CN113428925B - 一种回收滨海电站余热的低温多效海水淡化装置 - Google Patents

Abstract

一种回收滨海电站余热的低温多效海水淡化装置，属于海水淡化技术领域。本发明包括热泵装置、低温多效蒸发机组、凝汽器、一级预热器、二级预热器，利用吸收式热泵为低温多效设备提供驱动热源，吸收式热泵将电站温排水作为低温热源，通过少量的汽轮机抽汽作为驱动蒸汽，将低温热源中的热能传递给热媒。电站温排水作为低温多效蒸发机组凝汽器的冷却水，换热后温度上升，之后进入一级预热器与装置排出的高温浓海水进行换热，温度进一步上升，此时温排水一部分作为原料海水进二级预热器，一部分进入热泵装置的蒸发器。本发明节约了蒸汽消耗量，实现了热能的梯级利用，提高了各级热能的利用率，更加节能环保。

Description

一种回收滨海电站余热的低温多效海水淡化装置

技术领域

本发明涉及海水淡化技术领域，尤其涉及一种回收滨海电站余热的低温多效海水淡化装置。

背景技术

电站水电联产不仅是解决淡水紧缺的有效途径，也是优化电力资源配置的重要举措。目前滨海电站常用的海水淡化技术有低温多效、反渗透等。低温多效技术因其产水纯度高、操作温度低、消耗电能少、设备不易结垢、原料水预处理简单的特点，得到了较为广泛的应用。

如申请号为CN201010527671.5的中国发明专利申请公开了一种发电汽轮机组凝汽器式海水淡化装置，有锅炉及与锅炉相接的汽轮机，汽轮机的乏汽输出通过凝汽器、循环水泵与锅炉相接，设有低温多效蒸发海水淡化装置，所述凝汽器是低温多效蒸发海水淡化装置的第一效蒸发器。该类单一的低温多效技术仅采用机组汽轮机抽汽作为多效蒸发器的热源，存在蒸汽量消耗大的问题，蒸汽成本较高，影响技术的经济性。另外，滨海电站海水淡化系统产生的浓海水常常稀释后直接排放，极少进行综合利用，造成了资源的浪费。

发明内容

本发明的目的是为了解决上述现有技术存在的问题，提供一种回收滨海电站余热的低温多效海水淡化装置，其节约了蒸汽消耗量，实现了热能的梯级利用，提高了各级热能的利用率，更加节能环保。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的：

一种回收滨海电站余热的低温多效海水淡化装置，包括热泵装置、低温多效蒸发机组、凝汽器、一级预热器、二级预热器，所述凝汽器的换热管两端分别连接有冷却海水入口管道和冷却海水出口管道，所述一级预热器内设有第一换热管和第二换热管，所述二级预热器内设有第三换热管和第四换热管，所述第一换热管的入口端连接所述冷却海水出口管道，所述第一换热管的出口端同时连接所述第三换热管的入口端及所述热泵装置，所述第三换热管的出口端同时连接所述低温多效蒸发机组的多个换热腔，所述热泵装置的热媒出口端连接所述低温多效蒸发机组的一效蒸发器的换热管的入口端，所述一效蒸发器的换热管的出口端连接所述第四换热管的入口端，所述第四换热管的出口端连接所述热泵装置，所述低温多效蒸发机组的蒸汽出口管道连接所述凝汽器的换热腔，所述低温多效蒸发机组的浓海水出口管道连接所述第二换热管的入口端。

本发明通过一级预热器回收了低温多效蒸发机组排出的温盐水中的余热供热泵使用，热泵利用该部分热能作为低温多效蒸发机组的驱动热源，实现了电站热能的梯级利用；同时通过二级预热器进一步提高了低温多效蒸发机组对于热泵提供的热媒的热能利用率，从而大大提高了整套装置对于热能的利用率，减少了电站汽轮机的抽气量，提高了电站的经济性。

