CN105712423B - 利用电站余热的med-tvc海水淡化联合系统 - Google Patents

利用电站余热的med-tvc海水淡化联合系统 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种利用电站余热的MED‑TVC海水淡化联合系统。海水经过预处理后送往冷凝器预热，再依次经第一换热器和第二换热器进一步预热后，通过管路分流进入N效蒸发器，其中第一换热器的热源为第一效蒸发器的凝结水，第二换热器的热源为流经其内的低温热烟气；同时，汽轮机低压抽汽和中间效蒸汽经蒸汽引射器通往第一效蒸发器，提供多效蒸馏海水淡化的热源，基于MED‑TVC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效蒸发器中的浓盐水送至盐化工工艺单元。本发明通过回收利用电站低温烟气和汽轮机低压抽汽余热，实现海水淡化生产，有效降低海水淡化成本，且不产生二次污染。

Description

利用电站余热的MED-TVC海水淡化联合系统
技术领域
本发明属于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MED(多效蒸馏)-TVC(蒸汽引射器)海水淡化联合系统。
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，人均水资源占有量仅占世界人均水资源的四分之一，是水资源严重短缺的国家。随着工业化发展和人口增长，对水资源的需求量还将逐渐增大。
《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。但是我国目前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。另一方面，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，其中燃煤的大部分能量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；同时，排烟损失是锅炉热损失中最大的一项。现有燃煤电厂中GGH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
为了解决淡水需求和海水淡化过程能量供应的问题，并合理回收利用电站的余热余能，本发明提供了一种利用电站余热的MED-TVC海水淡化联合系统。
一种利用电站余热的MED-TVC海水淡化联合系统，该系统包括多效蒸馏海水淡化单元、锅炉烟气余热回收利用单元和蒸汽引射器7；
所述锅炉烟气余热回收利用单元包括第二换热器6，第二换热器6连接在电站的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，烟气流经第二换热器6进行余热回收利用；
所述多效蒸馏海水淡化单元包括冷凝器2、N个蒸发器3和N-2个闪蒸罐4，其中N个蒸发器3依次串联连接形成N效蒸馏单元，N-2个闪蒸罐4依次串联连接；冷凝器2的海水进口与海水预处理系统1连接，冷凝器2的海水出口通过第一换热器5连接至第二换热器6的海水进口，第二换热器6的海水出口分为N路，一一对应连接至N个蒸发器3的海水进口；前一效蒸发器3的浓盐水出口连通至后一效蒸发器3的浓盐水进口，按此方式依次连接，直至第N效蒸发器3的浓盐水出口连接至盐化工工艺单元8；
所述蒸汽引射器7的蒸汽进口与汽轮机低压抽汽连接，蒸汽引射器7的蒸汽出口连接至第一效蒸发器3的蒸汽进口，第一效蒸发器3的蒸汽出口通过管路连通至第二效蒸发器3的蒸汽进口，第n效蒸发器3的蒸汽出口与第n-1个闪蒸罐4的蒸汽出口通过管路汇合后连通至第n+1效蒸发器3的蒸汽进口，n为2～N-1中所有的整数，按此方式依次连接，直至第N效蒸发器3的蒸汽出口连接至冷凝器2的进气口；
所述第n效蒸发器3的蒸汽出口与第n-1个闪蒸罐4的蒸汽出口通过管路汇合后连通至第n+1效蒸发器3的蒸汽进口的通路，其中1至多个通路上设有旁路，所述旁路连接至蒸汽引射器7的蒸汽进口；
