CN105121355B - 多效浓度交换除垢系统 - Google Patents

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Abstract

多级热脱盐系统连同其相关的使用方法一起允许通过使两个相邻的物理脱盐级之间的过程的饱和级交替来对暴露于饱和盐水的子系统除垢。该脱盐系统设置有至少一个传送管道、至少一个泵和用于容许正通过较高级脱盐子系统和较低级脱盐子系统脱盐的盐水进行交换的阀。通过用较低盐浓度盐水代替较高盐浓度脱盐子系统中的饱和盐水，较高盐浓度脱盐子系统中的结垢减少，同时饱和负载作用在另一个脱盐子系统上。

Description

多效浓度交换除垢系统
技术领域
本发明提供了一种提高多效蒸发或闪蒸脱盐过程的可靠性的方法。更具体地，该方法定期交换以每种效果处理的盐水的浓度以使得在运行期间实现除垢。
背景技术
处理废盐水以减小体积变得日益重要，尤其对于采矿、油气和内陆脱盐系统而言。矿山会产生通常被筑塘的尾矿水。油气开采操作会在油气储层内或在处理期间产生盐水。脱盐越来越多地用于两种行业中，因为规章要求处理受损的水。脱盐还在沿海地区用来由海水产生淡水，其中更多的废盐水返回海洋。内陆淡盐水可被脱盐；然而，常常没有方便的处理废盐水的方式。
常见的废盐水管理选择包括向下水道或环境排出、筑塘、深井注入或在浓缩器和结晶器中处理以产生固体盐。前面两种方法的使用由于越来越严格的环境管制和相关的成本而变得更加具有挑战性。这使得将重心转移到所谓的零液体排出(ZLD)工艺。在这样的工艺中，浓缩器和结晶器被用来蒸馏提取水和产生固体，该固体然后可被填埋或投入二次使用。由于对在超过反渗透系统的渗透压力极限的高浓度下操作的需求，这样的ZLD工艺包含蒸发-冷凝循环。在这样的蒸发-冷凝循环中，含盐的废盐水中的水被蒸发至接近纯蒸气并冷凝以回收接近纯的液态水。尽管它们被普及，但ZLD工艺是昂贵的，成本为采用传统深井的约5倍之多。ZLD工艺还由于固有的饱和点操作而经历相当大的可靠性挑战。
ZLD工艺的投资成本高，因为大量使用了在操作温度和压力下所需的合金钢和钛。能源成本高，因为使用了大型压缩机，其每处理一立方米平均消耗20至60kWh的电-机械功率。
相当大一部分精力已集中在多效热脱盐过程上。这些过程包括蒸发-冷凝过程的串级(cascade)，该串级中的每个后续过程在比该串级的前一过程低的温度下操作。该串级中的特定蒸发-冷凝过程从前一个较高温度的蒸发-冷凝过程引起的冷凝热获得其所需的蒸发潜热。
加湿除湿(HDH)是加拿大专利申请2,816,746中描述的多效热脱盐的一种形式，该申请的全部内容在此通过引用并入本文中。简言之，通过温盐水对空气流加湿，所述温盐水滴落通过加湿区域以促进从温盐水到空气流的传热和传质，其中所述空气流具有比温盐水的温度低的湿球温度。然后通过比加湿空气的湿球温度冷的散热器表面来冷却加湿空气流。随着空气冷却，空气保持蒸气的能力下降且水分在冷却器管上冷凝，同时将其冷凝热传递到散热器管内部的较冷盐水，所述盐水然后被引导到后述较低温度效果的加湿器。
加拿大专利申请2,816,746中所述的系统的操作可处于或高于饱和点。然而，饱和操作增加了固体和垢体积累在内表面上的倾向，从而降低了传热效力并且堵塞流动路径而导致性能下降和可靠性挑战。事实上，任何加湿驱动的盐水浓缩系统中所需的最常见的重复发生的维护是对系统构件的除垢。因此，还需要设计一种在多效脱盐过程中高效并定期除垢的系统。
加拿大专利申请2,821,453——其全部内容在此通用引用并入本文中——描述了一种这样的方法：基于预定操作标准通过一系列淡水或化学增强的洗涤循环定期清洁内表面。用于除垢脱盐系统的另外的方法、系统和技术持续被研发。
发明内容
根据第一方面，提供了一种多级脱盐系统。该系统包括：较高级脱盐子系统，其包括用于使第一盐水在第一温度下蒸发的第一蒸发级和用于使来自在第一蒸发级中从盐水蒸发的蒸气的产物水冷凝的、与第一蒸发级流体联接的第一冷凝级；较低级脱盐子系统，其包括用于使第二盐水在第二温度下蒸发的第二蒸发级和用于使来自在第二蒸发级中从盐水蒸发的蒸气的产物水冷凝的、与第二蒸发级流体联接的第二冷凝级，其中第二温度比第一温度低；第一泵和第二泵，其分别与较高级脱盐子系统和较低级脱盐子系统流体联接，用于泵送盐水通过所述脱盐子系统；至少一个传送管道，其将较高级脱盐系统和较低级脱盐系统流体联接；和阀，其至少与至少一个传送管道流体联接。该阀可配置成使多级脱盐系统在通常模式与交换模式下操作，在所述通常模式下，第一和第二盐水分别在较高级脱盐子系统和较低级脱盐子系统中蒸发和冷凝，在所述交换模式下，第一和第二盐水被交换并随后分别在较低级脱盐子系统和较高级脱盐子系统中蒸发和冷凝。
该系统还可包括热交换器，该热交换器将第一冷凝级与第二蒸发级热联接以从第一冷凝级向第二蒸发级传热。
较高级脱盐系统和较低级脱盐系统中的每一者都可包括多效蒸馏系统或多级闪蒸系统。
第一蒸发级可包括第一加湿器，第一冷凝级可包括第一除湿器，第二蒸发级可包括第二加湿器，且第二冷凝级可包括第二除湿器。用于输送在第一加湿器中蒸发的蒸气的第一载气可流经包括第一加湿器和第一除湿器的第一闭环载气回路，且用于输送在第二加湿器中蒸发的蒸气的第二载气可流经包括第二加湿器和第二除湿器的第二闭环载气回路。
所述至少一个传送管道可包括容许流体从较高级脱盐子系统传送到较低级脱盐子系统的向下传送管道，并且在通常模式下的操作可包括将在第一蒸发级中未蒸发的、来自较高级脱盐子系统的第一盐水泵送到第二蒸发级以进一步蒸发。
所述至少一个传送管道可包括容许流体从较低级脱盐子系统传送到较高级脱盐子系统的向上传送管道，并且从通常模式到交换模式的转换可包括将第二盐水经由向上传送管道泵送到较高级脱盐子系统以及将第一盐水经由向下传送管道泵送到较低级脱盐子系统。
向下传送管道可穿过第一除湿器并与第二加湿器流体联接，并且产物水可冷凝在向下传送管道的在第一除湿器内的部分上。
向上传送管道可将第一加湿器流体联接到向下传送管道上的在第一除湿器与第二加湿器之间的位置。
当处于通常模式时，第一盐水可流经包括第一加湿器的第一闭环盐水回路，且第二盐水可流经包括向下传送管道和第二加湿器的、与第一闭环盐水回路不重叠的第二闭环盐水回路。
该系统还可包括：用于提取固态盐或水溶液的盐提取系统；盐水传送管道，其将盐提取系统与第一和第二闭环盐水回路流体联接；和沿盐水传送管道定位的盐水排出阀，其可操作成选择性地将来自第一闭环盐水回路的第一盐水或来自第二闭环盐水回路的第二盐水送至盐提取系统。
该系统还可包括：沿第一和第二闭环盐水回路定位的盐度传感器；以及与盐度传感器和盐水排出阀通信联接的控制器。该控制器可配置成执行一方法，该方法包括：(i)利用盐度传感器确定第一和第二盐水的盐浓度；以及(ii)当第一或第二盐水的盐浓度等于或超过交换阈值时：(1)将第二盐水传送到盐提取系统；(2)将盐提取系统输出的废盐水传送到第二闭环盐水回路；和(3)在再次将第二盐水传送到盐提取系统并且将废盐水传送到第二闭环盐水回路之前等待至少一个交换时间段。
交换阈值可以是第一或第二盐水在处于饱和时的盐浓度。
该系统还可包括：沿第一和第二闭环盐水回路定位的盐度传感器；以及与盐度传感器和阀通信联接的控制器。该控制器可配置成执行一方法，该方法包括：利用第一和第二盐度传感器确定第一和第二盐水的盐浓度；当第一或第二盐水的盐浓度满足或超过交换阈值时，在通常模式与交换模式之间转换；以及在再次在通常模式与交换模式之间转换之前等待至少一个交换时间段。
