CN106186201A - 一种水电联产的装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种水电联产的装置及方法，一种水电联产的装置，包括原水管路和乏汽管路A；所述原水管路上依次设有一次加热池、二次加热池、膜蒸馏装置和产水池，所述乏汽管路A上依次设有抽气泵、换热器B、换热器A和锅炉；乏汽经抽气泵进入换热器B，换热器B的出气端与换热器A的进气端连接，换热器A的出气端连接锅炉；其中，所述换热器A位于所述一次加热池内，所述换热器B位于所述二次加热池内。本发明在回收乏汽热量和凝结水的同时，其可以取消火电厂大量循环冷却水的运行，有效节约水资源和热量，同时大幅降低膜蒸馏处理的运行成本，有利于提高整个电厂的热利用效率。

Description

一种水电联产的装置及方法

技术领域

本发明属于节能环保领域，具体涉及一种水电联产的装置及方法。

背景技术

膜蒸馏(MD)技术是一种高效的膜分离技术，以疏水性微孔膜为分离介质，通过控制废水温度，以膜两侧蒸汽压差为传质推动力，实现废水浓缩和纯水回收的过程，MD技术与传统膜分离技术相比具有众多优点，如对盐的截留效率极高，对绝大多数非挥发性物质具有近100％截留效率，以及对进水水质要求低、运行条件温和、运行维护方便、不容易发生膜污染和能耗比传统蒸发低等。此外，膜蒸馏对废水中含盐量变化适应性强，理论上只要溶质不饱和析出，膜组件都可以正常运行。因此，膜蒸馏技术被广泛研究与海水淡化处理中，但由于膜蒸馏需要对原水进行加热，因此能耗相对较高，这也是限制MD工艺大规模应用的重要因素之一。

火力发电在我国能源供给中占有绝对优势。为了保证发电效率和发电设备的正常运行，通常需要大量的循环冷却水对汽轮机乏汽进行冷却，通过水的挥发将乏汽中的热量带入大气中，这不仅浪费大量的热量，同时每天消耗上万吨的水资源，因此，如何回收利用乏汽中的热量，一直是节能领域重点研究领域。如热泵技术回收循环水热能和热电联产等技术，都大大提高了火电厂能量利用效率，但是也存在很多问题需要解决。

因此，在淡水资源日益紧张的今天，同时与火电厂节能相结合，开发节能、高效海水淡化处理技术，具有重要的经济和环境效益。

发明内容

本发明的目的在于提供一种水电联产的装置及方法，将电厂乏汽利用与膜蒸馏海水淡化工艺相结合。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的：

一种水电联产的装置，包括原水管路和乏汽管路A；

所述原水管路上依次设有一次加热池、二次加热池、膜蒸馏装置和产水池，其中，一次加热池的出水口与所述二次加热池的进水口A连接，所述二次加热池的出水口连接膜蒸馏装置的进水口，所述膜蒸馏装置的出水口经水泵连接二次加热池的进水口B，所述膜蒸馏装置的水蒸气出口连接产水池；

所述乏汽管路A上依次设有抽气泵、换热器B、换热器A和锅炉；乏汽经抽气泵进入换热器B，换热器B的出气端与换热器A的进气端连接，换热器A的出气端连接锅炉；

其中，所述换热器A位于所述一次加热池内，所述换热器B位于所述二次加热池内；

进一步的，所述原水管路上还设有预处理装置，用于对原水进行预处理，所述预处理装置的出水口连接一次加热池的进水口，所述预处理装置为沉淀池、隔油池、氧化池、软化池、过滤器或生化池的一种或几种的组合。

进一步的，所述一次加热池和二次加热池内分别设有搅拌装置。

进一步的，所述膜蒸馏装置采用真空膜蒸馏运行方式或气隙式、气扫式、直接接触式膜蒸馏运行方式。

进一步的，所述水电联产的装置还包括乏汽管路B，所述乏汽管路B上设有备用凝汽器，乏汽经所述备用凝汽器进入锅炉。

进一步的，所述备用凝汽器内设有压力监测装置，所述压力监测装置连接自动控制装置。

利用所述的水电联产的装置进行水电联产的方法，包括以下步骤：

步骤1，原水经预处理装置预处理后进入一次加热池，再由一次加热池流入二次加热池；

步骤2，通过抽气泵将汽轮机排出的乏汽送至二次加热池内的换热器B，通过所述换热器B对二次加热池内的原水进行加热，同时换热器B内的乏汽冷凝，一部分乏汽降温冷凝为冷凝水，所述换热器B内的乏汽和冷凝水进入一次加热池内的换热器A，通过换热器A对一次加热池内的原水进行加热，同时换热器A内的乏汽降温冷凝，生成的冷凝水经加热和除氧处理后进入锅炉中；

