CN104944485A - 一种蒸馏法海水淡化系统及其淡化方法 - Google Patents

一种蒸馏法海水淡化系统及其淡化方法 Download PDF

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Abstract

本发明提供一种蒸馏法海水淡化系统,较好地降低了设备投资,提高运行效率,节约能耗,降低了工质运行侧结垢、腐蚀,同时减少了设备故障率,解决了系统使用效果差及寿命短的问题,其包括工质循环系统和海水蒸发冷却系统,所述工质循环系统包括加压泵,所述加压泵通过喷射器连接蒸发器,所述蒸发器通过汽水换热器连接所述加压泵,所述汽水换热器连接所述喷射器,形成工质循环系统,所述海水蒸发冷却系统包括海水泵,所述海水泵通过热交换器连接所述蒸发器,所述蒸发器连接所述汽水换热器,所述汽水换热器通过热交换器连接淡水箱,本发明同时提供了一种蒸馏法海水淡化方法。

Description

一种蒸馏法海水淡化系统及其淡化方法
技术领域
[0001] 本发明涉及环境处理的技术领域,特别涉及一种蒸馏法海水淡化系统及其淡化方法。
背景技术
[0002]目前蒸馏法海水淡化工艺主要有蒸汽压缩蒸馏法、多级闪蒸蒸馏法、低温多效蒸馏法。蒸汽压缩海水淡化是将经过预热的海水,送入蒸发器并在蒸发器内部分蒸发,所产生的蒸汽经压缩机压缩提高压力后引入到蒸发器的加热侧,蒸汽冷凝后作为产品水引出。多级闪蒸海水淡化是将经过加热的海水,依次在多个压力逐渐降低的闪蒸室中进行蒸发,将蒸汽冷凝而得到淡水。多效蒸发海水淡化是让加热后的海水,在多个串联的蒸发器中蒸发,前一个蒸发器蒸发出来的蒸汽作为下一个蒸发器的热源,并冷凝成为淡水。前一种在蒸发器内蒸发的蒸汽在进入压缩机前必须进行过热处理,压缩机容易产生故障、设备投资大、电耗高;后两种需要在一定的真空度下运行,工艺复杂,设备庞大,蒸汽消耗比较多。上述方法设备容易结垢、腐蚀,影响设备的使用效果及寿命,经济性比较差。
发明内容
[0003] 针对现有的上述问题,本发明提供一种蒸馏法海水淡化系统,较好地降低了设备投资,提高运行效率,节约能耗,降低了工质运行侧结垢、腐蚀,同时减少了设备故障率,解决了系统使用效果差及寿命短的问题,本发明同时提供了一种蒸馏法海水淡化方法。
[0004] 本发明的技术方案如下:
一种蒸馏法海水淡化系统,其包括工质循环系统和海水蒸发冷却系统,所述工质循环系统包括加压泵,所述加压泵通过喷射器连接蒸发器,所述蒸发器通过汽水换热器连接所述加压泵,所述汽水换热器连接所述喷射器,形成工质循环系统,所述海水蒸发冷却系统包括海水泵,所述海水泵通过热交换器连接所述蒸发器,所述蒸发器连接所述汽水换热器,所述汽水换热器通过热交换器连接淡水箱。
[0005] 其进一步特征在于:所述蒸发器通过凝液箱连接所述加压泵,所述凝水箱通过节流阀连接所述汽水换热器;所述加压泵通过辅助加热器连接所述喷射器。
[0006] 一种蒸馏法海水淡化方法,其特征在于:其包括以下步骤:
(I )、加压泵将工质液体进行加压并送入喷射器中;