第一效蒸发器3的凝结水出口连接至第一换热器5的凝结水进口，第二效至第N-1效蒸发器3的凝结水出口一一对应连接至第一个至第N-2个闪蒸罐4的凝结水进口，第一换热器5的凝结水出口、第N效蒸发器3的凝结水出口、第N-2个闪蒸罐4的凝结水出口和冷凝器2的凝结水出口分别连接至淡水收集单元。
一种利用电站余热的MED-TVC海水淡化联合系统淡化海水的工艺，海水通过海水预处理系统1除去其中的悬浮物后，进入冷凝器2，由第N效蒸发器3的蒸汽对其预热，再依次进入第一换热器5和第二换热器6进行进一步预热后，通过管路分流进入N个蒸发器3，其中第一换热器5的热源为第一效蒸发器3的凝结水，第二换热器6的热源为流经其内的低温热烟气；
汽轮机低压抽汽和旁路引入的中间效蒸汽经蒸汽引射器7混合，作为多效蒸馏海水淡化单元的热源进入第一效蒸发器3，对第一效蒸发器3中的海水进行蒸馏，第一效蒸发器3的凝结水通过第一换热器5换热后进入淡水收集单元，第一效蒸发器3的浓盐水进入第二效蒸发器3与其中的海水混合，第一效蒸发器3的蒸汽通入第二效蒸发器3，对第二效蒸发器3中的海水进行蒸馏；第n效蒸发器3的浓盐水进入第n+1效蒸发器3与其中的海水混合，第n效蒸发器3的蒸汽与第n-1个闪蒸罐4的蒸汽通过管路汇合后通入第n+1效蒸发器3，对第n+1效蒸发器3中的海水进行蒸馏，第n效蒸发器3中的凝结水依次通过第n-1个至第N-2个闪蒸罐4进入淡水收集单元，n为2～N-1中所有的整数，按此方式依次连接，直至第N效蒸发器3的浓盐水通入盐化工工艺单元8，第N效蒸发器3的蒸汽进入冷凝器2预热其中的海水，并由冷凝器2的排气口排出不凝结气体，第N效蒸发器3的凝结水和冷凝器2的凝结水通入淡水收集单元。
所述旁路引入的中间效蒸汽压力低于汽轮机低压抽汽的压力，汽轮机低压抽汽压力不低于0.3MPa。
第二换热器6将海水预热至第一效蒸发器3的饱和温度60-65℃。
进入第一效蒸发器3的蒸汽温度为60-65℃。
对于600MW机组，第二换热器6的烟气进口温度为120-130℃，烟气出口温度为70-80℃；汽轮机低压抽汽温度为310-330℃。
本发明的有益效果为：
本发明能够提高海水淡化淡水产量，经热力计算，与现有的MED-TVC海水淡化系统相比，本系统产水量可高达其1.16倍，且不增加高品位能量消耗，同时可以合理回收电站余热余能。
本发明实现了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之前间，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，有效防止静电除尘器发生电晕，同时烟气温度降低后，流速也相应减小，使得静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；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。
本发明中，汽轮机低压抽汽相对于中间效蒸汽是高压的，不消耗机械能，以汽轮机低压抽汽在蒸汽引射器中节流减压前后的能量差为动力，提高中间效蒸汽的压力，混合后一起作为蒸发器首效热源用于加热蒸发海水，具有高效节能的特点；将多效蒸馏单元第一效凝结水和低温烟气用于预热海水，有效提高多效蒸馏单元进口海水温度，降低海水淡化工程的产出淡水成本。
附图说明
图1为实施例1一种利用电站余热的MED-TVC海水淡化联合系统。
标号说明：1-海水预处理系统，2-冷凝器，3-蒸发器，4-闪蒸罐，5-第一换热器，6-第二换热器，7-蒸汽引射器，8-盐化工工艺单元。
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MED-TVC海水淡化联合系统，该系统包括多效蒸馏海水淡化单元、锅炉烟气余热回收利用单元和蒸汽引射器7；
所述锅炉烟气余热回收利用单元包括第二换热器6，第二换热器6采用翘片管换热器，其连接在电站的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，烟气流经第二换热器6进行余热回收利用；
