CN105692750A - 一种利用电站余热的多效蒸馏海水淡化系统 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种利用电站余热的多效蒸馏海水淡化系统。海水经过预处理系统预处理后送往冷凝器，由冷凝器流出的海水通过管路分流进入N效蒸发器和换热器，同时，换热器利用低温烟气加热海水回收烟气余热并得到蒸汽，并将蒸汽通往第一效蒸发器，提供多效蒸馏海水淡化的热源，基于低温多效蒸馏技术对海水进行淡化处理得到淡化水，冷凝器对最后一效蒸发器流出的蒸汽进行冷凝并预热海水，第N效蒸发器和换热器中的浓盐水送至盐化工工艺单元。本发明通过回收利用燃煤电厂低温烟气余热，实现了低成本海水淡化生产，整个过程不产生二次污染。

Description

一种利用电站余热的多效蒸馏海水淡化系统
技术领域
本发明属于燃煤电站余热余能资源回收利用与海水淡化技术领域，特别涉及一种利用电站余热的多效蒸馏海水淡化系统。
背景技术
我国水资源总量居世界第6位，但人均水资源为世界108位，是水资源严重短缺的国家。《海水淡化产业发展“十二五”规划》中指出，海水淡化水是一种新的水源，可用于生产和生活等。海水淡化作为水资源的重要补充和战略储备，要纳入水资源统筹规划和调配。海水淡化产业是战略性新兴产业，是新的经济增长点。但是目前我国海水淡化产业发展水平低，仍面临诸多问题需要解决。一方面，大规模海水淡化是耗能巨大的工程，对能源的消耗构成海水淡化成本的核心部分。另一方面，为了防止结垢和腐蚀，低温多效蒸馏海水的最高蒸发温度不超过70℃，而依附于电厂的低温多效蒸馏海水淡化装置热源蒸汽主要来源于汽轮机第四段抽汽，对于600MW及以上机组，抽汽温度高于320℃，抽汽参数远高于所需参数，减少了汽轮机的做功，也造成了高品位能源的浪费。
燃煤电厂在消耗能源发电的同时，也会产生大量的余热余能。燃煤产生的热能，大部分以汽轮机乏汽的形式，通过凝结放热被冷却水带走，释放到环境中。而排烟损失是锅炉热损失中最大的一项。同时，现阶段现有燃煤电厂中GGH(烟气换热器)运行过程中也存在一些问题有待解决：(1)烟气经GGH再热之后的温度为80℃左右，远低于湿法脱硫之后烟气酸露点温度，因此在FGD(烟气脱硫)下游，仍存在烟道和烟囱点腐蚀。(2)GGH在酸露点之下运行会存在大量黏稠浓酸液，粘附烟气中的飞灰，从而堵塞GGH，增加压降，影响换热，脱硫塔入口烟气温度过高，会导致冷却用水量剧增。(3)GGH占地面积大，维护成本高。
发明内容
针对现有技术不足，本发明提供了一种利用电站余热的多效蒸馏海水淡化系统。
一种利用电站余热的多效蒸馏海水淡化系统，该系统包括多效蒸馏海水淡化单元1和烟气余热回收利用单元2；
所述烟气余热回收利用单元2包括换热器10，换热器10连接在燃煤电厂空气预热器与静电除尘系统之间，或连接在静电除尘系统与湿法脱硫系统之间，低温烟气流经换热器10进行余热回收利用；
所述多效蒸馏海水淡化单元1包括冷凝器6、N个蒸发器5和N-1个闪蒸罐7，其中N个蒸发器5依次串联连接形成N效蒸馏单元，N-1个闪蒸罐7依次串联连接；冷凝器6的海水进口与海水预处理系统8连接，N个蒸发器5的海水进口和换热器10的海水进口并联连接至冷凝器6的海水出口，前一效蒸发器5的浓海水出口连通至后一效蒸发器5的浓海水进口，按此方式依次连接，直至第N效蒸发器5的浓海水出口连接至盐化工工艺单元9；换热器10的浓海水出口连接至盐化工工艺单元9；
换热器10的蒸汽出口与第一效蒸发器5的蒸汽入口连接，第m效蒸发器5的蒸汽出口与第m个闪蒸罐7的蒸汽出口通过管路汇合后连通至第m+1效蒸发器5的蒸汽入口，m为1～N-1中所有的整数，按此方式依次连接，直至第N效蒸发器5的蒸汽出口连接至冷凝器6的进气口；