交换阈值可以是第一或第二盐水在处于饱和时的盐浓度。
第一加湿器可包括第一排泄盆部且第二加湿器可包括第二排泄盆部，并且该方法还可包括：在介于通常模式与交换模式之间转换之前，通过使泵减速来将第一和第二盐水中的至少一部分分别排泄到第一排泄盆部和第二排泄盆部中。
盐水排出阀还可操作成使盐提取系统输出的废盐水返回到第一或第二闭环盐水回路，并且该方法还可包括：在介于通常模式与交换模式之间转换之后，将第一闭环盐水回路中的盐水传送到盐提取系统；以及将盐提取系统输出的废盐水传送到第一闭环盐水回路。
该系统还可包括：沿第一或第二闭环盐水回路定位的压力或流量传感器；以及与压力或流量传感器和阀通信联接的控制器。该控制器可配置成执行一方法，该方法包括：利用压力或流量传感器确定第一或第二闭环盐水回路内的压力或流量；当压力或流量等于或超过交换阈值时，在通常模式与交换模式之间转换；以及在再次在通常模式与交换模式之间转换之前等待至少一个交换时间段。
控制器可与阀通信联接并且配置成响应于经过的脱盐时间而在通常模式与交换模式之间转换。
控制器可等待不同的时间以从通常模式转换到交换模式和从交换模式转换到通常模式。
当处于通常模式时，第一盐水可流经包括第一加湿器和第一盐水储器的第一闭环盐水回路，且第二盐水可流经包括第二加湿器和第二盐水储器的、与第一闭环盐水回路不重叠的第二闭环盐水回路，并且从通常模式到交换模式的交换可包括将阀配置成使得第一加湿器与第二盐水储器流体联接并且使得第二加湿器与第一盐水储器流体联接。
所述至少一个传送管道可包括容许流体从较高级脱盐子系统传送到较低级脱盐子系统的向下传送管道，并且在通常模式下的操作可包括将在第一蒸发级中未蒸发的、来自较高级脱盐子系统的第一盐水泵送到第二蒸发级以进一步蒸发。
向下传送管道可穿过第一除湿器并与第二加湿器流体联接，并且产物水可冷凝在向下传送管道的在第一除湿器内的部分上。
该系统还可包括用于提取固态盐或水溶液的第一和第二盐提取系统，并且第一和第二盐提取系统可分别包括第一和第二盐水储器。
该系统还可包括：沿第一和第二闭环盐水回路定位的盐度传感器；以及与盐度传感器和阀通信联接的控制器。该控制器可配置成执行一方法，该方法包括：利用盐度传感器确定第一和第二盐水的盐浓度；当第一或第二盐水的盐浓度等于或超过交换阈值时，在通常模式与交换模式之间转换；以及在再次在通常模式与交换模式之间转换之前等待至少一个交换时间段。
交换阈值可以是第二盐水在处于饱和时的盐浓度。
该系统还可包括：沿第一或第二闭环盐水回路定位的压力或流量传感器；以及与压力或流量传感器和阀通信联接的控制器。该控制器可配置成执行一方法，该方法包括：利用压力或流量传感器确定第一或第二闭环盐水回路内的压力或流量；当压力或流量等于或超过交换阈值时，在通常模式与交换模式之间转换；以及在再次在通常模式与交换模式之间转换之前等待至少一个交换时间段。
该系统还可包括与阀通信联接的控制器，并且该控制器可配置成响应于经过的脱盐时间而在通常模式与交换模式之间转换。
控制器可等待不同的时间以从通常模式转换到交换模式和从交换模式转换到通常模式。
根据另一方面，提供了一种用于减少包括较高级脱盐子系统和较低级脱盐子系统的多级脱盐系统中的结垢的方法。该方法包括：在较高级脱盐子系统中使第一盐水脱盐，其中使第一盐水脱盐包括使第一盐水在第一温度下蒸发并使来自从第一盐水蒸发的蒸气的产物水冷凝；在较低级脱盐子系统中使第二盐水脱盐，其中使第二盐水脱盐包括使第二盐水在比第一温度低的第二温度下蒸发以及使来自从第二盐水蒸发的蒸气的产物水冷凝；以及交换第一和第二盐水。
该方法还可包括在使第二盐水脱盐之前，将由产物水在较高级脱盐子系统中的冷凝而释放的热传递到第二盐水。
较高级脱盐系统和较低级脱盐系统中的每一者都可包括多效蒸馏系统或多级闪蒸系统。
较高级脱盐子系统可包括用于使第一盐水蒸发的第一加湿器和用于使来自从第一盐水蒸发的蒸气的产物水冷凝的第一除湿器；较低级脱盐子系统可包括用于使第二盐水蒸发的第二加湿器和用于使来自从第二盐水蒸发的蒸气的产物水冷凝的第二除湿器；使第一盐水脱盐可包括将从第一盐水蒸发的蒸气从第一加湿器经由第一载气输送到第一除湿器，其中第一载气流经包括第一加湿器和第一除湿器的第一闭环载气回路；并且使第二盐水脱盐可包括将从第二盐水蒸发的蒸气从第二加湿器经由第二载气输送到第二除湿器，其中第二载气流经包括第二加湿器和第二除湿器的第二闭环载气回路。
该方法还可包括在使第一盐水在较高级脱盐子系统中蒸发之后将第一盐水传送到第二蒸发级且然后使第一盐水在第二蒸发级中进一步蒸发。
该方法还可包括确定第二盐水的盐浓度；以及当第二盐水的盐浓度满足或超过交换阈值时，从第二盐水提取固态盐或水溶液。
第二盐水在脱盐期间可流经包括第二加湿器的第二闭环盐水回路，并且从第二盐水提取固态盐或水溶液可包括：将第二盐水传送到盐提取系统并利用盐提取系统来提取固态盐或水溶液；以及将盐提取系统输出的废盐水传送到第二闭环盐水回路。
交换阈值可以是第一或第二盐水在处于饱和时的盐浓度。
该方法还可包括确定第一和第二盐水的盐浓度，其中在第一或第二盐水的盐浓度满足或超过交换阈值时使第一和第二盐水交换；以及在再次交换第一和第二盐水之前等待至少一个交换时间段。
交换阈值可以是第二盐水在处于饱和时的盐浓度。
在脱盐期间，第一盐水可循环通过包括第一加湿器的第一闭环盐水回路且第二盐水可循环通过包括第二加湿器的第二闭环盐水回路，并且交换第一和第二盐水可包括：分别减慢第一盐水循环通过第一闭环盐水回路的速度和第二盐水循环通过第二闭环盐水回路的速度；分别从第一和第二加湿器中的一者排空第一和第二盐水中的一者；以及将第一和第二盐水中的另一者传送到被排空的加湿器。
排空可包括将第一和第二盐水中的一者排泄到排泄盆部中以及将压缩空气注入第一和第二加湿器中的一个中的一种方案或两种方案。
该方法还可包括在交换第一和第二盐水之后从第一闭环盐水回路中的盐水提取固态盐或水溶液。
从第一闭环盐水回路中的盐水提取固态盐或水溶液可包括：将第一闭环盐水回路中的盐水传送到盐提取系统并利用盐提取系统来提取固态盐或水溶液；以及将盐提取系统输出的废盐水传送到第一闭环盐水回路。
该方法还可包括确定第一和第二盐水的盐浓度，其中在第一或第二盐水的盐浓度满足或超过交换阈值时使第一和第二盐水交换；以及在再次交换第一和第二盐水之前等待至少一个交换时间段。
交换阈值可以是第一或第二盐水在处于饱和时的盐浓度。
该方法还可包括确定第一或第二闭环盐水回路内的压力或流量，其中使第一和第二盐水在压力或流量超过交换阈值时交换；以及在再次交换第一和第二盐水之前等待至少一个交换时间段。
该方法还可包括响应于经过的脱盐时间来交换第一和第二盐水。
在脱盐期间，第一盐水可循环通过包括第一加湿器和第一盐水储器的第一闭环盐水回路，且第二盐水可循环通过包括第二加湿器和第二盐水储器的第二闭环盐水回路。交换第一和第二盐水可包括：使第一加湿器和第一盐水储器彼此流体分离(decouple，去耦/非耦合)以及使第二加湿器和第二盐水储器彼此流体分离；将第一加湿器和第二盐水储器流体地联接在一起以及将第二加湿器和第一盐水储器流体地联接在一起；以及利用较低级脱盐系统使第一盐水储器中的盐水脱盐并利用较高级脱盐系统使第二盐水储器中的盐水脱盐。
第一盐水储器可包括第一盐提取系统的一部分，且第二盐水储器可包括第二盐提取系统的一部分，并且该方法还可包括利用盐水提取系统从第一和第二盐水提取固态盐或水溶液。
该方法还可包括确定第一和第二盐水的盐浓度，其中在第一或第二盐水的盐浓度满足或超过交换阈值时使第一和第二盐水交换；以及在再次交换第一和第二盐水之前等待至少一个交换时间段。
