CN111186950B - 一种高产水率海水淡化系统及运行方法 - Google Patents

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Abstract

一种高产水率海水淡化系统及运行方法，该系统包括依次相连的盐水加热器、多级闪蒸热回收段、多级闪蒸热排放段、搅拌混合器、高温分离罐、换热器、低温分离罐、定向溶剂加热器、热回收器及真空除氧器；将多级闪蒸工艺排放的高温浓盐水与加热后的定向溶剂混合，再分离后，冷却溶解水的定向溶剂，纯水析出后与定向溶剂分离。通过定向溶剂加热器控制搅拌混合器和高温分离罐的工作温度；通过换热器控制低温分离罐工作温度；本发明提高了整体系统的系统产水率和能量利用效率，降低了系统排放浓盐水的温度，减轻了对生态环境的热污染。

Description

一种高产水率海水淡化系统及运行方法
技术领域
本发明涉及海水淡化技术领域，具体涉及一种高产水率海水淡化系统及运行方法。
背景技术
多级闪蒸海水淡化技术是一种可靠的能够缓解水资源短缺的技术，具有运行稳定、结构简单和产水量大的优点。但是，多级闪蒸工艺依然是一种能量密集型海水淡化方式，降低多级闪蒸海水淡化系统能耗能够有效降低居民用水成本。同时，多级闪蒸工艺会排放大量高于环境温度的浓缩海水，对周围水体造成热污染。定向溶剂萃取技术可以利用定向溶剂将水从盐水中提取出来，然后利用不同温度下水在定向溶剂内的溶解度差将纯水分离出来。但是定向溶剂萃取技术，海水预处理成本较高，热耗量较高。
发明内容
为了解决上述现有技术存在的问题，本发明提出一种高产水率海水淡化系统及运行方法,将多级闪蒸系统排出的具有一定温度的浓海水与高温的定向溶剂混合，定向溶剂将水从浓海水萃取溶解，进入高温分离罐分离，随后将溶解水的定向溶剂冷却，在低温分离罐将纯水与定向溶剂分离。本发明能够回收多级闪蒸不能利用的余热，实现能量的梯级利用，提高系统产水率，降低产水能耗，同时能降低排放海水的温度，减轻热污染。
为了达到上述目的，本发明采用如下技术方案：
一种高产水率海水淡化系统，包括相连的盐水加热器1、多级闪蒸热回收段2、多级闪蒸热排放段3、搅拌混合器5、高温分离罐6、换热器7、低温分离罐8、定向溶剂加热器9、热回收器10及真空除氧器4，海水进入多级闪蒸热排放段3蒸汽侧作为冷却水；部分冷却海水流出多级闪蒸热排放段3后直接排放，剩余的海水作为补充海水进入真空除氧器4，除氧后进入多级闪蒸热排放段3液侧，然后进入多级闪蒸热回收段2蒸汽侧，经盐水加热器1加热后进入多级闪蒸热回收段2液侧后再进入多级闪蒸热排放段3液侧；搅拌混合器5两个入口分别与多级闪蒸热排放段3浓海水出口和定向溶剂加热器9出口连通；高温分离罐6入口与搅拌混合器5出口连通；换热器7热侧分别与高温分离罐6含水定向溶剂出口和低温分离罐8入口连通，自然海水进入换热器7冷侧，换热器7出口与多级闪蒸热排放段3蒸汽侧冷却海水出口汇合；低温分离罐8定向溶剂出口经过热回收器10与定向溶剂加热器9入口相连；真空除氧器4通过阀门与多级闪蒸热排放段3汽侧相连；热回收器10冷侧与低温分离罐8定向溶剂出口和定向溶剂加热器9入口相连，高温分离罐6浓盐水出口进入热回收器10热侧被冷却后直接排出。
所述定向溶剂加热器9布置在多级闪蒸热排放段3内，定向溶剂包括但不限于辛酸或癸酸，能够从海水中提取纯水的此类物质均可作为定向溶剂。
进入搅拌混合器5的定向溶剂和多级闪蒸热排放段3排出的浓海水的体积流量之比为(0.9～1.1)：1，搅拌混合器的工作温度为40～60℃。
浓盐水在高温分离罐6被分离，高温分离罐6工作温度为40～60℃；产品纯水在低温分离罐8被分离，低温分离罐8工作温度为15～30℃；换热器7的冷却工质可以是多级闪蒸热排放段3引入的自然海水，也可以是更低温的深层海水。