步骤3，二次加热池的原水加热至50～95℃，在水泵的抽吸作用下进入膜蒸馏装置进行浓缩处理，采用此种吸入式进水方式，有利于降低膜组件内的海水压力，避免疏水膜发生穿透，同时可以在同等操作条件下增大膜两侧蒸汽压差，有利于提高膜的产水通量。经膜蒸馏装置浓缩后的原水再在水泵的抽吸作用下回流到二次加热池中，重复浓缩处理过程，膜蒸馏装置产生的冷凝水进入产水池进行收集。

进一步的，根据所处理原水的水质成分和处理工况，当二次加热池内的原水含盐量达到排放值时，将二次加热池内的原水排出，再重复上述浓缩处理过程。

进一步的，根据一次加热池、二次加热池和膜蒸馏装置所处理原水的水温和处理工况，可将浓缩后原水回流至一次加热池中。

进一步的，所述预处理为化学沉底、化学氧化、混凝、澄清、过滤或吸附的一种或几种。

进一步的，所述换热器A和换热器B的进气端和出气端均设有温控器。

进一步的，汽轮机排出的乏汽温度为70～110℃，换热器B的出气端蒸汽温度为50～80℃。

本发明的有益效果为：

本发明所述水电联产的装置及方法适用于海水淡化等纯水生产或其他废水脱盐处理，适用于各种类型的火电机组以及化工、钢铁等生产企业的自备火电厂。本发明所述水电联产的装置在汽轮机合适位置抽取适当温度的蒸汽作为膜蒸馏装置的热源，为膜蒸馏提供热量，对预处理后的海水进行淡化处理，生产高品质纯净水。本发明在回收乏汽热量和凝结水的同时，其可以取消火电厂大量循环冷却水的运行，有效节约水资源和热量，同时大幅降低膜蒸馏处理的运行成本，有利于提高整个电厂的热利用效率。

附图说明

图1为本发明所述水电联产的装置的结构示意图；

其中，1-预处理装置，2-抽气泵，3-一次加热池，4-换热器A，5-二次加热池，6-换热器B，7-锅炉，8-备用凝汽器，9-膜蒸馏装置，10-水泵，11-产水池。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

如图1所示，一种水电联产的装置，包括原水管路、乏汽管路A和乏汽管路B；

所述原水管路上依次设有预处理装置1、一次加热池3、二次加热池5、膜蒸馏装置9和产水池11，其中，所述预处理装置的出水口连接一次加热池3的进水口，一次加热池3的出水口与所述二次加热池5的进水口A连接，所述二次加热池5的出水口连接膜蒸馏装置9的进水口，所述膜蒸馏装置9的出水口经水泵10连接二次加热池5的进水口B，所述膜蒸馏装置9的水蒸气出口连接产水池11；

所述预处理装置1用于对原水进行预处理，所述预处理装置1为沉淀池、隔油池、氧化池、软化池、过滤器或生化池的一种或几种的组合。

所述乏汽管路A上依次设有抽气泵2、换热器B6、换热器A4和锅炉；乏汽经抽气泵2进入换热器B6，换热器B6的出气端与换热器A4的进气端连接，换热器A4的出气端连接锅炉7；

其中，所述换热器A4位于所述一次加热池3内，所述换热器B6位于所述二次加热池5内。

所述乏汽管路B上设有备用凝汽器8，乏汽经所述备用凝汽器8进入锅炉7。所述备用凝汽器8内设有压力监测装置，所述压力监测装置连接自动控制装置。当膜蒸馏装置9检修或故障等原因造成乏汽无法顺利冷凝，影响备用凝汽器8内真空度时，通过备用凝汽器8中的压力监测装置和自动控制装置，将自动启动凝汽器中循环冷却水的运行，避免影响上游发电效率。

所述一次加热池3和二次加热池5内还分别设有搅拌装置。

所述膜蒸馏装置9采用真空膜蒸馏运行方式或气隙式、气扫式、直接接触式膜蒸馏运行方式。

在某沿海燃煤电厂，利用所述的水电联产的装置进行水电联产的方法，包括以下步骤：

步骤1，将海水抽至调节池，海水经过混凝、沉淀、软化和过滤等预处理后，将海水泵入一次加热池3，再由一次加热池3自流进入二次加热池5；

步骤2，高压蒸汽在汽轮机做功后，温度降至约100℃时，用抽气泵2将蒸汽送至二次加热池5内的换热器B6，通过所述换热器B6对二次加热池5内的海水进行加热，所述换热器B6内的蒸汽和冷凝水进入一次加热池3内的换热器A4，通过换热器A4对一次加热池3内的海水进行加热，换热器4进气端蒸汽温度约为70℃，一次加热池中海水出水温度约为50℃。乏汽经降温冷凝后，生成的冷凝水经过回热和除氧等处理后回用到锅炉7中。