交换阈值可以是第二盐水在处于饱和时的盐浓度。
该方法还可包括确定第一或第二闭环盐水回路内的压力或流量，其中使第一和第二盐水在压力或流量超过交换阈值时交换；以及在再次交换第一和第二盐水之前等待至少一个交换时间段。
该方法还可包括响应于经过的脱盐时间来交换第一和第二盐水。
根据另一方面，提供了一种非临时性计算机可读介质，该非临时性计算机可读介质在其上编码有使得控制器执行该方法的上述方面或其合适的组合的语句和指令。
此发明内容不一定描述了所有方面的全部范围。在查阅以下对具体实施方式的描述后，其它方面、特征和优点对本领域的普通技术人员来说将显而易见。
附图说明
在示出了一个或多个示例性实施例的附图中：
图1示出了根据一个实施例的多效热脱盐系统。
图2示出了用于对根据另一个实施例的多效热脱盐系统除垢的方法的流程图。
图3示出了根据另一实施例的多效热脱盐系统。
具体实施方式
本文中描述的实施例涉及一种多效热脱盐系统，该多效热脱盐系统设置成改变物理热脱盐子系统被应用于多效热脱盐系统中的次序。术语“多效热脱盐系统”在本文中被用来描述包括多于一个热脱盐子系统并进而包括多于一个相关的脱盐过程级的热脱盐系统。本文中公开的系统和方法的一个示例性实施例基于多效加湿除湿(HDH)热脱盐系统。本文中描述的实施例中的至少一些实施例针对于降低洗涤脱盐系统的频度或对洗涤脱盐系统的需求，以及减轻对正在浓缩的溶液添加淡水的不利后果。
图1示出四级多效HDH热脱盐系统101的第一示例性实施例，该热脱盐系统包括第一至第四明显不同的热脱盐子系统110、120、130、140，每个热脱盐子系统都设置成执行“四级”或“四效”热脱盐过程中的脱盐级。在第一构型中，脱盐子系统110、120、130、140以降低盐水回路温度的次序设置。
第一热脱盐子系统110包括第一加湿区域110a和第一除湿区域110b。第一闭环载气回路110c保持穿过区域110a和110b。为了简洁和考虑到成本，载气可以是大气，但在其它实施例中，载气可以是低于大气压的空气或氦气使得在以增加复杂性为代价的情况下提高单位体积的容量。第一盆部110d被布置成收集在第一加湿区域110a中未蒸发的水。待脱盐的第一盐水经由第一盆部110d、第一泵111和阀113流入管道110h中，并在加热器子系统105中被加热至系统101的第一且最高温度T1。
来自管道110h的经加热的第一盐水在第一加湿区域110a中蒸发且蒸发的水由第一闭环载气回路110c中的载气携带前进。当经加热的第一盐水在经过第一加湿区域110a的过程中被蒸发时，蒸发热从经加热的第一盐水损失；亦即，保持处于液体状态的第一盐水由于蒸发而损失热。第一闭环载气回路110c中的经加湿的载气来到第一除湿区域110b。这里，水蒸气在第一闭环载气回路110c的外部冷凝并将冷凝热经由阀114和管道120h传递到下述第二闭环盐水回路。冷凝的纯水在第一冷凝水输出部110j上输出。来自管道120h的盐水然后被用作用于第二热脱盐子系统120的输入盐水回路。载气经由合适的风扇在热对流和/或所施加的推动压力的作用下保持在第一闭环载气回路110c中循环通过第一加湿区域110a和第一除湿区域110b。
用于热脱盐子系统110的第一盐水供应是经由阀103和管道106输入整个系统101的原盐水。第四热脱盐子系统140类似地采用经由阀104和管道108输入整个系统101的原盐水作为其第一盐水供应。为此，第一热脱盐子系统110和第四热脱盐子系统140以比第二热脱盐子系统120和第三热脱盐子系统130低的盐浓度水平操作。
第二热脱盐子系统120的第二闭环盐水回路的管道120h中的第二盐水处于第二和比第一温度T1低的盐水温度T2下并进入结构与第一热脱盐子系统110相似的第二热脱盐子系统120中。待在第二热脱盐子系统120中脱盐的第二盐水在第二闭环盐水回路中流经管道120h、第二加湿区域120a、第二盆部120d、阀126、第二泵121、阀123、管道120e、管道110f、第一除湿区域110b和阀114。第二盐水在第二加湿区域120a中蒸发并进入在第二闭环载气回路120c中循环的载气，然后在第二除湿区域120b中冷凝，这加热了经由阀124和管道130h给送第三热脱盐子系统130的下述第三闭环盐水回路中的盐水，并。冷凝的纯水在第一冷凝水输出部120j处输出。第三热脱盐子系统130的第三闭环盐水回路中的水处于比第二温度T2低的第三温度T3下。载气经由合适的风扇在热对流和/或所施加的推动压力的作用下保持在第二闭环载气回路120c中循环通过第二加湿区域120a和第二除湿区域120b。
待在第三热脱盐子系统130中脱盐的第三盐水在第三闭环盐水回路130h中流经第三加湿区域130a、第三盆部130d、阀136、第二泵131、阀133、管道130e、管道120f、第二除湿区域120b和阀124。第三盐水在第三加湿区域130a中蒸发并进入在第三闭环载气回路130c中循环的载气，然后在第三除湿区域130b中冷凝。该过程加热了经由阀134和管道140h给送第四热脱盐子系统140的第四闭环盐水回路中的第四盐水。冷凝的纯水在第一冷凝水输出部130j处输出。第四热脱盐子系统140的第四闭环盐水回路中的第四盐水处于比第三温度T3低的第四温度T4下。载气经由合适的风扇在热对流和/或所施加的推动压力的作用下保持在第三闭环载气回路130c中循环通过第三加湿区域130a和第三除湿区域130b。
在所示的示例性实施例中，第四热脱盐子系统140也经由阀104被直接给送输入整个系统101的盐水。
第四热脱盐子系统140的第四闭环盐水回路中的第四盐水在第四加湿区域140a中蒸发并进入移动通过开放的载气回路140c的载气。第四盐水继续在由管道140h、第四加湿区域140a、泵141、阀143、管道140e、管道130f、第三除湿区域130b和阀134限定出的第四闭环盐水回路中循环。可通过关闭阀143并打开排出阀142来使盐水从第四热脱盐子系统140传送以排出。载气回路140c具有开放构型，以便处理系统101中的热，该热在140c为封闭的载气回路的情况下将积累并干扰第四脱盐子系统的温度串级的热平衡，从而导致系统101的过热。
在以上布置结构中，假设热源105的温度为82℃至85℃，典型温度可如下。进入第一加湿区域110a的第一盐水的温度可由于在加热器子系统105中的加热而为T1＝80℃。第一除湿区域110b和第二加湿区域120a中的第二盐水的温度可为T2＝70℃。第二除湿区域120b和第三加湿区域130a中的第三盐水的温度可为T3＝60℃。第三除湿区域130b和第四加湿区域140a中的第四盐水的温度可为T4＝50℃。具有比另一个脱盐子系统要高的操作温度的脱盐子系统被称为相对于该另一脱盐子系统的“较高级”脱盐子系统。例如，第一脱盐子系统110相对于第二至第四脱盐子系统120、130、140是较高级脱盐子系统。类似地，具有比另一个脱盐子系统要低的操作温度的脱盐子系统被称为相对于该另一脱盐子系统的“较低级”脱盐子系统。例如，第四脱盐子系统140相对于第一至第三脱盐子系统110、120、130是较低级脱盐子系统。作为另一示例，第二脱盐子系统120是相对于第三脱盐子系统130的较高级脱盐子系统和相对于第一脱盐子系统110的较低级脱盐子系统。