所述的一种高产水率海水淡化系统的运行方法，其特征在于：海水被泵入多级闪蒸热排放段3蒸汽侧换热器作为冷却水用来冷却闪蒸蒸汽，部分冷却海水流出多级闪蒸热排放段3后直接排放，剩余的海水作为补充海水进入真空除氧器4，除氧后进入多级闪蒸热排放段3液侧，然后进入多级闪蒸热回收段2蒸汽侧换热器，被预热的同时冷却闪蒸蒸汽，经盐水加热器1加热后进入多级闪蒸热回收段2液侧后再进入多级闪蒸热排放段3液侧进行闪蒸浓缩；通过热回收器10回收高温分离罐6排出的高温浓盐水的热量；通过定向溶剂加热器9控制搅拌混合器5和高温分离罐6的工作温度；通过换热器7控制低温分离罐8工作温度；控制目标为：高温分离罐6工作温度为40～60℃，低温分离罐工作温度为15～30℃。
和现有技术相比，本发明具有以下优点：
(1)本发明通过耦合多级闪蒸海水淡化和定向溶剂萃取技术，提高了整体系统的系统产水率和能量利用效率。
(2)本发明采用定向溶剂萃取工艺降低了系统排放浓盐水的温度，减轻了对生态环境的热污染。
附图说明
图1为本发明高产水率海水淡化系统图。
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详细说明。
如图1所示，本发明提出一种高产水率海水淡化系统，包括相连的盐水加热器1、多级闪蒸热回收段2、多级闪蒸热排放段3、搅拌混合器5、高温分离罐6、换热器7、低温分离罐8、定向溶剂加热器9、热回收器10及真空除氧器4，海水进入多级闪蒸热排放段3蒸汽侧作为冷却水；部分冷却海水流出多级闪蒸热排放段3后直接排放，剩余的海水作为补充海水进入真空除氧器4，除氧后进入多级闪蒸热排放段3液侧，然后进入多级闪蒸热回收段2蒸汽侧，经盐水加热器1加热后进入多级闪蒸热回收段2液侧后再进入多级闪蒸热排放段3液侧；搅拌混合器5两个入口分别与多级闪蒸热排放段3浓海水出口和定向溶剂加热器9出口连通；高温分离罐6入口与搅拌混合器5出口连通；换热器7热侧分别与高温分离罐6含水定向溶剂出口和低温分离罐8入口连通，自然海水进入换热器7冷侧，换热器7出口与多级闪蒸热排放段3蒸汽侧冷却海水出口汇合；低温分离罐8定向溶剂出口经过热回收器10与定向溶剂加热器9入口相连通；真空除氧器4通过阀门与多级闪蒸热排放段3汽侧相连；冷侧与低温分离罐8定向溶剂出口和定向溶剂加热器9入口相连，高温分离罐6浓盐水出口进入热回收器10热侧被冷却后直接排出。
作为本发明的优选实施方式，定向溶剂加热器9布置在多级闪蒸热排放段3内，定向溶剂包括但不限于辛酸或癸酸，定向溶剂应具有如下属性：不溶解盐、不溶于水、溶解水且溶解度随温度变化。
作为本发明的优选实施方式，进入搅拌混合器5的定向溶剂和多级闪蒸热排放段3排出的浓海水的体积流量之比为(0.9～1.1)：1，搅拌混合器的工作温度为40～60℃，搅拌混合器5与高温分离罐工作温度相同。
所述的一种高产水率海水淡化系统，浓盐水在高温分离罐6被分离，高温分离罐6工作温度为40～60℃；产品纯水在低温分离罐8被分离，低温分离罐8工作温度为15～30℃；换热器7的冷却工质可以是多级闪蒸热排放段3引入的自然海水，也可以是更低温的其他冷源，高温分离罐6与低温分离罐8温差越大，则产水率越高。
如图1所示，一种高产水率海水淡化系统的运行方法，海水被泵入多级闪蒸热排放段3蒸汽侧换热器作为冷却水用来冷却闪蒸蒸汽，部分冷却海水流出多级闪蒸热排放段3后直接排放，剩余的海水作为补充海水进入真空除氧器4，除氧后进入多级闪蒸热排放段3液侧，然后进入多级闪蒸热回收段2蒸汽侧换热器，被预热的同时冷却闪蒸蒸汽，经盐水加热器1加热后进入多级闪蒸热回收段2液侧后再进入多级闪蒸热排放段3液侧进行闪蒸浓缩；通过热回收器10回收高温分离罐6排出的高温浓盐水的热量；通过定向溶剂加热器9控制搅拌混合器5和高温分离罐6的工作温度；通过换热器7控制低温分离罐8工作温度；控制目标为：高温分离罐6工作温度为40～60℃，低温分离罐工作温度为15～30℃。
本发明提出一种高产水率海水淡化系统及运行方法。将多级闪蒸系统排出的具有一定温度的浓海水与高温的定向溶剂混合，定向溶剂将水从浓海水萃取溶解，进入高温分离罐分离，随后将溶解水的定向溶剂冷却，在低温分离罐将纯水与定向溶剂分离。本发明能够回收多级闪蒸不能利用的余热，实现能量的梯级利用，提高系统产水率，降低产水能耗，同时能降低排放海水的温度，减轻热污染。