所述多效蒸馏海水淡化单元包括冷凝器2、N个蒸发器3和N-2个闪蒸罐4，其中N个蒸发器3依次串联连接形成N效蒸馏单元，N-2个闪蒸罐4依次串联连接；冷凝器2的海水进口与海水预处理系统1连接，冷凝器2的海水出口通过第一换热器5连接至第二换热器6的海水进口，第二换热器6的海水出口分为N路，一一对应连接至N个蒸发器3的海水进口；前一效蒸发器3的浓盐水出口连通至后一效蒸发器3的浓盐水进口，按此方式依次连接，直至第N效蒸发器3的浓盐水出口连接至盐化工工艺单元8；
所述蒸汽引射器7的蒸汽进口与汽轮机低压抽汽连接，蒸汽引射器7的蒸汽出口连接至第一效蒸发器3的蒸汽进口，第一效蒸发器3的蒸汽出口通过管路连通至第二效蒸发器3的蒸汽进口，第n效蒸发器3的蒸汽出口与第n-1个闪蒸罐4的蒸汽出口通过管路汇合后连通至第n+1效蒸发器3的蒸汽进口，n为2～N-1中所有的整数，按此方式依次连接，直至第N效蒸发器3的蒸汽出口连接至冷凝器2的进气口；
所述第n效蒸发器3的蒸汽出口与第n-1个闪蒸罐4的蒸汽出口通过管路汇合后连通至第n+1效蒸发器3的蒸汽进口的通路，中间的1个通路上设有旁路，所述旁路连接至蒸汽引射器7的蒸汽进口；
第一效蒸发器3的凝结水出口连接至第一换热器5的凝结水进口，第二效至第N-1效蒸发器3的凝结水出口一一对应连接至第一个至第N-2个闪蒸罐4的凝结水进口，第一换热器5的凝结水出口、第N效蒸发器3的凝结水出口、第N-2个闪蒸罐4的凝结水出口和冷凝器2的凝结水出口分别连接至淡水收集单元。
一种利用电站余热的MED-TVC海水淡化联合系统淡化海水的工艺，海水通过海水预处理系统1预处理后，进入冷凝器2，被第N效蒸发器3流出的蒸汽预热后，依次进入第一换热器5和第二换热器6进行进一步预热后，海水温度预热至第一效蒸发器3的饱和温度60-65℃，通过管路分流进入N个蒸发器3，其中第一换热器5的热源为第一效蒸发器3的凝结水，第二换热器6的热源为流经其内的低温热烟气，低温热烟气的进入温度为125℃，流出温度为75℃；
汽轮机低压抽汽(320℃)和旁路引入的中间效蒸汽经蒸汽引射器7进入第一效蒸发器3，进入第一效蒸发器3的蒸汽温度为65℃，对第一效蒸发器3中的海水进行蒸馏，第一效蒸发器3的凝结水通过第一换热器5换热后进入淡水收集单元，第一效蒸发器3的浓盐水进入第二效蒸发器3与其中的海水混合，第一效蒸发器3的蒸汽通入第二效蒸发器3，对第二效蒸发器3中的海水进行蒸馏；第n效蒸发器3的浓盐水进入第n+1效蒸发器3与其中的海水混合，第n效蒸发器3的蒸汽与第n-1个闪蒸罐4的蒸汽通过管路汇合后通入第n+1效蒸发器3，对第n+1效蒸发器3中的海水进行蒸馏，第n效蒸发器3中的凝结水依次通过第n-1个至第N-2个闪蒸罐4进入淡水收集单元，n为2～N-1中所有的整数，按此方式依次连接，直至第N效蒸发器3的浓盐水通入盐化工工艺单元8，第N效蒸发器3的蒸汽进入冷凝器2预热其中的海水，并由冷凝器2的排气口排出不凝结气体，第N效蒸发器3的凝结水和冷凝器2的凝结水通入淡水收集单元。
本发明中回收电站余热余能和凝结水余热，实现海水淡化工艺，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MED-TVC海水淡化联合系统，包括：多效蒸馏海水淡化单元、锅炉烟气余热回收利用单元和蒸汽引射器(7)；其中多效蒸馏海水淡化单元包括冷凝器(2)、N个蒸发器(3)和N-2个闪蒸罐(4)，其中N个蒸发器(3)依次串联连接形成N效蒸馏单元，N-2个闪蒸罐(4)依次串联连接；冷凝器(2)的海水进口与海水预处理系统(1)连接，第二换热器(6)的海水出口分为N路，一一对应连接至N个蒸发器(3)的海水进口；前一效蒸发器(3)的浓盐水出口连通至后一效蒸发器(3)的浓盐水进口，按此方式依次连接，直至第N效蒸发器(3)的浓盐水出口连接至盐化工工艺单元(8)；第二效至第N-1效蒸发器(3)的凝结水出口一一对应连接至第一个至第N-2个闪蒸罐(4)的凝结水进口，