至此描述的流动模式代表系统101的默认封闭回路操作构型，其中在热脱盐子系统110中达到最高温度，并且在热脱盐子系统140中达到最低温度，而在热脱盐子系统130中达到最高盐浓度，并且在热脱盐子系统110和140中达到最低盐浓度，而在热脱盐子系统120中维持中间水平的盐浓度。穿过每个相应的热脱盐子系统120、130、140的加湿区域120a、130a、140a的封闭回路式盐水回路经过在它处于系统101的温度串级之前布置的热脱盐子系统110、120、130的除湿区域110b、120b、130b并在它处于系统101的热串级之前从这些脱盐子系统集热。热脱盐子系统110在这方面是例外，并且该热脱盐子系统110使其盐水直接循环回到其加湿区域110a，这里在系统101中不存在处在它之前的脱盐子系统。子系统110可由外部热源(未示出)加热。
在该布置结构内，穿过加湿区域110a的第一闭环盐水回路中的第一盐水的浓度上升，直至达到预定的设定点。可采用合适的标准盐度传感器如导电率计来测量盐度。第一盐水然后经加湿区域120a被传送到第二闭环盐水回路，在此盐浓度上升到中间浓度水平。该盐水现在被称为第二盐水。当第二盐水的盐浓度达到中间盐浓度设定点时，第二盐水从第二闭环盐水回路经加湿区域130a被传送到第三闭环盐水回路，并且现在被称为第三盐水。在第三闭环盐水回路中，盐浓度上升，直至它达到饱和，此时阀137和153打开且阀136关闭。这允许高度浓缩的盐水和盐混合物在管道170中从第三闭环盐水回路被传送到盐提取系统152，在此盐固体和水溶液中的一者或两者被提取且其余盐水经由管道151、阀153和管道172返回第三闭环盐水回路。此时，阀127和154关闭且阀126打开，以防止第二闭环盐水回路与盐提取系统152之间的流体交换：即，防止盐水在管道160中从第二闭环盐水回路被传送到盐提取系统152和从盐提取系统152经由管道151、阀154和管道162返回第二闭环盐水回路。本公开内容将系统101的上述操作称为“通常模式”。
在上述通常模式下，常见的盐浓度在分别从管道110h和140h通过的第一和第四闭环盐水回路中可为100,000mg/L，而从管道120h通过的第二闭环盐水回路中的盐浓度可为250,000mg/L且从管道130h通过的第三闭环盐水回路中的盐浓度可为350,000mg/L。
在上面刚才的描述中，采用用于在热脱盐子系统110、120、130、140的热串级中向下传送盐水的阀布置结构。该过程在本说明书中被称为“下行(blow-down)”，因为盐水从较高温度的热脱盐子系统向较低温度的脱盐子系统运动。
来看最高温度的脱盐子系统110。为了实现下行，阀113可被关闭且阀112被打开。在阀123关闭的情况下，来自加湿区域110a的盐水行进通过盆部110d、泵111和阀112并沿管道110f到达除湿器110b，并经由打开的阀114和管道120h到达脱盐子系统120的加湿器120a。
以等同的方式，盐水可从脱盐子系统120的加湿器120a被传送到脱盐子系统130的加湿器130a。这是通过关闭阀127、123和133并打开阀126和122而实现的。在这些情况下，脱盐子系统120的加湿器120a中的盐水经由盆部120d、阀126、泵121、阀122、管道120f、除湿器120b、阀124和管道130h运动到脱盐子系统130的加湿器130a。
以等同的方式，盐水可从脱盐子系统130的加湿器130a被传送到脱盐子系统140的加湿器140a。这是通过关闭阀137、133和143并打开阀136和132而实现的。在这些情况下，脱盐子系统130的加湿器130a中的盐水经由盆部130d、阀136、泵131、阀132、管道130f、除湿器130b、阀134和管道140h运动到脱盐子系统140的加湿器140a。
脱盐子系统140不存在下行过程，因为它是系统101的温度串级中的最后一个。
现在来看用于在热脱盐子系统110、120、130、140的热串级中向上传送盐水的阀布置结构。该过程在本说明书中被称为“上行”，因为盐水从较低温度的热脱盐子系统向较高温度的脱盐子系统运动。
首先考虑最低温度的脱盐子系统，其为第四脱盐子系统140。为了实现上行过程，阀142、132和134可关闭且阀143和135可打开。来自脱盐子系统140的加湿器140a的盐水现在经由盆部140d、泵141、阀143、管道140e、管道130f、除湿器130b、阀135、管道130g和管道130h被压入脱盐子系统130的加湿器130a。
以等同的方式，盐水可从第三脱盐子系统130的加湿器130a被传送到第二脱盐子系统120的加湿器120a。这是通过关闭阀137、132、122和124并打开阀136、133和125而实现的。来自第三脱盐子系统130的加湿器130a的盐水现在经由盆部130d、阀136、泵131、阀133、管道130e、管道120f、除湿器120b、阀125、管道120g和管道120h被压入第二脱盐子系统120的加湿器120a。
以等同的方式，盐水可从第二脱盐子系统120的加湿器120a被传送到第一脱盐子系统110的加湿器110a。这是通过关闭阀127、122、112和114并打开阀126、123和115而实现的。来自脱盐子系统120的加湿器120a的盐水现在经由盆部120d、阀126、泵121、阀123、管道120e、管道110f、除湿器110b、阀115、管道110g和管道110h被压入第一脱盐子系统110的加湿器110a。
第一脱盐子系统110不存在上行过程，因为它是系统101的温度串级中的最高温度脱盐器。
如从以上详细说明可见的，管道110g、120g和130g可被看作上行管道，而管道110f、120f和130f可被看作下行管道，不过后者的用途不局限于仅下行，也被用于通常的封闭回路循环中。在本发明中，管道110g、120g和130g被称为“向上传送管道”，而管道110f、120f和130f被称为“向下传送管道”。
基于上述阀布置结构，系统101中的任何两个互相相邻的脱盐子系统之间的任何流体传送过程——不论“上行”/“向上传送”还是“下行”/“向下传送”——可独立于系统101中的其余脱盐子系统中可能正在运行的过程类型来进行。在本发明中，对“流体”的提及可以是对液体和气体中的一者或两者的提及。
在图1中，第一向下传送管道110f经过第一除湿器110b，由此容许在第一盐水被传送到第二脱盐子系统120之前从第一除湿器110b到第一盐水的传热；第二向下传送管道120f经过第二除湿器120b，由此容许在第二盐水被传送到第三脱盐子系统130之前从第二除湿器120b到第一盐水的传热；并且第三向下传送管道130f经过第三除湿器130b，由此容许在第一盐水被传送到第四脱盐子系统140之前从第三除湿器130b到第三盐水的传热。以此方式使向下传送管道110f、120f、130f延伸通过除湿器110b、120b、130b有效地使它们成为允许来自较高级脱盐子系统的冷凝热被用于较低级脱盐子系统中的蒸发的热交换器。在替换实施例(未示出)中，可使用不同类型的热交换器，或者可根本不使用热交换器。例如，在一个未示出的替换实施例中，向下传送管道110f、120f、130f不经过除湿器110b、120b、130b中的任何一个且来自较高级脱盐子系统的冷凝热未被用于较低级的蒸发。
当系统101以上述默认或通常模式操作时，内表面上可能积垢；尤其在利用最高盐浓度的盐水操作的脱盐子系统中可能发生积垢。在通常模式下，该子系统为热脱盐子系统130，且尤其在其加湿器130a上发生积垢。有益的是定期降低已经以饱和水平操作的脱盐子系统的操作浓度。这样，可通过在低于饱和的浓度下操作来对脱盐子系统除垢。