第一效至第N-1效蒸发器5的凝结水出口一一对应连接至第一个至第N-1个闪蒸罐7的凝结水进口，第N效蒸发器5的凝结水出口、第N-1个闪蒸罐7的凝结水出口和冷凝器6的凝结水出口分别连接至淡水收集单元。
所述换热器10采用板翅式蒸发器或立式翅片管降膜蒸发器，其中所述立式翅片管降膜蒸发器为，在立式管降膜蒸发器的烟气侧加装翘片11。
所述立式翅片管降膜蒸发器，其管板采用耐腐蚀导热塑料，热导率为15-20w/(m·K)，蒸发器内部横向蒸发，内管采用等边三角形方式布置。
一种利用电站余热的多效蒸馏海水淡化系统淡化海水的工艺，海水通过海水预处理系统8除去其中的悬浮物后进入冷凝器6，经冷凝器6预热后，通过管路分流进入换热器10和N个蒸发器5中，同时电站锅炉排出的低温烟气通过换热器10，回收利用烟气余热加热换热器10内的海水得到蒸汽，并将蒸汽通往第一效蒸发器5，对第一效蒸发器5中的海水进行蒸馏；第m效蒸发器5中的凝结水依次通过第m个至第N-1个闪蒸罐7进入淡水收集单元，第m效蒸发器5中蒸馏后的浓海水进入第m+1效蒸发器5与其中的海水混合，第m效蒸发器5的蒸汽与第m个闪蒸罐7的蒸汽通过管路汇合后通入第m+1效蒸发器5，对第m+1效蒸发器5中的海水进行蒸馏，m为1～N-1中所有的整数，按此方式依次连接，直至第N效蒸发器5中的凝结水直接进入淡水收集单元，第N效蒸发器5的浓海水通入盐化工工艺单元9，第N效蒸发器5的蒸汽进入冷凝器6预热其中的海水，并由冷凝器6的排气口排出不凝结气体，冷凝器6中产生的凝结水通入淡水收集单元；
换热器10的浓海水通至盐化工工艺单元9。
进入第一效蒸发器5的蒸汽温度为60-65℃。
对于600MW机组，所述换热器10的烟气进口温度为120-130℃，烟气出口温度为70-80℃。
本发明的有益效果为：
本发明通过回收电站锅炉排烟余热产生热源蒸汽，作为低温多效蒸馏海水淡化装置的第一效蒸汽，有效降低了海水淡化的产出淡水成本；实现了燃煤电站锅炉低温烟气余热资源的回收利用，换热装置的建设和维护费用均低于现有的GGH装置，如果烟气段选取在空气预热器与静电除尘器之间，不仅能够有效降低进入脱硫塔的烟气温度，降低湿法脱硫系统水耗；还有利于实现低低温除尘，有效防止电除尘器发生电晕，同时烟气温度降低后，流速也相应减小，使得电除尘装置可以有效地对烟尘进行捕获，达到更高的烟尘排放标准；进一步的，本发明中将凝汽器乏汽凝结放热用于预热海水，有效提高原料海水进口温度。本发明的整个工艺过程以物理方法为主，不对环境构成威胁。
附图说明
图1为实施例1一种利用电站余热的多效蒸馏海水淡化系统流程图；
图2为立式翅片管降膜蒸发器结构示意图。
标号说明：1-多效蒸馏海水淡化单元，2-烟气余热回收利用单元，3-烟气进口，4-烟气出口，5-蒸发器，6-冷凝器，7-闪蒸罐，8-海水预处理系统，9-盐化工工艺单元，10-换热器，101-海水进口，102-浓海水出口，103-蒸汽出口，104-不凝结气体出口，105-换热管，11-翘片。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式对本发明做进一步说明。应该强调的是，下述说明仅仅是示例性的，而不是为了限制本发明的范围及其应用。
如图1所示一种利用电站余热的多效蒸馏海水淡化系统，该系统包括多效蒸馏海水淡化单元1和烟气余热回收利用单元2；