(2)、工质通过喷射器进入蒸发器中;同时海水通过热交换器预热后,进入蒸发器中,在蒸发器内海水与工质进行间接热交换,海水吸收工质热量后蒸发,水变成蒸汽从海水中分离出来进入汽水换热器中,海水被浓缩,同时工质在蒸发器中释放热量后部分或全部进入汽水换热器中与海水蒸发后产生的淡水蒸汽进行热交换,部分工质液体吸收了热量产生的蒸汽被吸入喷射器中,凝液箱的工质液体或者是汽水换热器中的工质液体被加压泵加压进入喷射器中与从汽水换热器7中吸入的工质蒸汽混合后通过喷射器进入蒸发器中,形成工质循环; (3)、海水分离出来的淡水蒸汽在汽水换热器中与工质液体进行热交换后凝结形成的淡水进入热交换器中,与海水泵压入的海水进行热交换,完成了海水分离、浓缩和海水的预热,形成热量的循环传输。
[0007] 其进一步特征在于:步骤(I)中,工质液体通过加压泵加压后通过辅助加热器加热后进入喷射器中。
[0008] 本发明的上述系统中,由于采用了工质循环系统和海水蒸发冷却系统,工质液体通过工质循环提供高温工质蒸汽,高温工质蒸汽使海水蒸发冷却系统中的水在蒸发器中实现蒸发,蒸发后形成的蒸汽在汽水换热器中把热量传递给工质液体,使得工质液体升温,升温后的工质液体进入喷射器中,实现了热量的循环利用,自身凝结成液体后形成淡水,实现了海水的分离,同时海水在热交换器中对进行预热,实现了热量的循环传输,可以提高运行效率,节约能耗,同时由于采用清洁工质的单独循环传输,降低了工质运行侧结垢、腐蚀,同时减少了设备故障率,提高了系统使用效果及使用寿命。
附图说明
[0009] 图1为本发明实施例一蒸馏法海水淡化系统示意图;
图2为本发明实施例二蒸馏法海水淡化系统示意图。
具体实施方式
[0010] 见图1,实施例一,
一种蒸馏法海水淡化系统,其包括工质循环系统I和海水蒸发冷却系统2,工质循环系统I包括加压泵3,加压泵3通过辅助加热器4连接喷射器5,喷射器5连接蒸发器6,蒸发器6通过节流阀13连接汽水换热器7,汽水换热器7分别连接加压泵3和喷射器5,形成工质循环系统,海水蒸发冷却系统2包括海水泵8,海水泵8连接海水箱9,海水泵8通过热交换器10连接蒸发器6,蒸发器6连接汽水换热器7,汽水换热器7通过热交换器10连接淡水箱11。
[0011] 本发明蒸馏法海水淡化系统中:
蒸发器6是海水吸热蒸发装置:海水吸收工质热量蒸发产生水蒸汽,工质放出热量冷凝。蒸发器6海水进口通过管道与热交换器10海水出口连接,水蒸汽出口通过管道与汽水换热器7蒸汽进口连接,海水浓缩液出口通过管道排出,工质蒸气进口通过管道与喷射器5出口连接,工质冷凝液出口通过管道与节流阀13进口连接;
喷射器5具有抽吸汽水换热器内蒸汽并提升其压力及温度、维持汽水换热器内压力的功能:喷射器5进口通过管道与辅助加热器4出口连接,出口通过管道与蒸发器6工质蒸气进口连接,吸入口通过管道与汽水换热器7蒸汽出口连接;
节流阀13是工质节流装置:节流阀13进口通过管道与蒸发器6工质冷凝液出口,出口通过管道与汽水换热器7工质进口连接;
汽水换热器7是工质与水蒸气热交换装置:工质吸热蒸发,海水蒸气放热冷凝。汽水换热器7工质进口通过管道与节流阀13出口连接,工质出口通过管道与喷射器5吸入口连接,蒸汽进口与蒸发器6海水蒸汽出口连接,凝水出口与热交换器10淡水进口连接;
辅助加热器5是海水淡化新工艺及装置的辅助加热设备。辅助加热器5进口通过管道与加压泵8出口连接,出口通过管道与喷射器2进口连接;
热交换器10是淡水与海水热交换装置:淡水放热温度下降,海水吸热温度上升。热交换器10海水进口通过管道与海水泵8出口连接,海水出口通过管道与蒸发器6海水进口连接,淡水进口通过管道与汽水换热器7凝水出口连接,淡水出口通过管道与淡水箱11进口连接;