具有最高默认盐浓度的脱盐子系统中的盐浓度的定期降低以本公开内容中所称的“交换模式”完成，以防止内表面上不可逆的固体和垢体积累。在图1的实施例中，在交换模式下，第三热脱盐子系统130的第三闭环盐水回路中的第三盐水与第二热脱盐子系统120的第二闭环盐水回路中的第二盐水交换，并且热脱盐子系统120和130的闭环盐水回路变更，使得盐提取系统152变成第二热脱盐子系统120的第二闭环盐水回路的一部分。特别地，阀127和154打开且阀126关闭。饱和盐水和盐经由管道160被传送到盐提取系统152以作为固体盐和水溶液中的一者或两者经由管道155进行盐提取。其余盐水经由管道151、阀154和管道162返回第二热脱盐子系统120的第二闭环盐水回路。通过关闭阀137和153并打开阀136来使盐提取系统152与第三热脱盐子系统130的第三闭环盐水回路分离，从而允许第三闭环盐水回路绕开盐提取回路。
关于图1的实施例，用于在脱盐子系统120和130的闭环盐水回路之间交换盐水的特定方法如下，如图2所示。首先，通过减慢(并且，在一个实施例中，减慢至停止点)停止泵131并在空转时间段停止循环来中断第三热脱盐子系统130的闭环盐水回路中的盐水的循环，以允许盐水排泄到盆部130d。替换地，可通过将压缩空气注入加湿器130a中来排空加湿器130a的盐水。其次，在空转时间段之后，通过打开和关闭如上文所述的用于下行或向下传送的阀来经由向下传送管道120f将热脱盐子系统120的第二闭环盐水回路中的盐水传送到热脱盐子系统130，并通过打开和关闭如上文所述的用于上行或向上传送的阀来经由向上传送管道120g将热脱盐子系统130的第三闭环盐水回路中的盐水传送到热脱盐子系统120。第三，如上所述打开和关闭合适的阀，以将盐提取系统152安置在第二热脱盐子系统120的第二闭环盐水回路中，并且如上所述打开和关闭合适的阀，以从第三热脱盐子系统130的第三闭环盐水回路移除盐提取系统152。第四，重新起动泵121和131以恢复闭环操作。
图1中的控制器150配置成控制系统101的所有泵和阀，以及加热器105和任何盐度传感器、温度传感器、压力传感器或流量传感器(未示出)。图1中为了简洁起见，控制器150被显示为无线装置，但其与各种阀、泵、传感器、仪表和加热器的通信可以是有线通信。在不限制的情况下，控制器150可以是计算机或可编程逻辑控制器或能打开和关闭泵、控制它们的速度、加速时间、减速时间、可以从传感器获得数据并且可以基于时间或输入信息来打开和关闭阀的任何其它合适的可编程装置。例如，控制器150可包括处理器、微处理器、微控制器、可编程逻辑控制器或专用集成电路。例如，在一个替换实施例中，控制器150总共包括与非临时性计算机可读介质通信联接的处理器，所述非临时性计算机可读介质已在其上编码有程序代码，以使得处理器控制系统101。计算机可读介质的示例是非临时性的且包括基于光盘的介质如CD-ROM和DVD、磁性介质如硬盘驱动器和其它形式的磁性存储盘、基于半导体的介质如闪存、随机读取存储器和只读存储器。本文中描述的控制器150可执行的任何方法如图2的方法可被存储在非临时性计算机可读介质上以由控制器150执行。
可调节诸如排泄时间、泵速度、泵加速时间和泵减速时间的参数，以避免第二盐水和第三盐水的过度混合。这些参数的要求值主要取决于盆部120d、130d的容积、提取系统152、用于第二热脱盐子系统120的管道和用于第三热脱盐子系统130的管道。操作以定期或间歇的方式在通常模式与交换模式之间交替，以防止内表面上的固体和垢体积累，从而引起设备性能和可靠性的上升。交换一开始，系统101就经历一些脱盐子系统(尤其包括子系统120和130)的温度平衡的瞬变。然而，该瞬变迅速消失，因为前文所述的温度串级被重新建立。
在另一实施例中，提供了一种用于减少至少包括第一(120)和第二(130)脱盐子系统的多级脱盐系统(101)中的结垢的方法，该方法包括：将第一脱盐子系统的第一闭环盐水回路维持[210]在比第二脱盐子系统的第二闭环盐水回路高的温度下；使第一和第二闭环盐水回路中的一者中的盐水饱和[220]；从饱和盐水中提取[230]盐；以及利用第一和第二闭环盐水回路中的一者中的盐水在交替的基础上交换[240]第一和第二闭环盐水回路中的另一者中的饱和盐水。提取可通过将盐提取系统插入包含饱和盐水的闭环盐水回路中来完成。
图3示出了四级多效HDH热脱盐系统101的一个替换实施例，该系统包括四个不同的热脱盐子系统110、120、130、140，每个热脱盐子系统都设置成执行“四级”或“四效”热脱盐过程中的一个脱盐级。图3及其说明除现在要描述的一个差别外在所有方面都类似于图1。图1的实施例通过减慢或停止系统101的操作、然后将盐水从子系统120传送到子系统130并从子系统130传送到子系统120来交换脱盐子系统120和130中的盐水，其中在交换模式下，盐提取系统152通过致动阀126、137和153至关闭构型并致动阀136、127和154至打开构型、然后重新开始通常速度操作而变成闭环子系统120的一部分。图3的实施例以两个盐提取系统代替盐提取系统152：二效盐提取系统376和三效盐提取系统374，其中每一个都包括盐水储器，并且示出了脱盐子系统120和130浓度交换以使得罐连接件通过阀致动而“摇摆”，从而改变通过脱盐子系统120和130的盐水流量。如下文更详细地论述的，当图3的实施例处于交换模式时，二效盐提取系统376与第二脱盐子系统120流体分离并与第三脱盐子系统130流体联接，而三效盐提取系统374与第三脱盐子系统130流体分离并与第二脱盐子系统120流体联接。
在第一构型中，脱盐子系统110、120、130、140以降低盐水回路温度的次序设置，其中管道110h中的第一盐水在加湿区域110a中被加热和蒸发，并且其中当蒸发的水进入第一闭环载气回路110c时蒸发热从经加热的第一盐水中损失。水蒸气在第一除湿区域110b中冷凝，从而将冷凝热经由阀114和管道120h传递到第二闭环盐水回路。闭环热脱盐子系统120的管道120h中的第二盐水通过类似于第一脱盐子系统110的构型进入第二加湿区域120a和第二除湿区域120b。蒸发潜热从蒸发的第二盐水通过冷凝热传递到第三闭环盐水回路管道120f中的第三盐水，构型类似于脱盐子系统101。第二盐水经由通向管道360的阀326进入二效盐提取系统376，在此第二盐水在通向第一除湿区域110b的闭环管道120e中回流到脱盐子系统101。如上文关于图1的实施例所述，可使用任何合适的热交换器来将冷凝热从较高级传递到较低级以用于蒸发，并且在至少一些非示出的替换实施例中，来自较高级的冷凝热未被用于较低级中的蒸发。
管道130h中的第三盐水流经热脱盐子系统130的第三闭环盐水回路。处于比管道130h中的第一和第二盐水两者低的温度下的第三盐水经由阀336和管道370进入三效盐提取系统374。在管道130f上发生冷凝，从而向进入第四脱盐子系统140的盐水传热。本公开内容将系统101的上述操作称为“通常模式”。
如以上在第一构型中所述的用于在热脱盐子系统110、120、130、140中向下传送盐水的阀构型称为“下行”。下行包括在类似于图1的方法构型中从较高温度的热脱盐子系统向较低温度的脱盐子系统的盐水传送。热脱盐子系统110的最高温度盐水经由闭环管道传送到较低温度的热脱盐子系统120，该热脱盐子系统120经由闭环管道将盐水传送到热脱盐子系统130。热脱盐子系统130的盐水被传送到最低温度的热脱盐子系统140。如上所述的用于流体传送“下行”过程的替换阀构型可在脱盐系统101中所述的任何两个相邻的热脱盐子系统之间发生和进行。系统101在“通常模式”下的操作包括盐水从较高级脱盐子系统到较低级脱盐子系统的定期下行。