其特征在于，所述锅炉烟气余热回收利用单元包括第二换热器(6)，第二换热器(6)连接在电站的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，烟气流经第二换热器(6)进行余热回收利用；
所述蒸汽引射器(7)的蒸汽进口与汽轮机低压抽汽连接，蒸汽引射器(7)的蒸汽出口连接至第一效蒸发器(3)的蒸汽进口，第一效蒸发器(3)的蒸汽出口通过管路连通至第二效蒸发器(3)的蒸汽进口，第n效蒸发器(3)的蒸汽出口与第n-1个闪蒸罐(4)的蒸汽出口通过管路汇合后连通至第n+1效蒸发器(3)的蒸汽进口，n为2～N-1中所有的整数，按此方式依次连接，直至第N效蒸发器(3)的蒸汽出口连接至冷凝器(2)的进气口；
所述第n效蒸发器(3)的蒸汽出口与第n-1个闪蒸罐(4)的蒸汽出口通过管路汇合后连通至第n+1效蒸发器(3)的蒸汽进口的通路，其中1至多个通路上设有旁路，所述旁路连接至蒸汽引射器(7)的蒸汽进口；
所述冷凝器(2)的海水出口通过第一换热器(5)连接至第二换热器(6)的海水进口，第一效蒸发器(3)的凝结水出口连接至第一换热器(5)的凝结水进口，第一换热器(5)的凝结水出口、第N效蒸发器(3)的凝结水出口、第N-2个闪蒸罐(4)的凝结水出口和冷凝器(2)的凝结水出口分别连接至淡水收集单元。
2.权利要求1所述一种利用电站余热的MED-TVC海水淡化联合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(1)除去其中的悬浮物后，进入冷凝器(2)，由第N效蒸发器(3)的蒸汽对其预热，再依次进入第一换热器(5)和第二换热器(6)进行进一步预热后，通过管路分流进入N个蒸发器(3)，其中第一换热器(5)的热源为第一效蒸发器(3)的凝结水，第二换热器(6)的热源为流经其内的低温热烟气；
汽轮机低压抽汽和旁路引入的中间效蒸汽经蒸汽引射器( 7) 混合，作为多效蒸馏海水淡化单元的热源进入第一效蒸发器(3)，对第一效蒸发器(3)中的海水进行蒸馏，第一效蒸发器(3)的凝结水通过第一换热器(5)换热后进入淡水收集单元，第一效蒸发器(3)的浓盐水进入第二效蒸发器(3)与其中的海水混合，第一效蒸发器(3)的蒸汽通入第二效蒸发器(3)，对第二效蒸发器(3)中的海水进行蒸馏；第n效蒸发器(3)的浓盐水进入第n+1效蒸发器(3)与其中的海水混合，第n效蒸发器(3)的蒸汽与第n-1个闪蒸罐(4)的蒸汽通过管路汇合后通入第n+1效蒸发器(3)，对第n+1效蒸发器(3)中的海水进行蒸馏，第n效蒸发器(3)中的凝结水依次通过第n-1个至第N-2个闪蒸罐(4)进入淡水收集单元，n为2～N-1中所有的整数，按此方式依次连接，直至第N效蒸发器(3)的浓盐水通入盐化工工艺单元(8)，第N效蒸发器(3)的蒸汽进入冷凝器(2)预热其中的海水，并由冷凝器(2)的排气口排出不凝结气体，第N效蒸发器(3)的凝结水和冷凝器(2)的凝结水通入淡水收集单元。
3.根据权利要求2所述一种利用电站余热的MED-TVC海水淡化联合系统淡化海水的工艺，其特征在于，旁路引入的中间效蒸汽压力低于汽轮机低压抽汽的压力，汽轮机低压抽汽压力不低于0.3MPa。
4.根据权利要求2所述一种利用电站余热的MED-TVC海水淡化联合系统淡化海水的工艺，其特征在于，第二换热器(6)将海水预热至第一效蒸发器(3)的饱和温度60-65℃。
5.根据权利要求2所述一种利用电站余热的MED-TVC海水淡化联合系统淡化海水的工艺，其特征在于，进入第一效蒸发器(3)的蒸汽温度为60-65℃。
6.根据权利要求2所述一种利用电站余热的MED-TVC海水淡化联合系统淡化海水的工艺，其特征在于，对于600MW机组，第二换热器(6)的烟气进口温度为120-130℃，烟气出口温度为70-80℃；汽轮机低压抽汽温度为310-330℃。
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