作为本发明优选，所述热泵装置包括吸收器、发生器、溶液泵、溶液热交换器、冷凝器、节流阀、蒸发器，所述发生器上设有抽汽入口管道，所述发生器的蒸汽输出端连接所述冷凝器的换热管的入口端，所述冷凝器的换热管的出口端通过所述节流阀连接所述蒸发器的换热管的入口端，所述蒸发器的换热管的出口端连接所述吸收器，所述吸收器经过所述溶液泵及所述溶液热交换器的换热腔连接所述发生器，所述发生器通过所述溶液热交换器的换热管连接所述吸收器，所述吸收器的热媒出口管道连接所述冷凝器的换热腔的入口端；所述冷凝器的换热腔的出口端连接所述一效蒸发器的换热管的入口端，所述第四换热管的出口端连接所述吸收器，所述第一换热管的出口端连接所述蒸发器的换热腔的入口端。所述热泵装置通过蒸发器有效利用了经一级预热器加热的海水的热量。

作为本发明优选，所述低温多效蒸发机组的凝结淡水出口管道及所述凝汽器的凝结淡水出口管道均连接至凝结水加热器，所述凝结水加热器设于电站二回路凝结水循环管路中，由于该部分高温淡水的水质极佳，作为电站二回路凝结水加热器的热源对二回路凝结水进行加热，即使出现泄漏的情况，也不会污染电站二回路水质。

作为本发明优选，所述第二换热管的出口端连接至电站制氯系统，由于排出的浓海水盐度较高，适合作为电站制氯系统的原料，用于生产电站循环水系统所需的杀生剂次氯酸钠，提高了制氯系统的经济性。

作为本发明优选，所述凝汽器的换热腔还连接有真空泵，用于维持凝汽器的真空度，并排出凝汽器中的不凝性气体。

本发明的优点是：

1、通过热泵回收了循环水排水中的低品位余热，并将回收的热能作为低温多效装置的驱动热源，实现了电站热能的梯级利用；

2、通过循环水排水余热回收，设置一级预热器、二级预热器及凝结水加热器等装置，提高了热能的利用率，在实现生产淡水目的的同时，减少了电站汽轮机抽汽量，提高了电站的经济性；

3、装置排出的浓海水因其盐度高，作为原料海水进入电站制氯系统，避免了直接排放，实现了装置产物的综合利用，具有较高的环保价值。

附图说明

图1为本发明一种回收滨海电站余热的低温多效海水淡化装置的结构原理图；

图中：1-吸收器；2-发生器；3-溶液泵；4-溶液热交换器；5-冷凝器；6-节流阀；7-蒸发器；8-凝汽器；9-一级预热器；91-第一换热管；92-第二换热管；10-二级预热器；101-第三换热管；102-第四换热管；11-一效蒸发器；12-二效蒸发器；13-n-1效蒸发器；14-n效蒸发器；15-真空泵；16-凝结水加热器；23-抽汽入口管道；25-冷却海水入口管道；26-冷却海水出口管道。

具体实施方式

下面将结合附图和具体实施方式对本发明做进一步的详细说明。

一种回收滨海电站余热的低温多效海水淡化装置，包括热泵装置、低温多效蒸发机组、凝汽器8、一级预热器9、二级预热器10、真空泵15。

其中，所述热泵装置包括吸收器1、发生器2、溶液泵3、溶液热交换器4、冷凝器5、节流阀6、蒸发器7，所述发生器2上设有抽汽入口管道23，所述发生器2的蒸汽输出端连接所述冷凝器5的换热管的入口端，所述冷凝器5的换热管的出口端通过所述节流阀6连接所述蒸发器7的换热管的入口端，所述蒸发器7的换热管的出口端连接所述吸收器1，所述吸收器1经过所述溶液泵3及所述溶液热交换器4的换热腔连接所述发生器2，所述发生器2通过所述溶液热交换器4的换热管连接所述吸收器1，所述吸收器1的热媒出口管道连接所述冷凝器5的换热腔的入口端。