加压泵3为工质循环提供动力:加压泵3进口通过管道与汽水换热器7出口连接,出口通过管道与辅助加热器4进口连接;
海水箱9是存放海水的容器:海水箱9出口通过管道与海水泵8进口连接,其进口与外部装置连接;
海水泵8为海水流动提供动力:海水泵10进口通过管道与海水箱9出口连接,出口通过管道与热交换器6海水进口连接;
淡水箱11是存放从热交换器10排出的淡水容器:淡水箱11进口通过管道与热交换器10淡水出口连接,出口通过管道与外部装置连接。
[0012] 见图2,实施例二,
一种蒸馏法海水淡化系统,其包括工质循环系统I和海水蒸发冷却系统2,工质循环系统I包括加压泵2,加压泵3通过辅助加热器4连接喷射器5,喷射器5连接蒸发器6,蒸发器6通过凝液箱12连接加压泵3,凝水箱12通过节流阀13连接汽水换热器7,汽水换热器7连接喷射器5,形成工质循环系统,海水蒸发冷却系统2包括海水泵8,海水泵8连接海水箱9,海水泵9通过热交换器10连接蒸发器6,蒸发器6连接汽水换热器7,汽水换热器7通过热交换器10连接淡水箱11。
[0013] 本发明蒸馏法海水淡化系统中:
蒸发器6是海水吸热蒸发装置:海水吸收工质热量蒸发产生水蒸汽,工质放出热量冷凝。蒸发器6海水进口通过管道与热交换器10海水出口连接,水蒸汽出口通过管道与汽水换热器7蒸汽进口连接,海水浓缩液出口通过管道排出,工质蒸气进口通过管道与喷射器5出口连接,工质冷凝液出口通过管道分别与凝液箱12进口、节流阀13进口连接;
喷射器5具有抽吸汽水换热器内蒸汽并提升其压力及温度、维持汽水换热器内压力的功能:喷射器5进口通过管道与辅助加热器4出口连接,出口通过管道与蒸发器6工质蒸气进口连接,吸入口通过管道与汽水换热器7蒸汽出口连接;
节流阀13是工质节流装置:节流阀13进口通过管道分别与蒸发器6工质冷凝液出口、凝液箱12进口连接,出口通过管道与汽水换热器7工质进口连接;
汽水换热器7是工质与海水蒸气热交换装置:工质吸热蒸发,海水蒸气放热冷凝。汽水换热器7工质进口通过管道与节流阀13出口连接,工质出口通过管道与喷射器5吸入口连接,蒸汽进口与蒸发器6海水蒸汽出口连接,凝水出口与热交换器10淡水进口连接;
辅助加热器5是海水淡化新工艺及装置的辅助加热设备。辅助加热器5进口通过管道与加压泵8出口连接,出口通过管道与喷射器2进口连接;
热交换器10是淡水与海水热交换装置:淡水放热温度下降,海水吸热温度上升。热交换器10海水进口通过管道与海水泵8出口连接,海水出口通过管道与蒸发器6海水进口连接,淡水进口通过管道与汽水换热器7凝水出口连接,淡水出口通过管道与淡水箱11进口连接; 凝液箱12是存放从蒸发器6排出的工质液体容器:凝液箱12进口通过管道分别与蒸发器6工质冷凝液出口、节流阀13进口连接,出口通过管道与与加压泵3进口连接;
加压泵3为工质循环提供动力:加压泵3进口通过管道与凝液箱12出口连接,出口通过管道与辅助加热器4进口连接;
海水箱9是存放海水的容器:海水箱9出口通过管道与海水泵8进口连接,其进口与外部装置连接;
海水泵8为海水流动提供动力:海水泵10进口通过管道与海水箱9出口连接,出口通过管道与热交换器6海水进口连接;