Claims (5)

1.一种高产水率海水淡化系统，包括相连接的盐水加热器(1)、多级闪蒸热回收段(2)、多级闪蒸热排放段(3)、搅拌混合器(5)、高温分离罐(6)、换热器(7)、低温分离罐(8)、定向溶剂加热器(9)、热回收器(10)及真空除氧器(4)，其特征在于：海水进入多级闪蒸热排放段(3)蒸汽侧作为冷却水；部分冷却海水流出多级闪蒸热排放段(3)后直接排放，剩余的海水作为补充海水进入真空除氧器(4)，除氧后进入多级闪蒸热排放段(3)液侧，然后进入多级闪蒸热回收段(2)蒸汽侧，经盐水加热器(1)加热后进入多级闪蒸热回收段(2)液侧后再进入多级闪蒸热排放段(3)液侧；搅拌混合器(5)两个入口分别与多级闪蒸热排放段(3)浓海水出口和定向溶剂加热器(9)出口连通；高温分离罐(6)入口与搅拌混合器(5)出口连通；换热器(7)热侧分别与高温分离罐(6)含水定向溶剂出口和低温分离罐(8)入口连通，自然海水进入换热器(7)冷侧，换热器(7)出口与多级闪蒸热排放段(3)蒸汽侧冷却海水出口汇合；低温分离罐(8)定向溶剂出口经过热回收器(10)与定向溶剂加热器(9)入口相连通；真空除氧器(4)通过阀门与多级闪蒸热排放段(3)汽侧相连；热回收器(10)冷侧与低温分离罐(8)定向溶剂出口和定向溶剂加热器(9)入口相连，高温分离罐(6)浓盐水出口进入热回收器(10)热侧被冷却后直接排出。
2.如权利要求1所述的一种高产水率海水淡化系统，其特征在于：所述定向溶剂加热器(9)布置在多级闪蒸热排放段(3)内，定向溶剂为辛酸或癸酸。
3.如权利要求1所述的一种高产水率海水淡化系统，其特征在于：进入搅拌混合器(5)的定向溶剂和多级闪蒸热排放段(3)排出的浓海水的体积流量之比为(0.9～1.1)：1，搅拌混合器(5)的工作温度为40～60℃。
4.如权利要求1所述的一种高产水率海水淡化系统，其特征在于：浓盐水在高温分离罐(6)被分离，高温分离罐(6)工作温度为40～60℃；产品纯水在低温分离罐(8)被分离，低温分离罐(8)工作温度为15～30℃；换热器(7)的冷却工质为多级闪蒸热排放段(3)引入的自然海水，或为更低温的深层海水。
5.权利要求1所述的一种高产水率海水淡化系统的运行方法，其特征在于：海水被泵入多级闪蒸热排放段(3)蒸汽侧换热器作为冷却水用来冷却闪蒸蒸汽，部分冷却海水流出多级闪蒸热排放段(3)后直接排放，剩余的海水作为补充海水进入真空除氧器(4)，除氧后进入多级闪蒸热排放段(3)液侧，然后进入多级闪蒸热回收段(2)蒸汽侧换热器，被预热的同时冷却闪蒸蒸汽，经盐水加热器(1)加热后进入多级闪蒸热回收段(2)液侧后再进入多级闪蒸热排放段(3)液侧，流动的同时进行闪蒸浓缩；通过热回收器(10)回收高温分离罐(6)排出的高温浓盐水的热量；通过定向溶剂加热器(9)控制搅拌混合器(5)和高温分离罐(6)的工作温度；通过换热器(7)控制低温分离罐(8)工作温度；控制目标为：高温分离罐(6)工作温度为40～60℃，低温分离罐工作温度为15～30℃。
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