所述低温多效蒸发机组包括一效蒸发器11、二效蒸发器12…（n-1）效蒸发器13、n效蒸发器14，一效蒸发器11的蒸汽出口连接二效蒸发器12的换热管入口，一效蒸发器11的浓海水出口连接二效蒸发器12的浓海水入口，以此类推，n效蒸发器14的蒸汽出口管道连接所述凝汽器8的换热腔，n效蒸发器14的浓盐水出口管道连接所述一级预热器9，二效蒸发器12至n效蒸发器14的换热管凝结水出口管道及所述凝汽器8的凝结淡水出口管道均连接至凝结水加热器16，所述凝结水加热器16设于电站二回路凝结水循环管路中。

具体的，所述凝汽器8的换热管两端分别连接有冷却海水入口管道25和冷却海水出口管道26，所述一级预热器9内设有第一换热管91和第二换热管92，所述二级预热器10内设有第三换热管101和第四换热管102，所述第一换热管91的入口端连接所述冷却海水出口管道26，所述第一换热管91的出口端同时连接所述第三换热管101的入口端及所述蒸发器7的换热腔的入口端，所述第三换热管101的出口端同时连接所述低温多效蒸发机组的多个换热腔内的喷淋头，所述冷凝器5的热媒出口端连接所述低温多效蒸发机组的一效蒸发器11的换热管的入口端，所述一效蒸发器11的换热管的出口端连接所述第四换热管102的入口端，所述第四换热管102的出口端连接所述吸收器1，所述低温多效蒸发机组的浓海水出口管道连接所述第二换热管92的入口端。热泵装置仅需通过少量的汽轮机抽汽作为驱动蒸汽，即可通过蒸发器将低温海水中的热能传递给热媒，以作为低温多效蒸发机组的热源，提高热能的利用率，同时节约汽轮机抽汽量。

另外，所述凝汽器8的换热腔还连接有真空泵15，用于维持凝汽器的真空度，并排出凝汽器中的不凝性气体。所述第二换热管92的出口端连接至电站制氯系统，由于排出的浓海水盐度较高，适合作为电站制氯系统的原料，用于生产电站循环水系统所需的杀生剂次氯酸钠，提高了制氯系统的经济性。

综上所述，本装置的工作原理为：海水经过与凝汽器8中蒸汽的换热后初步升温，随后经过一级预热器9，吸收低温多效蒸发机组排出的热的浓海水的部分热量后进一步升温，接着一部分温海水进入热泵装置的蒸发器7作为热源，为热泵的热媒提供热量；另一部分温海水经过二级预热器10，吸收自一效蒸发器的换热管排出的热媒的部分余热后，分别自多效蒸发器上方的喷淋头进入多效蒸发器的换热腔，其中，一效蒸发器11中的海水在来自热泵装置的热媒的加热下蒸发，蒸汽进入二效蒸发器12的换热管，二效至n效蒸发器的热源均为上一效蒸发器产生的蒸汽，n效蒸发器14产生的蒸汽则进入凝汽器8，在海水的冷却作用下凝结为淡水，而二效至n效蒸发器中作为热源的蒸汽在换热凝结后产生的淡水与凝汽器8产生的淡水汇合进入凝结水加热器16，作为二回路凝结水的加热热源。并且，上一效蒸发器中未被蒸发的热的浓海水会依次进入下一效蒸发器中继续蒸发，以提高热能利用率，而n效蒸发器14中未被蒸发的热的浓海水通入一级预热器9作为海水预热的热源，最后温的浓海水被通入电站制氯系统利用。另外，自一效蒸发器11的换热管排出的热媒进入二级预热器10，作为海水的二级预热热源，以进一步提高热能的利用率，自二级预热器10排出的热媒重新回到吸收器，进行新一轮的吸热。