淡水箱11是存放从热交换器10排出的淡水容器:淡水箱11进口通过管道与热交换器10淡水出口连接,出口通过管道与外部装置连接。
[0014] 上述实施例中,喷射器5包括喷嘴、混合室和扩压器。
[0015] 一种蒸馏法海水淡化方法,其包括以下步骤:
(1)、加压泵3将工质液体加压后通过辅助加热器4加热后进入喷射器中;
(2)、工质通过喷射器5进入蒸发器6中;同时海水通过热交换器10预热后,进入蒸发器6中,在蒸发器6内海水与工质进行间接热交换,海水吸收工质热量后蒸发,水变成蒸汽从海水中分离出来进入汽水换热器3中,海水被浓缩,同时工质在蒸发器6中释放热量后部分或全部进入汽水换热器7中与海水蒸发后产生的淡水蒸汽进行热交换,部分工质液体吸收了热量产生的蒸汽被吸入喷射器5中,凝液箱12的工质液体或者是汽水换热器中的工质液体被加压泵3加压进入喷射器5中与从汽水换热器7中吸入的工质蒸汽混合后通过喷射器5进入蒸发器6中,形成工质循环;
(3)、海水分离出来的淡水蒸汽在汽水换热器7中与工质液体进行热交换后凝结形成的淡水进入热交换器10中,与海水泵压入的海水进行热交换,完成了海水分离、浓缩和预热,形成热量的循环传输。
[0016] 工质循环系统的任务就是从海水蒸汽中吸收热量,然后再将这些热量传递给海水使其蒸发,完成热能的循环利用。根据热量传导原理,工质的温度必须低于海水蒸汽温度,工质才能从海水蒸汽中吸收热量。采用喷射器的喷嘴对工质进行喷射,抽吸汽水换热器内的工质蒸汽,维持汽水换热器内的工质温度低于海水蒸汽的温度,使汽水换热器内的工质能吸收海水热量蒸发。然后抽吸工质蒸汽与喷射工质在喷射器内混合,其后被压缩升压升温进入蒸发器。在蒸发器内,工质加热海水,放出热量后凝结为液体。从蒸发器出来的工质液体分成两部分,一部分节流后进入汽水换热器,吸收热量蒸发后进入喷射器,另一部分由加压泵加压后进入喷射器喷嘴进行喷射,两部分再一次混合升压升温。至此,工质完成了一个封闭循环。
[0017] 海水蒸发冷却系统的任务是使海水吸收热量进行蒸发,然后再将蒸气进行冷却成为淡水,完成海水的淡化。海水的蒸发主要靠蒸发器来完成,在蒸发器内海水与工质进行间接热交换,吸收工质热量后蒸发,水就从海水中分离出来,海水被浓缩。然后排出浓缩的海水,水蒸汽则进入汽水换热器进行冷却。在汽水换热器内,从海水中分离出来的水蒸汽仍与工质进行间接热交换,将热量传给工质,放出热量后凝结成液体,至此,完成了海水淡化的主要过程。
[0018] 上述海水蒸发所需要的热量主要取自于海水本身。海水在一定的压力下进行蒸发,蒸发后的蒸汽通过汽水换热器将热量传递给循环工质,然后循环工质通过蒸发器再将热量传递给海水,海水吸收热量后再一次蒸发,完成了热量的传输循环。由于海水浓缩处理装置在运行过程中会有热量损失,因此,在本发明中设有辅助加热器,对系统进行加热,可以补充损失的热量。
[0019] 下面再根据附图来说明本发明蒸馏法海水淡化系统及其淡化方法的工作原理:
1.工质循环系统:
