒸发器2连通，产品水闪蒸罐10与对应的蒸发器3连通，产品水闪蒸罐11与对应的蒸发器4连通，产品水闪蒸罐12与对应的蒸发器5连通，产品水闪蒸罐13与对应的蒸发器6连通，产品水闪蒸罐14与对应的蒸发器7连通；上述各个产品水闪蒸罐通过产品水排放管路27串联。最终所有的产品水汇集到闪蒸罐14后，由产品水泵22提升并作为产品水排出系统。

优选地，设置于产品水排放管路27上的产品水泵22，设置于浓海水排放管路26上的浓海水泵21。

如图1所示，因蒸发器1排出的冷凝水主要是外界提供蒸汽冷凝产物，其中可能含有其他物质，为了提高系统排出的产品水水质。进一步地，上述低温多效蒸馏海水淡化系统还包括：与顺流序列中运行温度最高的蒸发组103的首效蒸发器1冷凝水出口连通的冷凝水管路28，以及设置于冷凝水管路28上的冷凝水泵23。

为了提高原料海水的温度，进一步地，上述低温多效蒸馏海水淡化系统还包括：设置于海水进料管路25上的水-水换热器，且水-水换热器还与产品水排放管路27或浓海水排放管路26连通。

为了减小海水中气体对系统中各个管路及蒸发器的腐蚀，进一步地，上述低温多效蒸馏海水淡化系统还包括：与冷凝器8出汽口连通，用于对进入冷凝器8中的原料海水进行脱气的抽真空装置（图中未画出）。通过抽真空装置可去除原料海水中的氧气、二氧化碳等气体，也称为脱气，可以减少这些气体对低温多效海水淡化系统的腐蚀，延长低温多效蒸馏海水淡化系统的使用寿命。

对于原料海水进冷凝器8之前温度过高的情况，进一步地，上述低温多效蒸馏海水淡化系统还包括：设置于连通所述冷凝器原料海水出口和所述逆流序列中运行温度最低的蒸发组的管路上的辅助冷凝器，且所述辅助冷凝器还与多个串联的蒸发组中末端的蒸发组105蒸汽出口连通，即与多个串联的蒸发组中最后一个蒸发组的蒸汽出口连通，如此设置，可利用额外的冷却水吸收蒸发器7产生的多余的二次蒸汽热量，以控制冷凝器8排出的原料海水温度在合理水平。

为了使从冷凝器8排出的原料海水顺利进入蒸发组101中，进一步地，上述低温多效蒸馏海水淡化系统还包括：设置于连通冷凝器8的原料海水出口和逆流序列中运行温度最低的蒸发组101的管路上的效间水泵16。

当外界提供的蒸汽压力较高时，优选地，上述低温多效蒸馏海水淡化系统还包括：设置于蒸汽进料管路24上的热泵15，热泵15的抽气口与冷凝器8进汽口连通；较佳地，热泵15为热压缩喷射器。蒸汽通过热泵15，混合部分二次蒸汽后，进入蒸发器1，被冷凝后，由冷凝水泵23提升后排出。当外界提供的蒸汽压力较低，可以选择将热泵15的蒸汽吸入口安装在其他蒸发器上，吸收压力较高的二次蒸汽，以获得较高的喷射效率。

优选地，逆流序列中每两个蒸发组之间由顺流序列中一个或数个顺流蒸发组隔开。在本实施例中，逆流序列包括蒸发组101和蒸发组102，顺流序列包括蒸发组103、蒸发组104和蒸发组105，逆流序列中蒸发组101和蒸发组102由顺流序列中蒸发组104隔开。如此设置，可以使逆流序列中蒸发组101和蒸发组102有一个较大的温度差，从而提高海水浓缩率。

综上所述，在本发明中，将多个串联蒸发组分为顺流序列和逆流序列，原料海水按照逆流序列的顺序，逐级进入逆流序列中运行温度逐渐升高的各个蒸发组，经蒸发浓缩后的浓海水按照顺流序列的顺序，逐级进入顺流序列中运行温度逐渐降低的各个蒸发组蒸发浓缩，最后浓海水通过浓海水排放管路排出系统，从上述方案可知，原料海水先经逆流序列中运行温度逐渐升高的各个蒸发组蒸发浓缩，再经顺流序列中运行温度逐渐降低的各个蒸发组进一步蒸发浓缩，提高了海水浓缩率。此外，在本发明中，原料海水经逆流序列中温度逐渐升高的各个蒸发组提升温度，不需要海水预热器，从而可减少低温多效蒸馏海水淡化系统的制备成本。