现在来看用于在热脱盐子系统110、120、130、140中向上传送盐水的阀构型。该过程称为“上行”并且包括在类似于图1的方法构型中从最低温度的热脱盐子系统向较高温度的脱盐子系统的盐水传送。一种阀布置结构的基础是将热脱盐子系统140的最低温度盐水经由闭环回路传送到较高温度的热脱盐子系统130。闭环热脱盐子系统130中的盐水流到较高温度的热脱盐子系统120，该热脱盐子系统120将较低温度的盐水经由闭环管道传送到最高温度的热脱盐子系统110。如上所述的用于流体传送“下行”过程的替换阀构型可在系统101中所述的任何两个相邻的热脱盐子系统之间发生和进行。
如上文关于图1的实施例所述，有益的是改变脱盐子系统120和130中的盐水浓度以减少积累在以较高盐浓度操作的脱盐子系统的被润湿部分上的固体或垢体；这可通过在“通常模式”与“交换模式”之间交替来完成。
当图3的实施例处于通常模式时，二效盐提取系统376与第二脱盐子系统120流体联接且因此包括第二闭环盐水回路的一部分，而三效盐提取系统374与第三脱盐子系统130流体联接且因此包括第三闭环盐水回路的一部分。如上所述，当图3的实施例处于交换模式时，二效盐提取系统376与第二脱盐子系统120流体分离并与第三脱盐子系统130流体联接，而三效盐提取系统374与第三脱盐子系统130流体分离并与第二脱盐子系统120流体联接。这容许二效盐提取系统376中的盐水被泵送通过第三脱盐子系统130并允许三效盐提取系统374中的盐水被泵送通过第二脱盐子系统120，而子系统120和130执行脱盐时不需要在子系统20和30已被有效地暂停的同时使较大体积的盐水在它们之间运动，与图1的实施例中一样。另外，当利用图3的实施例进行交换时，第二和第三闭环盐水回路中的盐水之间的混合或交叉污染问题通常没有图1的实施例中那么大。例如，在图1的实施例中，在转换到交换模式并执行“上行”之后保留在盐提取系统152中的残留盐水会导致闭环盐水回路之间的非期望混合，而在从通常模式转换到交换模式之后图3的盐提取系统372、374中的残留盐水通常不呈现实际的交叉污染问题。
第三热脱盐子系统130的第三闭环盐水回路中的第三盐水以如下方式与第二热脱盐子系统120的第二闭环盐水回路中的第二盐水交换。启动交换模式使泵131停止，中止闭环流动以允许排泄到盆部130d中，并且分别关闭管道370和130e上的阀336和133。在空转循环时间段之后，通过打开阀122和337以容许盐水经管道120f和130h回流到二效盐提取系统376来将热脱盐子系统120的第二闭环盐水回路中的第二盐水重新引导到热脱盐子系统130的第三闭环盐水回路。同时，泵121中止经过第二盐水闭环回路的流以将盐水排泄到盆部120d，关闭阀123和326并打开阀327和353以重新引导第三盐水流经管道372。第三盐水经由管道110f进入第一脱盐子系统110，经由阀114和闭环管道120h流经第二脱盐子系统120，并经由阀327返回三效盐提取系统374。泵121和131然后重新起动以恢复闭环操作。与图1的实施例中一样，泵121和131可减慢或完全停止以便于交换。
类似于图1，控制器150配置成控制系统101的所有泵、所有阀、加热器105和系统101的仪表。更具体地，可使用盐度传感器、温度传感器和压力传感器(未示出)来调节操作参数。
对于图1和3两者的实施例，将盐提取系统插入闭环盐水回路中可在交替的基础上完成并且该交替的基础可以是时间。在其它实施例中，该交替基础可以是带有饱和盐水的闭环盐水回路中的压力和流量中的一者或多者，以及从泵吸取以使盐水输送通过带有饱和盐水的回路的功率。例如，在一个实施例中，盐度传感器可被设置在第一和第二闭环盐水回路中的一者或两者中并用来确定第一和第二盐水的盐浓度，并且交换可在第一或第二盐水的浓度超过交换阈值时完成。在另一示例性实施例中，可在第一和第二闭环盐水回路中的至少一者中设置压力监视器和流量监视器中的一者或两者，并且交换可在适当的情况下在测定的压力或流量超过或小于交换阈值时完成。例如，在一个实施例中，交换可在流量小于交换阈值且压力超过交换阈值时进行。在另一示例性实施例中，当利用时间来确定何时交换盐水时，交换之间的时间可以相同，或替换地交换之间的时间可以不同。例如，在一个示例性实施例中，当系统101在通常模式下操作且最近尚未交换盐水时，可利用第一时间区间来确定何时使盐水“下行”，而当系统101刚刚交换盐水时，可利用第二时间区间来确定何时使盐水“下行”。作为另一示例，用来确定何时从通常模式转换到交换模式的时间可以是一个交换时间段，而用来确定何时从交换模式转换到通常模式的时间可以是另一个交换时间段，并且两个交换时间段可彼此相同或彼此不同。当盐水被交换时，在系统101再次在通常模式与交换模式之间转换之前(即，再次在较高级脱盐子系统与较低级脱盐子系统之间交换盐水之前)可存在至少一个交换时间段的延迟，以防止交换意外地响应于来自例如第一和第二闭环盐水回路中的盐度传感器的读数而连续发生的状况。也可采用由温度测量结果确定的热交换器效率作为交替的基础。如果任何上述变量(例如，压力、流量、温度)加速增大(例如，在压力和温度的情况下)或减小(例如，在流量的情况下)，或满足或超过交换阈值，则可启动交换以防止进一步的性能恶化。
在上述实施例中，交换在系统101的两个相邻的子系统110、120、130、140之间完成。然而，在替换实施例(未示出)中，交换可在任何子系统110、120、130、140之间完成，且不一定刚好是相邻的子系统。
以上详细描述基于加湿除湿(HDH)热脱盐系统101。然而，该方法和交换布置结构也可应用于基于蒸汽的脱盐系统，例如多级闪蒸系统或多效蒸馏系统，其中所涉及的原理是高盐浓度脱盐子系统与类似的较低浓度脱盐子系统的串联交换，而同时在两个脱盐子系统之间切换盐水储器(其均可包括盐提取子系统的一部分)。定期在通常模式与交换模式之间操作以防止固体和垢体积累。一般而言，该系统和方法不限于特定类型的脱盐系统。
可设想，本说明书中论述的任何方面或实施例的任何部分都可被实施或与本说明书中论述的任何其它方面或实施例的任何部分组合。
图2是示例性方法的流程图。该流程图中示出的一些框能以不同于所描述的次序的次序执行。此外，应理解的是，并非该流程图中描述的所有框都需要被执行，可增加另外的框，并且可用其它框代替图示框中的一些。
尽管上文已经描述了具体实施例，但是应当理解的是，本文可以且意在包括其它实施例。本领域的任何技术人员将清楚地知道，对上文的实施例作出的改变和调整(未示出)是可以的。

Claims (53)

1.一种多级脱盐系统，包括：
(a)较高级脱盐子系统，其包括用于使第一盐水在第一温度下蒸发的第一蒸发级和与所述第一蒸发级流体联接的第一冷凝级，所述第一冷凝级用于使来自在所述第一蒸发级中从所述盐水蒸发的蒸气的产物水冷凝；
(b)较低级脱盐子系统，其包括用于使第二盐水在第二温度下蒸发的第二蒸发级和与所述第二蒸发级流体联接的第二冷凝级，所述第二冷凝级用于使来自在所述第二蒸发级中从所述盐水蒸发的蒸气的产物水冷凝，其中所述第二温度比所述第一温度低；
(c)第一泵和第二泵，其分别与所述较高级脱盐子系统和所述较低级脱盐子系统流体联接，用于泵送所述盐水通过所述脱盐子系统；
(d)至少一个传送管道，其将所述较高级脱盐系统和所述较低级脱盐系统流体联接；和
(e)阀，其至少与所述至少一个传送管道流体联接，所述阀能配置成使所述多级脱盐系统在通常模式与交换模式下操作，在所述通常模式下，所述第一和第二盐水分别在所述较高级脱盐子系统和所述较低级脱盐子系统中蒸发和冷凝，在所述交换模式下，所述第一和第二盐水被交换并随后分别在所述较低级脱盐子系统和所述较高级脱盐子系统中蒸发和冷凝。
