CN110357196A - 一种固液分离的海水淡化工艺 - Google Patents

Abstract

本发明提供的一种固液分离的海水淡化工艺，根据传热传质需要，设置蒸汽冷凝水循环回路、烟气换热通道、海水流入通道、制盐废水换热通道、淡水流出通道、排盐通道、制盐废水回收通道等7条物流通道。整套工艺按功能分为制热工序、制盐工序、制水工序、制盐废水回收工序等4道工序。全部海水蒸发罐置于一个减压蒸馏系统内。采取2组淡水罐、制盐废水罐、真空泵轮流切换使用的技术措施，保持减压蒸馏连续运行的工作状态下，转运淡水和制盐废水。锅炉蒸汽和烟气热量都用于淡化海水，燃料热量利用率高。彻底消除了排放热浓海水对海洋环境的污染。按照此工艺所采用的设备结构简单、布局紧凑，规模大小灵活，适用范围广。

Description

一种固液分离的海水淡化工艺

所属技术领域

本发明涉及一种海水淡化工艺，具体为一种固液分离的海水淡化工艺。

背景技术

共存于海水的盐和淡水是人类生存必需的两类物质。蒸发海水水份制取盐是最古老的制盐工艺，热量利用率低。现代制盐工艺回收利用部分蒸汽热量，在制得盐的同时，产生大量不能排放的制盐废水。现代海水淡化工艺在制得淡水的同时，产生大量热浓海水。而制盐废水可替代海水用于制取淡水，浓海水是制盐好原料。现代制盐工艺和现代海水淡化工艺组合在一起能实现海水固液分离，得到盐和淡水。但是，经济和技术因素都不支持该技术组合实现海水固液分离。近几年发明的新型热法海水淡化技术将海水直接分离成盐和淡水，没有浓海水产生。新型热法海水淡化技术走的是一条完全不同于现代热法海水淡化技术的技术路线，热量利用充分，达到理论极限。2017年美国《能源与动力工程》刊载的《新型热法海水淡化技术工程化问题》一文对此作了阐述。新型热法海水淡化技术将现代热法海水淡化技术排放热浓海水废弃的热量用于淡化海水，淡水产量成倍增长。然而，新型热法海水淡化技术现行工艺没有区别处理海水固液分离不同阶段需要解决的主要技术问题。这样势必造成淡水含盐量升高和质量下降。开发一套符合新型热法海水淡化技术特点的工艺，是实现海水高效固液分离的关键。

新型热法海水淡化装置第一级海水蒸发罐内的饱和浓度海水蒸发出蒸汽，并流入第二级海水蒸发罐冷凝器冷凝成水，第一级海水蒸发罐内析出固态盐。这个过程同现代制盐过程完全一样。称为制盐过程。第二级海水蒸发罐冷凝器内的冷凝水称为制盐废水。第二级海水蒸发罐及以后所有海水蒸发罐都是非饱和浓度海水蒸发出蒸汽，并在下一级海水蒸发罐冷凝器冷凝成水。这个过程称为制水过程。冷凝水就是淡水。将制盐废水和淡水分开，回收利用制盐废水及其所含热量，是保证淡水质量和产量的工艺措施。

新型热法海水淡化技术体系由论文《新型热法海水淡化技术工程化问题》和一系列中国发明专利构成。中国发明专利201510192240.0、201410396027.7、201410443596.2、201410841439.7、201510379482.0是海水固液分离海水淡化工艺的支撑技术。

发明内容

本发明的目的是开发一套可利用锅炉烟气热量淡化海水，回收利用制盐废水及其所含热量的海水固液分离工艺。

为了实现上述目的，本发明的方案是：其工艺包括制热工序、制盐工序、制水工序、制盐废水回收工序。其特征在于：所述工艺设置蒸汽冷凝水循环回路、烟气换热通道、海水流入通道、制盐废水换热通道、淡水流出通道、排盐通道、制盐废水回收通道。制盐废水换热通道末端连通制盐废水罐。淡水流出通道末端连通淡水罐。真空泵在淡水罐罐顶连通全部海水蒸发罐构成减压蒸馏系统。配置控制系统，调控蒸汽冷凝水循环回路、烟气换热通道、海水流入通道、制盐废水换热通道、淡水流出通道、排盐通道、制盐废水回收通道的物料流动状况，以及调控减压蒸馏系统压力和各海水蒸发罐温度，保持各项工艺参数在设定范围内。所述制热工序是在锅炉内燃料燃烧制得蒸汽并产生烟气。蒸汽进入蒸汽冷凝水循环回路，流入制盐工序冷凝成水，循环回到锅炉。烟气进入烟气换热通道，流经制盐工序和制水工序梯级换热后，烟气排入大气层。所述制盐工序是第一级海水蒸发罐内，来自制热工序的蒸汽和烟气放出的热量使海水蒸发产生蒸汽，并析出固态盐。固态盐经排盐通道排出。本级产生的蒸汽进入第二级海水蒸发罐冷凝成制盐废水。制盐废水进入制盐废水换热通道，流经制水工序梯级换热后，制盐废水储存在制盐废水罐内。第二级海水蒸发罐产生的蒸汽进入制水工序。所述制水工序是第三级海水蒸发罐内，来自第二级海水蒸发罐的蒸汽冷凝成淡水。淡水进入淡水流出通道。来自第二级海水蒸发罐的蒸汽、制盐废水、烟气放出的热量使海水蒸发产生蒸汽。本级产生的蒸汽进入第四级海水蒸发罐冷凝成淡水。淡水进入淡水流出通道。第四级海水蒸发罐及其以后各级海水蒸发罐的工作过程同第三级海水蒸发罐的工作过程完全一样。只是工作温度逐级降低。都是将上一级海水蒸发罐产生的蒸汽冷凝成淡水，淡水进入淡水流出通道，本级产生的蒸汽进入下一级海水蒸发罐冷凝成淡水。制水工序所有海水蒸发罐产生的淡水都进入淡水罐。所述制盐废水回收工序是制盐废水罐内的制盐废水依次经制盐废水回收通道、海水流入通道进入制水工序。