显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (12)

1.一种低温多效蒸馏海水淡化系统，其特征在于，包括：

具有逆流序列和顺流序列的多个串联的蒸发组，在逆流序列中，相邻的两个蒸发组通过组间海水管路连通，温度低的蒸发组排出的浓海水进入比该蒸发组温度高的上一个蒸发组；逆流序列中运行温度最高的蒸发组通过组间海水管路与顺流序列中运行温度最高的蒸发组连通，从逆流序列中运行温度最高的蒸发组排出的浓海水进入顺流序列中运行温度最高的蒸发组；在顺流序列中，相邻的两个蒸发组通过组间海水管路连通，温度高的蒸发组排出的浓海水进入比该蒸发组温度低的下一个蒸发组，顺流序列中运行温度最低的蒸发组排出的浓海水通过浓海水排放管路排出系统，各个蒸发组产生的产品水通过产品水排放管路排出系统；

冷凝器，冷凝器的原料海水出口与逆流序列中运行温度最低的蒸发组连通，冷凝器的蒸汽进口与多个串联的蒸发组中末端的蒸发组连通；

与冷凝器连通的海水进料管路；

与顺流序列中运行温度最高的蒸发组连通的蒸汽进料管路；

以及每一个组间海水管路设置有一个组间水泵。

2.如权利要求1所述的低温多效蒸馏海水淡化系统，其特征在于，每一个蒸发组包括至少一效蒸发器。

3.如权利要求2所述的低温多效蒸馏海水淡化系统，其特征在于，蒸发器为管壳式蒸发器。

4.如权利要求3所述的低温多效蒸馏海水淡化系统，其特征在于，除顺流序列中运行温度最高的蒸发组的首效蒸发器，其余各效蒸发器分别对应一个产品水闪蒸罐，每一个产品水闪蒸罐进水口与对应的蒸发器产品水出口连通，每一个产品水闪蒸罐出汽口与对应的蒸发器进汽口连通，且所有产品水闪蒸罐通过产品水排放管路依次串联。

5.如权利要求4所述的低温多效蒸馏海水淡化系统，其特征在于，设置于产品水排放管路上的产品水泵，设置于浓海水排放管路上的浓海水泵。

6.如权利要求4所述的低温多效蒸馏海水淡化系统，其特征在于，还包括：与顺流序列中运行温度最高的蒸发组的首效蒸发器冷凝水出口连通的冷凝水管路，以及设置于冷凝水管路上的冷凝水泵。

7.如权利要求4所述的低温多效蒸馏海水淡化系统，其特征在于，还包括：设置于海水进料管路上的水-水换热器，且水-水换热器还与产品水排放管路或浓海水排放管路连通。

8.如权利要求1所述的低温多效蒸馏海水淡化系统，其特征在于，还包括：与冷凝器出汽口连通，用于对进入冷凝器中的原料海水进行脱气的抽真空装置。

9.如权利要求1所述的低温多效蒸馏海水淡化系统，其特征在于，还包括：设置于连通冷凝器原料海水出口和逆流序列中运行温度最低的蒸发组的管路上的辅助冷凝器，且辅助冷凝器还与多个串联的蒸发组中末端的蒸发组的蒸汽出口连通。

10.如权利要求1所述的低温多效蒸馏海水淡化系统，其特征在于，还包括：设置于连通冷凝器的原料海水出口和逆流序列中运行温度最低的蒸发组的管路上的效间水泵。

11.如权利要求1所述的低温多效蒸馏海水淡化系统，其特征在于，还包括：设置于蒸汽进料管路上的热泵，热泵的抽气口与冷凝器进汽口连通。

12.如权利要求1-11任一所述的低温多效蒸馏海水淡化系统，其特征在于，逆流序列中每两个蒸发组之间由顺流序列中一个或数个顺流蒸发组隔开。

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