2.根据权利要求1所述的系统，还包括热交换器，所述热交换器将所述第一冷凝级与所述第二蒸发级热联接，以从所述第一冷凝级向所述第二蒸发级传热。
3.根据权利要求1所述的系统，其中，所述较高级脱盐系统和所述较低级脱盐系统中的每一者都包括多效蒸馏系统或多级闪蒸系统。
4.根据权利要求1所述的系统，其中，所述第一蒸发级包括第一加湿器，所述第一冷凝级包括第一除湿器，所述第二蒸发级包括第二加湿器，且所述第二冷凝级包括第二除湿器，并且其中，用于输送在所述第一加湿器中蒸发的蒸气的第一载气流经包括所述第一加湿器和所述第一除湿器的 第一闭环载气回路，且用于输送在所述第二加湿器中蒸发的蒸气的第二载气流经包括所述第二加湿器和所述第二除湿器的第二闭环载气回路。
5.根据权利要求4所述的系统，其中，所述至少一个传送管道包括容许流体从所述较高级脱盐子系统传送到所述较低级脱盐子系统的向下传送管道，并且其中，在所述通常模式下的操作包括将在所述第一蒸发级中未蒸发的、来自所述较高级脱盐子系统的第一盐水泵送到所述第二蒸发级以进一步蒸发。
6.根据权利要求5所述的系统，其中，所述至少一个传送管道包括容许流体从所述较低级脱盐子系统传送到所述较高级脱盐子系统的向上传送管道，并且其中，从所述通常模式到所述交换模式的转换包括将所述第二盐水经由所述向上传送管道泵送到所述较高级脱盐子系统以及将所述第一盐水经由所述向下传送管道泵送到所述较低级脱盐子系统。
7.根据权利要求6所述的系统，其中，所述向下传送管道穿过所述第一除湿器并与所述第二加湿器流体联接，其中，所述产物水冷凝在所述向下传送管道的位于所述第一除湿器内的部分上。
8.根据权利要求7所述的系统，其中，所述向上传送管道将所述第一加湿器流体联接到所述向下传送管道上的在所述第一除湿器与所述第二加湿器之间的位置。
9.根据权利要求6所述的系统，其中，当处于所述通常模式时，所述第一盐水流经包括所述第一加湿器的第一闭环盐水回路，且所述第二盐水流经包括所述向下传送管道和所述第二加湿器的、与所述第一闭环盐水回路不重叠的第二闭环盐水回路。
10.根据权利要求9所述的系统，还包括：
(a)用于提取固态盐或水溶液的盐提取系统；
(b)盐水传送管道，其将所述盐提取系统与所述第一和第二闭环盐水回路流体联接；和
(c)沿所述盐水传送管道定位的盐水排出阀，其能操作成选择性地将来自所述第一闭环盐水回路的所述第一盐水或来自所述第二闭环盐水回路 的所述第二盐水送至所述盐提取系统。
11.根据权利要求9所述的系统，还包括：
(a)沿所述第一和第二闭环盐水回路定位的盐度传感器；和
(b)与所述盐度传感器和所述盐水排出阀通信联接的控制器，所述控制器配置成执行一方法，所述方法包括：
(i)利用所述盐度传感器确定所述第一和第二盐水的盐浓度；以及
(ii)当所述第一或第二盐水的盐浓度等于或超过交换阈值时：
(1)将所述第二盐水传送到盐提取系统；
(2)将所述盐提取系统输出的废盐水传送到所述第二闭环盐水回路；和
(3)在再次将所述第二盐水传送到所述盐提取系统并且将所述废盐水传送到所述第二闭环盐水回路之前等待至少一个交换时间段。
12.根据权利要求11所述的系统，其中，所述交换阈值是所述第一或第二盐水在处于饱和时的盐浓度。
13.根据权利要求10所述的系统，还包括：
(a)沿所述第一和第二闭环盐水回路定位的盐度传感器；和
(b)与所述盐度传感器和所述阀通信联接的控制器，所述控制器配置成执行一方法，所述方法包括：
(i)利用第一和第二盐度传感器确定所述第一和第二盐水的盐浓度；
(ii)当所述第一或第二盐水的盐浓度满足或超过交换阈值时，在所述通常模式与所述交换模式之间转换；以及
(iii)在再次在所述通常模式与所述交换模式之间转换之前等待至少一个交换时间段。
14.根据权利要求13所述的系统，其中，所述交换阈值是所述第一或第二盐水在处于饱和时的盐浓度。
15.根据权利要求13所述的系统，其中，所述第一加湿器包括第一排 泄盆部且所述第二加湿器包括第二排泄盆部，并且其中所述方法还包括：在介于所述通常模式与所述交换模式之间转换之前，通过使所述泵减速来将所述第一盐水和所述第二盐水中的至少一部分分别排泄到所述第一排泄盆部和第二排泄盆部中。
16.根据权利要求13所述的系统，其中，所述盐水排出阀还能操作成使所述盐提取系统输出的废盐水返回到所述第一或第二闭环盐水回路，并且其中所述方法还包括：在介于所述通常模式与所述交换模式之间转换之后：
(a)将所述第一闭环盐水回路中的盐水传送到所述盐提取系统；以及
(b)将所述盐提取系统输出的废盐水传送到所述第一闭环盐水回路。
17.根据权利要求9所述的系统，还包括：
(a)沿所述第一或第二闭环盐水回路定位的压力传感器或流量传感器；和
(b)与所述压力传感器或流量传感器以及所述阀通信联接的控制器，所述控制器配置成执行一方法，所述方法包括：
(i)利用所述压力传感器或流量盐度传感器确定所述第一或第二闭环盐水回路内的压力或流量；
(ii)当所述压力或流量等于或超过交换阈值时，在所述通常模式与所述交换模式之间转换；以及
(iii)在再次在所述通常模式与所述交换模式之间转换之前等待至少一个交换时间段。
18.根据权利要求9所述的系统，还包括与所述阀通信联接的控制器，所述控制器配置成响应于经过的脱盐时间而在所述通常模式与所述交换模式之间转换。
19.根据权利要求18所述的系统，其中，所述控制器等待不同的时间以从所述通常模式转换到所述交换模式和从所述交换模式转换到所述通常模式。
20.根据权利要求4所述的系统，其中，当处于所述通常模式时，所 述第一盐水流经包括所述第一加湿器和第一盐水储器的第一闭环盐水回路，且所述第二盐水流经包括所述第二加湿器和第二盐水储器的、与所述第一闭环盐水回路不重叠的第二闭环盐水回路，并且其中，从所述通常模式到所述交换模式的交换包括将所述阀配置成使得所述第一加湿器与所述第二盐水储器流体联接并且使得所述第二加湿器与所述第一盐水储器流体联接。
21.根据权利要求20所述的系统，其中，所述至少一个传送管道包括容许流体从所述较高级脱盐子系统传送到所述较低级脱盐子系统的向下传送管道，并且其中，在通常模式下的操作包括将在所述第一蒸发级中未蒸发的、来自所述较高级脱盐子系统的第一盐水泵送到所述第二蒸发级以进一步蒸发。
22.根据权利要求21所述的系统，其中，所述向下传送管道穿过所述第一除湿器并与所述第二加湿器流体联接，其中所述产物水冷凝在所述向下传送管道的位于所述第一除湿器内的部分上。
23.根据权利要求20所述的系统，还包括用于提取固态盐或水溶液的第一盐提取系统和第二盐提取系统，并且所述第一盐提取系统和所述第二盐提取系统分别包括第一盐水储器和第二盐水储器。
24.根据权利要求23所述的系统，还包括：
(a)沿所述第一和第二闭环盐水回路定位的盐度传感器；和
(b)与所述盐度传感器和所述阀通信联接的控制器，所述控制器配置成执行一方法，所述方法包括：
(i)利用所述盐度传感器确定所述第一和第二盐水的盐浓度；
(ii)当所述第一或第二盐水的盐浓度等于或超过交换阈值时，在所述通常模式与所述交换模式之间转换；以及
(iii)在再次在所述通常模式与所述交换模式之间转换之前等待至少一个交换时间段。
25.根据权利要求24所述的系统，其中，所述交换阈值是所述第二盐水在处于饱和时的盐浓度。
26.根据权利要求20所述的系统，还包括：
(a)沿所述第一或第二闭环盐水回路定位的压力传感器或流量传感器；和
(b)与所述压力传感器或流量传感器以及所述阀通信联接的控制器，所述控制器配置成执行一方法，所述方法包括：