所述燃料是煤、天然气、油。采用核能、太阳能作热源，不设置烟气换热通道。

所述减压蒸馏系统是全部海水蒸发罐、制盐废水换热通道、淡水流出通道、淡水罐、制盐废水罐连通构成的一个密闭空间与真空泵连通。淡水罐和制盐废水罐在两罐罐顶连通。

所述淡水罐、制盐废水罐、真空泵配置相同的两组。两组淡水罐、制盐废水罐、真空泵并联。两组淡水罐、制盐废水罐、真空泵轮流切换使用，减压蒸馏系统连续运行。

本发明的优点在于：一是燃料热量的利用率高，现代热法海水淡化技术不能利用的锅炉烟气和热浓海水所含热量都充分用于淡化海水，淡水产量成倍增长；二是彻底消除了现代热法海水淡化技术排放热浓海水对海洋环境的污染；三是全部海水蒸发罐在一个减压蒸馏系统内的，两组淡水罐、制盐废水罐、真空泵并联、轮流切换使用的技术措施，保证设备连续高效运行；四是按照此工艺所采用的设备结构简单、布局紧凑，规模大小灵活，适用范围广。设备生产、运输、安装成本大幅度低于现代热法海水淡化设备；五是中国拥有新型热法海水淡化技术完整的知识产权。

附图说明

下面结合附图与实施例对本发明作进一步说明：

图1是本发明工艺流程图；

图2是本发明工艺应用实例图。

图1中，竖框是工艺流程各工序，是固定不动的；横框是各种物料，要沿着箭头所指方向，在7条物流通道中流动。

图2中，1、蒸汽冷凝水循环回路，2、烟气换热通道，3、海水流入通道，4、制盐废水换热通道，5、淡水流出通道，6、真空泵，7、淡水罐，8、制盐废水罐，9、排盐通道。回路和通道由同一个数字标注两次。图2没有标示制盐废水回收通道。因为这条通道从制盐废水罐到海水流入通道进口，图中相距很近。

具体实施方式

实施例是一套以油气为燃料具有7级海水蒸发罐的海水淡化装置。如图2所示。制热工序的锅炉采用中国发明专利201510379482.0所述的燃油燃气锅炉。制盐工序包含第一级和第二级的2级海水蒸发罐。制水工序包含第三级到第七级的5级海水蒸发罐。制盐废水回收工序包含连接制盐废水罐8和海水流入通道3进口的管道及安在管道上的水泵。蒸汽冷凝水循环回路1从锅炉蒸汽出口，经第一级海水蒸发罐冷凝器回到锅炉进水口。烟气换热通道2进口接通锅炉烟气出口，穿过7级海水蒸发罐连通大气。海水流入通道3进口在第七级海水蒸发罐上，逐级连通上一级海水蒸发罐，直到连通第一级海水蒸发罐。制盐废水换热通道4进口连通第二级海水蒸发罐冷凝器出口，穿过后5级海水蒸发罐连通制盐废水罐8。淡水流出通道5进口连通第三级海水蒸发罐冷凝器出口，穿过后4级海水蒸发罐连通淡水罐7。排盐通道9进口在第一级海水蒸发罐底。制盐废水回收通道进口连通制盐废水罐8，出口接通海水流入通道3进口。淡水罐7和制盐废水罐8两罐在罐顶连通。真空泵6在淡水罐7罐顶连通淡水罐7。真空泵6、淡水罐7、制盐废水罐8配置相同的两组。两组真空泵6、淡水罐7、制盐废水罐8并联。