本装置利用吸收式热泵为低温多效设备提供驱动热源，吸收式热泵将电站温排水作为低温热源，通过少量的汽轮机抽汽作为驱动蒸汽，将低温热源中的热能传递给热媒。电站温排水作为低温多效蒸发机组凝汽器的冷却水，换热后温度上升，之后进入一级预热器与装置排出的高温浓海水进行换热，温度进一步上升，此时温排水一部分作为原料海水进二级预热器，一部分进入热泵装置的蒸发器，这样的设计极大地提高了热能的利用效率。低温多效蒸发机组产生的高温淡水水质好，作为热源加热电站二回路凝结水，可提高电站给水温度。与温排水完成换热后的浓海水因其盐度较高，作为原料海水进入电站制氯系统，生产电站循环水系统所需的杀生剂次氯酸钠，提高了制氯系统的经济性。

整套海水淡化装置使用热泵系统为低温多效机组提供驱动热源，热泵系统仅消耗少量汽轮机抽汽，与单一低温多效海水淡化机组相比，在实现相同淡水产量的情况下，蒸汽消耗量更少。该装置很好地实现了热能的梯级利用，提高了各级热能的利用效率，对高盐度浓海水的制氯应用也预留接口，具有很高的实用、环保价值。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，该具体实施方式是基于本发明整体构思下的一种实现方式，而且本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求书的保护范围为准。

Claims (4)

1.一种回收滨海电站余热的低温多效海水淡化装置，其特征在于，包括热泵装置、低温多效蒸发机组、凝汽器、一级预热器、二级预热器，所述凝汽器的换热管两端分别连接有冷却海水入口管道和冷却海水出口管道，所述一级预热器内设有第一换热管和第二换热管，所述二级预热器内设有第三换热管和第四换热管，所述第一换热管的入口端连接所述冷却海水出口管道，所述第一换热管的出口端同时连接所述第三换热管的入口端及所述热泵装置，所述第三换热管的出口端同时连接所述低温多效蒸发机组的多个换热腔内的喷淋头，所述热泵装置的热媒出口端连接所述低温多效蒸发机组的一效蒸发器的换热管的入口端，所述一效蒸发器的换热管的出口端连接所述第四换热管的入口端，所述第四换热管的出口端连接所述热泵装置，所述低温多效蒸发机组的蒸汽出口管道连接所述凝汽器的换热腔，所述低温多效蒸发机组的浓海水出口管道连接所述第二换热管的入口端；

所述低温多效蒸发机组中，上一效蒸发器的蒸汽出口连接下一效蒸发器的换热管入口；

所述热泵装置包括吸收器、发生器、溶液泵、溶液热交换器、冷凝器、节流阀、蒸发器，所述发生器上设有抽汽入口管道，所述发生器的蒸汽输出端连接所述冷凝器的换热管的入口端，所述冷凝器的换热管的出口端通过所述节流阀连接所述蒸发器的换热管的入口端，所述蒸发器的换热管的出口端连接所述吸收器，所述吸收器经过所述溶液泵及所述溶液热交换器的换热腔连接所述发生器，所述发生器通过所述溶液热交换器的换热管连接所述吸收器，所述吸收器的热媒出口管道连接所述冷凝器的换热腔的入口端；所述冷凝器的换热腔的出口端连接所述一效蒸发器的换热管的入口端，所述第四换热管的出口端连接所述吸收器，所述第一换热管的出口端连接所述蒸发器的换热腔的入口端。

2.根据权利要求1所述的一种回收滨海电站余热的低温多效海水淡化装置，其特征在于，所述低温多效蒸发机组的凝结淡水出口管道及所述凝汽器的凝结淡水出口管道均连接至凝结水加热器，所述凝结水加热器设于电站二回路凝结水循环管路中。

3.根据权利要求1所述的一种回收滨海电站余热的低温多效海水淡化装置，其特征在于，

所述第二换热管的出口端连接至电站制氯系统。

4.根据权利要求1所述的一种回收滨海电站余热的低温多效海水淡化装置，其特征在于，所述凝汽器的换热腔还连接有真空泵。