步骤3，二次加热池5的海水经过加热后，水温升至80℃，进入膜蒸馏装置9，经膜蒸馏装置9浓缩后的海水温度降至50℃，浓缩后的海水回流到二次加热池5中继续处理，二次加热池5中的海水也可再回流到一次加热池3中，同时膜蒸馏装置9产生的冷凝水进入产水池11进行收集；

步骤4，二次加热池5内的海水含盐量为20％时，将二次加热池5内的海水排出，一次加热池3中的海水继续进入二次加热池5中，重复上述浓缩处理过程。

所述换热器A4和换热器B6的进气端和出气端均设有温控器。

换热器A4和换热器B6中的蒸汽与海水采取逆流换热。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种水电联产的装置，其特征在于，包括原水管路和乏汽管路A；

所述原水管路上依次设有一次加热池(3)、二次加热池(5)、膜蒸馏装置(9)和产水池(11)，其中，一次加热池(3)的出水口与所述二次加热池(5)的进水口A连接，所述二次加热池(5)的出水口连接膜蒸馏装置(9)的进水口，所述膜蒸馏装置(9)的出水口经水泵(10)连接二次加热池(5)的进水口B，所述膜蒸馏装置(9)的水蒸气出口连接产水池(11)；

所述乏汽管路A上依次设有抽气泵(2)、换热器B(6)、换热器A(4)和锅炉；乏汽经抽气泵(2)进入换热器B(6)，换热器B(6)的出气端与换热器A(4)的进气端连接，换热器A(4)的出气端连接锅炉(7)；

其中，所述换热器A(4)位于所述一次加热池(3)内，所述换热器B(6)位于所述二次加热池(5)内。

2.根据权利要求1所述的水电联产的装置，其特征在于，所述原水管路上还设有预处理装置(1)，用于对原水进行预处理，所述预处理装置的出水口连接一次加热池(3)的进水口，所述预处理装置(1)为沉淀池、隔油池、氧化池、软化池、过滤器或生化池的一种或几种的组合。

3.根据权利要求1所述的水电联产的装置，其特征在于，所述一次加热池(3)和二次加热池(5)内分别设有搅拌装置。

4.根据权利要求1所述的水电联产的装置，其特征在于，所述膜蒸馏装置(9)采用真空膜蒸馏运行方式或气隙式、气扫式、直接接触式膜蒸馏运行方式。

5.根据权利要求1所述的水电联产的装置，其特征在于，还包括乏汽管路B，所述乏汽管路B上设有备用凝汽器(8)，乏汽经所述备用凝汽器(8)进入锅炉(7)。

6.根据权利要求5所述的水电联产的装置，其特征在于，所述备用凝汽器(8)内设有压力监测装置，所述压力监测装置连接自动控制装置。

7.利用上述任一项权利要求所述的水电联产的装置进行水电联产的方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1，原水经预处理装置(1)预处理后进入一次加热池(3)，再由一次加热池(3)流入二次加热池(5)；

步骤2，通过抽气泵(2)将汽轮机排出的乏汽送至二次加热池(5)内的换热器B(6)，通过所述换热器B(6)对二次加热池(5)内的原水进行加热，同时换热器B(6)内的乏汽冷凝，一部分乏汽降温冷凝为冷凝水，所述换热器B(6)内的乏汽和冷凝水进入一次加热池(3)内的换热器A(4)，通过换热器A(4)对一次加热池(3)内的原水进行加热，同时换热器A(4)内的乏汽降温冷凝，生成的冷凝水进入锅炉(7)中；

步骤3，二次加热池(5)的原水加热至50～95℃，进入膜蒸馏装置(9)进行浓缩处理，经膜蒸馏装置(9)浓缩后的原水回流到二次加热池(5)中，重复浓缩处理过程，膜蒸馏装置(9)产生的冷凝水进入产水池(11)进行收集。

8.根据权利要求7所述的水电联产的方法，其特征在于，根据所处理原水的水质成分和处理工况，当二次加热池(5)内的原水含盐量达到排放值时，将二次加热池(5)内的原水排出，再重复上述浓缩处理过程。

9.根据权利要求7所述的水电联产的方法，其特征在于，所述换热器A(4)和换热器B(6)的进气端和出气端均设有温控器。

10.根据权利要求7所述的水电联产的方法，其特征在于，汽轮机排出的乏汽温度为70～110℃，换热器B(6)的出气端蒸汽温度为50～80℃。