本实施例的工作过程是：接通海水供水管，海水通过海水流入通道3进入装置。达到规定水位，锅炉点火运行。锅炉蒸汽进入蒸汽冷凝水循环回路1，在第一级海水蒸发罐冷凝器换热冷凝成水，回到锅炉进水口。锅炉烟气进入烟气换热通道2，在7级海水蒸发罐内梯级换热后排入大气。第一级海水蒸发罐内海水吸收热量蒸发，所产生的蒸汽进入第二级海水蒸发罐冷凝器换热冷凝成制盐废水。制盐废水进入制盐废水换热通道4，在5级海水蒸发罐内梯级换热后流入制盐废水罐8。第二级海水蒸发罐内海水吸收热量蒸发，所产生的蒸汽进入第三级海水蒸发罐冷凝器换热冷凝成淡水。淡水进入淡水流出通道5后流入淡水罐7。第三级到第七级海水蒸发罐的工作过程完全一样，所产生的淡水都流入淡水罐7。第一级海水蒸发罐温度达到规定温度，启动一台真空泵6，装置进入减压蒸馏状态。随着制盐废水和淡水不断产出，不断补充海水到规定水位。淡水罐7和制盐废水罐8的水位达到规定水位，启动另一台真空泵6，将另一组淡水罐7和制盐废水罐8减压到装置压力。然后两组切换。切换下来的淡水罐7内的淡水转运到用户。切换下来的制盐废水罐8内的制盐废水转送到海水流入通道3进口，随着海水重新进入装置。转空的淡水罐7和制盐废水罐8等待替换正在运行的淡水罐7和制盐废水罐8。如此反复轮流切换，装置保持稳定的减压蒸馏状态。固态盐在第一级海水蒸发罐底不断沉积。固态盐达到一定量后，从排盐通道9排出固态盐。7条物流通道中，物料沿着图1中的箭头所指方向流动。

Claims (4)

1.一种固液分离的海水淡化工艺，其工艺包括制热工序、制盐工序、制水工序、制盐废水回收工序，其特征在于：所述工艺设置蒸汽冷凝水循环回路、烟气换热通道、海水流入通道、制盐废水换热通道、淡水流出通道、排盐通道、制盐废水回收通道，制盐废水换热通道末端连通制盐废水罐，淡水流出通道末端连通淡水罐，真空泵在淡水罐罐顶连通全部海水蒸发罐构成减压蒸馏系统，配置控制系统，调控蒸汽冷凝水循环回路、烟气换热通道、海水流入通道、制盐废水换热通道、淡水流出通道、排盐通道、制盐废水回收通道的物料流动状况，以及调控减压蒸馏系统压力和各海水蒸发罐温度，保持各项工艺参数在设定范围内，所述制热工序是在锅炉内燃料燃烧制得蒸汽并产生烟气，蒸汽进入蒸汽冷凝水循环回路，流入制盐工序冷凝成水，循环回到锅炉，烟气进入烟气换热通道，流经制盐工序和制水工序梯级换热后，烟气排入大气层，所述制盐工序是第一级海水蒸发罐内，来自制热工序的蒸汽和烟气放出的热量使海水蒸发产生蒸汽，并析出固态盐，固态盐经排盐通道排出，本级产生的蒸汽进入第二级海水蒸发罐冷凝成制盐废水，制盐废水进入制盐废水换热通道，流经制水工序梯级换热后，制盐废水储存在制盐废水罐内，第二级海水蒸发罐产生的蒸汽进入制水工序，所述制水工序是第三级海水蒸发罐内，来自第二级海水蒸发罐的蒸汽冷凝成淡水，淡水进入淡水流出通道，来自第二级海水蒸发罐的蒸汽、制盐废水、烟气放出的热量使海水蒸发产生蒸汽，本级产生的蒸汽进入第四级海水蒸发罐冷凝成淡水，淡水进入淡水流出通道，第四级海水蒸发罐及其以后各级海水蒸发罐的工作过程同第三级海水蒸发罐的工作过程完全一样，只是工作温度逐级降低，都是将上一级海水蒸发罐产生的蒸汽冷凝成淡水，淡水进入淡水流出通道，本级产生的蒸汽进入下一级海水蒸发罐冷凝成淡水，制水工序所有海水蒸发罐产生的淡水都进入淡水罐，所述制盐废水回收工序是制盐废水罐内的制盐废水依次经制盐废水回收通道、海水流入通道进入制水工序。

2.根据权利要求1所述的一种固液分离的海水淡化工艺，其特征在于：所述燃料是煤、天然气、油，采用核能、太阳能作热源，不设置烟气换热通道。

3.根据权利要求1所述的一种固液分离的海水淡化工艺，其特征在于：所述减压蒸馏系统是全部海水蒸发罐、制盐废水换热通道、淡水流出通道、淡水罐、制盐废水罐连通构成的一个密闭空间与真空泵连通，淡水罐和制盐废水罐在两罐罐顶连通。

4.根据权利要求1所述的一种固液分离的海水淡化工艺，其特征在于：所述淡水罐、制盐废水罐、真空泵配置相同的两组，两组淡水罐、制盐废水罐、真空泵并联，两组淡水罐、制盐废水罐、真空泵轮流切换使用，减压蒸馏系统连续运行。