所述烟气余热回收利用单元2包括换热器10，换热器10的烟气进口3连接至燃煤电厂空气预热器的烟气出口，换热器10的烟气出口4连接至静电除尘系统的烟气入口，有利于实现低低温除尘，有效防止电除尘器发生电晕，同时烟气温度降低后，流速也相应减小，使得电除尘装置可以有效地对烟尘进行捕获，达到更高的烟尘排放标准；或，换热器10的烟气进口3连接至静电除尘系统的烟气出口，换热器10的烟气出口4连接至湿法脱硫系统的烟气入口；低温烟气流经换热器10进行余热回收利用；
所述多效蒸馏海水淡化单元1包括冷凝器6、N个蒸发器5和N-1个闪蒸罐7，其中N个蒸发器5依次串联连接形成N效蒸馏单元，N-1个闪蒸罐7依次串联连接；冷凝器6的海水进口与海水预处理系统8连接，N个蒸发器5的海水进口和换热器10的海水进口101并联连接至冷凝器6的海水出口，前一效蒸发器5的浓海水出口连通至后一效蒸发器5的浓海水进口，按此方式依次连接，直至第N效蒸发器5的浓海水出口连接至盐化工工艺单元9；换热器10的浓海水出口102连接至盐化工工艺单元9；
换热器10的蒸汽出口103与第一效蒸发器5的蒸汽入口连接，第m效蒸发器5的蒸汽出口与第m个闪蒸罐7的蒸汽出口通过管路汇合后连通至第m+1效蒸发器5的蒸汽入口，m为1～N-1中所有的整数，按此方式依次连接，直至第N效蒸发器5的蒸汽出口连接至冷凝器6的进气口；
第一效至第N-1效蒸发器5的凝结水出口一一对应连接至第一个至第N-1个闪蒸罐7的凝结水进口，第N效蒸发器5的凝结水出口、第N-1个闪蒸罐7的凝结水出口和冷凝器6的凝结水出口分别连接至淡水收集单元；
所述换热器10采用板翅式蒸发器或立式翅片管降膜蒸发器；
板翅式蒸发器，具有比表面积高，结构紧凑，可方便的布置为错流、逆流等，流道狭小，通道内流型改变，从而具有高传热效率等优点，利于节能和节省材料，蒸发所得的蒸汽和液相共同进入分离室进行气液分离器；
立式翅片管降膜蒸发器如图2所示，通过对换热系数小的烟气侧加装翅片11，增加换热面积，强化传热，立式降膜结构有利于海水均匀的分配到各换热管内并成均匀膜状自上而下流动，蒸发所得的蒸汽和液相共同进入分离室进行气液分离器；所述立式翅片管降膜蒸发器，其管板采用耐腐蚀导热塑料，热导率为15-20w/(m·K)，蒸发器内部横向蒸发，内管采用等边三角形方式布置。
上述一种利用电站余热的多效蒸馏海水淡化系统淡化海水的工艺，海水通过海水预处理系统8除去其中的悬浮物后进入冷凝器6，经冷凝器6预热后，通过管路分流进入换热器10和N个蒸发器5中，同时电站锅炉排出的低温烟气通过换热器10，换热器10的烟气进口3烟气温度为125℃，烟气出口4的烟气温度为75℃，换热器10回收利用烟气余热加热其内的海水得到蒸汽，蒸汽温度为60-65℃，通往第一效蒸发器5对其中的海水进行蒸馏；第m效蒸发器5中的凝结水依次通过第m个至第N-1个闪蒸罐7进入淡水收集单元，第m效蒸发器5中蒸馏后的浓海水进入第m+1效蒸发器5与其中的海水混合，第m效蒸发器5的蒸汽与第m个闪蒸罐7的蒸汽通过管路汇合后通入第m+1效蒸发器5，对第m+1效蒸发器5中的海水进行蒸馏，m为1～N-1中所有的整数，按此方式依次连接，直至第N效蒸发器5中的凝结水直接进入淡水收集单元，第N效蒸发器5的浓海水通入盐化工工艺单元9，第N效蒸发器5的蒸汽进入冷凝器6预热其中的海水，并由冷凝器6的排气口排出不凝结气体，冷凝器6中产生的凝结水通入淡水收集单元；
换热器10的浓海水通至盐化工工艺单元9；换热器10中的不凝结气体由不凝结气体出口104排出。
本发明回收利用燃煤电厂低温烟气余热用于海水淡化生产，有效降低海水淡化成本，且整个过程不产生二次污染。

Claims (6)

1.一种利用电站余热的多效蒸馏海水淡化系统，其特征在于，该系统包括多效蒸馏海水淡化单元(1)和烟气余热回收利用单元(2)；