首先加压泵3抽取凝液箱12内的工质液体并对其进行加压,提高工质的压力。升压后的工质进入辅助加热器4进行加热,加热升温后进入喷射器5的喷嘴,在喷嘴动能迅速增加,并在喷嘴出口处达到很高速度,压力下降。由于高速气流的引射作用,因而吸引了与喷射器5相连接的汽水换热器7的蒸汽,相应维持了汽水换热器7内工质侧的饱和压力小于海水侧的饱和压力,保证工质的温度始终小于海水蒸汽的温度,工质能吸收海水蒸汽热量蒸发。被吸引的工质蒸汽与喷嘴出口工质进入喷射器2扩压器内进行充分混合,然后一起被压缩升压升温进入蒸发器6。在蒸发器6内,工质蒸汽间接加热海水,自身放出热量后凝结为液体。从蒸发器6出来的工质液体分成两部分,一部分通过节流阀13节流后进入汽水换热器7,吸收海水蒸气热量,蒸发后进入喷射器5 ;另一部分进入凝液箱12经由加压泵3加压,加压后通过辅助加热器4加热后进入喷射器5,至此,工质完成了一个封闭循环过程。
[0020] 2.海水蒸发冷却系统:
海水首先进入海水箱9,接着海水泵8抽取海水箱9内的海水,并将海水送入热交换器10预热。在热交换器10内,海水与从汽水换热器7过来的淡水进行换热,海水吸热温度上升,然后进入蒸发器6。在蒸发器6内海水与工质进行间接热交换,海水吸收工质热量后蒸发,淡水从海水中分离出来,海水被浓缩。在蒸发器6中生成的水蒸汽随后进入汽水换热器7,与工质进行间接热交换,将热量传给工质,自身冷凝为冷凝水。然后冷凝水进入热交换器10,与海水进行间接热交换,放出热量温度下降,其后进入淡水箱11,最后排出使用。
[0021] 在蒸发器6中被浓缩的海水,通过管道排出进行进一步处理。
[0022] 本发明的有效效果是:
本发明使用洁净工质单独循环,提高设备运行效率,延长设备使用寿命。能充分利用海水热量,减少外界热量输入,节省能耗。

Claims (5)

1.一种蒸馏法海水淡化系统,其特征在于:其包括工质循环系统和海水蒸发冷却系统,所述工质循环系统包括加压泵,所述加压泵通过喷射器连接蒸发器,所述蒸发器通过汽水换热器连接所述加压泵,所述汽水换热器连接所述喷射器,形成工质循环系统,所述海水蒸发冷却系统包括海水泵,所述海水泵通过热交换器连接所述蒸发器,所述蒸发器连接所述汽水换热器,所述汽水换热器通过热交换器连接淡水箱。
2.根据权利要求1所述的一种蒸馏法海水淡化系统,其特征在于:所述蒸发器通过凝液箱连接所述加压泵,所述凝水箱通过节流阀连接所述汽水换热器。
3.根据权利要求1或者2所述的一种蒸馏法海水淡化系统,其特征在于:所述加压泵通过辅助加热器连接所述喷射器。
4.一种蒸馏法海水淡化方法,其特征在于:其包括以下步骤: (I )、加压泵将工质液体进行加压并送入喷射器中; (2)、工质通过喷射器进入蒸发器中;同时海水通过热交换器预热后,进入蒸发器中,在蒸发器内海水与工质进行间接热交换,海水吸收工质热量后蒸发,水变成蒸汽从海水中分离出来进入汽水换热器中,海水被浓缩,同时工质在蒸发器中释放热量后部分或全部进入汽水换热器中与海水蒸发后产生的淡水蒸汽进行热交换,部分工质液体吸收了热量产生的蒸汽被吸入喷射器中,凝液箱的工质液体或者是汽水换热器中的工质液体被加压泵加压进入喷射器中与从汽水换热器7中吸入的工质蒸汽混合后通过喷射器进入蒸发器中,形成工质循环; (3)、海水分离出来的淡水蒸汽在汽水换热器中与工质液体进行热交换后凝结形成的淡水进入热交换器中,与海水泵压入的海水进行热交换,完成了海水分离、浓缩和海水的预热,形成热量的循环传输。
5.根据权利要求4所述的一种蒸馏法海水淡化方法,其进一步特征在于:步骤(I)中,工质液体通过加压泵加压后通过辅助加热器加热后进入喷射器中。
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