(i)利用所述压力或流量盐度传感器确定所述第一或第二闭环盐水回路内的压力或流量；
(ii)当所述压力或流量等于或超过交换阈值时，在所述通常模式与所述交换模式之间转换；以及
(iii)在再次在所述通常模式与所述交换模式之间转换之前等待至少一个交换时间段。
27.根据权利要求20所述的系统，还包括与所述阀通信联接的控制器，所述控制器配置成响应于经过的脱盐时间而在所述通常模式与所述交换模式之间转换。
28.根据权利要求27所述的系统，其中，所述控制器等待不同的时间以从所述通常模式转换到所述交换模式和从所述交换模式转换到所述通常模式。
29.一种用于减少多级脱盐系统中的结垢的方法，所述多级脱盐系统包括较高级脱盐子系统和较低级脱盐子系统，所述方法包括：
(a)在较高级脱盐子系统中使第一盐水脱盐，其中使所述第一盐水脱盐包括使所述第一盐水在第一温度下蒸发并使来自从所述第一盐水蒸发的蒸气的产物水冷凝；
(b)在较低级脱盐子系统中使第二盐水脱盐，其中使所述第二盐水脱盐包括使所述第二盐水在比所述第一温度低的第二温度下蒸发以及使来自从所述第二盐水蒸发的蒸气的产物水冷凝；以及
(c)通过使用与至少一个流体传送管道流体联接的阀来交换所述第一盐水和第二盐水，所述至少一个流体传送管道流体联接至所述较高级脱盐子系统和所述较低级脱盐子系统。
30.根据权利要求29所述的方法，还包括在使所述第二盐水脱盐之前，将通过所述产物水在所述较高级脱盐子系统中的冷凝而释放的热传递到第二盐水。
31.根据权利要求29所述的方法，其中，所述较高级脱盐系统和较低级脱盐系统中的每一者都包括多效蒸馏系统或多级闪蒸系统。
32.根据权利要求29所述的方法，其中：
(a)所述较高级脱盐子系统包括用于使所述第一盐水蒸发的第一加湿器和用于使来自从所述第一盐水蒸发的蒸气的所述产物水冷凝的第一除湿器；
(b)所述较低级脱盐子系统包括用于使所述第二盐水蒸发的第二加湿器和用于使来自从所述第二盐水蒸发的蒸气的所述产物水冷凝的第二除湿器；
(c)使所述第一盐水脱盐包括将从所述第一盐水蒸发的蒸气从所述第一加湿器经由第一载气输送到所述第一除湿器，其中所述第一载气流经包括所述第一加湿器和所述第一除湿器的第一闭环载气回路；并且
(d)使所述第二盐水脱盐包括将从所述第二盐水蒸发的蒸气从所述第二加湿器经由第二载气输送到所述第二除湿器，其中所述第二载气流经包括所述第二加湿器和所述第二除湿器的第二闭环载气回路。
33.根据权利要求32所述的方法，还包括在使所述第一盐水在所述较高级脱盐子系统中蒸发之后将所述第一盐水传送到所述较低级脱盐子系统且然后使所述第一盐水在所述较低级脱盐子系统中进一步蒸发。
34.根据权利要求32所述的方法，还包括：
(a)确定所述第二盐水的盐浓度；以及
(b)当所述第二盐水的盐浓度满足或超过交换阈值时，从所述第二盐水提取固态盐或水溶液。
35.根据权利要求34所述的方法，其中，所述第二盐水在脱盐期间流经包括所述第二加湿器的第二闭环盐水回路，并且其中从所述第二盐水提取固态盐或水溶液包括：
(a)将所述第二盐水传送到盐提取系统并利用所述盐提取系统来提取固态盐或水溶液；以及
(b)将所述盐提取系统输出的废盐水传送到所述第二闭环盐水回路。
36.根据权利要求34所述的方法，其中，所述交换阈值是所述第一或第二盐水在处于饱和时的盐浓度。
37.根据权利要求32所述的方法，还包括：
(a)确定所述第一和第二盐水的盐浓度，其中，在所述第一或第二盐水的盐浓度满足或超过交换阈值时使所述第一和第二盐水交换；以及
(b)在再次交换所述第一和第二盐水之前等待至少一个交换时间段。
38.根据权利要求37所述的方法，其中，所述交换阈值是所述第二盐水在处于饱和时的盐浓度。
39.根据权利要求32所述的方法，其中，在脱盐期间，所述第一盐水循环通过包括所述第一加湿器的第一闭环盐水回路且所述第二盐水循环通过包括所述第二加湿器的第二闭环盐水回路，并且其中，交换所述第一和第二盐水包括：
(a)分别减慢所述第一盐水循环通过所述第一闭环盐水回路和所述第二盐水循环通过所述第二闭环盐水回路的速度；
(b)分别从所述第一加湿器和所述第二加湿器中的一者排空所述第一盐水和所述第二盐水中的一者；以及
(c)将所述第一盐水和所述第二盐水中的另一者传送到被排空的加湿器。
40.根据权利要求39所述的方法，其中，所述排空包括将所述第一和第二盐水中的一者排泄到排泄盆部中。
41.根据权利要求39所述的方法，其中，所述排空包括将压缩空气注入所述第一和第二加湿器中的一者中。
42.根据权利要求39所述的方法，还包括在交换所述第一和第二盐水之后，从所述第一闭环盐水回路中的盐水提取固态盐或水溶液。
43.根据权利要求42所述的方法，其中，从所述第一闭环盐水回路中 的盐水提取固态盐或水溶液包括：
(a)将所述第一闭环盐水回路中的盐水传送到盐提取系统并利用所述盐提取系统来提取固态盐或水溶液；以及
(b)将所述盐提取系统输出的废盐水传送到所述第一闭环盐水回路。
44.根据权利要求43所述的方法，还包括：
(a)确定所述第一和第二盐水的盐浓度，其中，在所述第一或第二盐水的盐浓度满足或超过交换阈值时使所述第一和第二盐水交换；以及
(b)在再次交换所述第一和第二盐水之前等待至少一个交换时间段。
45.根据权利要求44所述的方法，其中，所述交换阈值是所述第一或第二盐水在处于饱和时的盐浓度。
46.根据权利要求39所述的方法，还包括：
(a)确定所述第一或第二闭环盐水回路内的压力或流量，其中使所述第一和第二盐水在所述压力或流量超过交换阈值时交换；以及
(b)在再次交换所述第一和第二盐水之前等待至少一个交换时间段。
47.根据权利要求39所述的方法，还包括响应于经过的脱盐时间来交换所述第一和第二盐水。
48.根据权利要求32所述的方法，其中，在脱盐期间所述第一盐水循环通过包括所述第一加湿器和第一盐水储器的第一闭环盐水回路，且第二盐水循环通过包括所述第二加湿器和第二盐水储器的第二闭环盐水回路，并且其中，交换所述第一和第二盐水包括：
(a)使所述第一加湿器和所述第一盐水储器彼此流体分离以及使所述第二加湿器和所述第二盐水储器彼此流体分离；
(b)将所述第一加湿器和所述第二盐水储器流体地联接在一起以及将所述第二加湿器和所述第一盐水储器流体地联接在一起；以及
(c)利用所述较低级脱盐系统使所述第一盐水储器中的盐水脱盐并利用所述较高级脱盐系统使所述第二盐水储器中的盐水脱盐。
49.根据权利要求48所述的方法，其中，所述第一盐水储器包括第一盐提取系统的一部分，且所述第二盐水储器包括第二盐提取系统的一部分， 并且其中，所述方法还包括利用所述盐提取系统从所述第一和第二盐水提取固态盐或水溶液。
50.根据权利要求48所述的方法，还包括：
(a)确定所述第一和第二盐水的盐浓度，其中，在所述第一或第二盐水的盐浓度满足或超过交换阈值时使所述第一和第二盐水交换；以及
(b)在再次交换所述第一和第二盐水之前等待至少一个交换时间段。
51.根据权利要求50所述的方法，其中，所述交换阈值是所述第二盐水在处于饱和时的盐浓度。
52.根据权利要求48所述的方法，还包括：
(a)确定所述第一或第二闭环盐水回路内的压力或流量，其中，使所述第一和第二盐水在所述压力或流量超过交换阈值时交换；以及
(b)在再次交换所述第一和第二盐水之前等待至少一个交换时间段。
53.根据权利要求48所述的方法，还包括响应于经过的脱盐时间来交换所述第一和第二盐水。
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