所述烟气余热回收利用单元(2)包括换热器(10)，换热器(10)连接在燃煤电厂空气预热器与静电除尘系统之间，或连接在静电除尘系统与湿法脱硫系统之间，低温烟气流经换热器(10)进行余热回收利用；
所述多效蒸馏海水淡化单元(1)包括冷凝器(6)、N个蒸发器(5)和N-1个闪蒸罐(7)，其中N个蒸发器(5)依次串联连接形成N效蒸馏单元，N-1个闪蒸罐(7)依次串联连接；冷凝器(6)的海水进口与海水预处理系统(8)连接，N个蒸发器(5)的海水进口和换热器(10)的海水进口并联连接至冷凝器(6)的海水出口，前一效蒸发器(5)的浓海水出口连通至后一效蒸发器(5)的浓海水进口，按此方式依次连接，直至第N效蒸发器(5)的浓海水出口连接至盐化工工艺单元(9)；换热器(10)的浓海水出口连接至盐化工工艺单元(9)；
换热器(10)的蒸汽出口与第一效蒸发器(5)的蒸汽入口连接，第m效蒸发器(5)的蒸汽出口与第m个闪蒸罐(7)的蒸汽出口通过管路汇合后连通至第m+1效蒸发器(5)的蒸汽入口，m为1～N-1中所有的整数，按此方式依次连接，直至第N效蒸发器(5)的蒸汽出口连接至冷凝器(6)的进气口；
第一效至第N-1效蒸发器(5)的凝结水出口一一对应连接至第一个至第N-1个闪蒸罐(7)的凝结水进口，第N效蒸发器(5)的凝结水出口、第N-1个闪蒸罐(7)的凝结水出口和冷凝器(6)的凝结水出口分别连接至淡水收集单元。
2.根据权利要求1所述一种利用电站余热的多效蒸馏海水淡化系统，其特征在于，所述换热器(10)采用板翅式蒸发器或立式翅片管降膜蒸发器，其中所述立式翅片管降膜蒸发器为，在立式管降膜蒸发器的烟气侧加装翘片(11)。
3.根据权利要求1所述一种利用电站余热的多效蒸馏海水淡化系统，其特征在于，所述立式翅片管降膜蒸发器，其管板采用耐腐蚀导热塑料，热导率为15-20w/(m·K)，蒸发器内部横向蒸发，内管采用等边三角形方式布置。
4.权利要求1-3任一权利要求所述一种利用电站余热的多效蒸馏海水淡化系统淡化海水的工艺，其特征在于，海水通过海水预处理系统(8)除去其中的悬浮物后进入冷凝器(6)，经冷凝器(6)预热后，通过管路分流进入换热器(10)和N个蒸发器(5)中，同时电站锅炉排出的低温烟气通过换热器(10)，回收利用烟气余热加热换热器(10)内的海水得到蒸汽，并将蒸汽通往第一效蒸发器(5)，对第一效蒸发器(5)中的海水进行蒸馏；第m效蒸发器(5)中的凝结水依次通过第m个至第N-1个闪蒸罐(7)进入淡水收集单元，第m效蒸发器(5)中蒸馏后的浓海水进入第m+1效蒸发器(5)与其中的海水混合，第m效蒸发器(5)的蒸汽与第m个闪蒸罐(7)的蒸汽通过管路汇合后通入第m+1效蒸发器(5)，对第m+1效蒸发器(5)中的海水进行蒸馏，m为1～N-1中所有的整数，按此方式依次连接，直至第N效蒸发器(5)中的凝结水直接进入淡水收集单元，第N效蒸发器(5)的浓海水通入盐化工工艺单元(9)，第N效蒸发器(5)的蒸汽通入冷凝器(6)预热其中的海水，并由冷凝器(6)的排气口排出不凝结气体，冷凝器(6)中产生的凝结水通入淡水收集单元；
换热器(10)的浓海水通至盐化工工艺单元(9)。
5.根据权利要求4所述一种利用电站余热的多效蒸馏海水淡化系统淡化海水的工艺，其特征在于，进入第一效蒸发器(5)的蒸汽温度为60-65℃。
6.根据权利要求4所述一种利用电站余热的多效蒸馏海水淡化系统淡化海水的工艺，其特征在于，对于600MW机组，所述换热器(10)的烟气进口温度为120-130℃，烟气出口温度为70-80℃。
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