CN114906896A - 一种基于热源利用的低温多效海水淡化系统 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及热法海水淡化技术领域，公开了一种基于热源利用的低温多效海水淡化系统，包括闪蒸加热器、海水循环泵、闪蒸装置、多效蒸发器、产品水泵、浓海水泵、水环真空泵、凝汽器，闪蒸加热器、闪蒸装置、多效蒸发器、凝汽器沿动力蒸汽传输方向依次管道连接，闪蒸加热器与闪蒸装置还通过海水循环泵管道连接，闪蒸加热器与凝汽器还通过水环真空泵管道连接，多效蒸发器还与产品水泵、浓海水泵分别管道连接。本发明解决了现有技术存在的对海水预处理要求高、系统运行维护成本较高、装置调节复杂、系统电耗高等问题。
Description
技术领域
本发明涉及热法海水淡化技术领域，具体是一种基于热源利用的低温多效海水淡化系统。
背景技术
近年来核能发电技术其安全性和经济性大幅提高，核电厂、核能平台、舰船、岛屿等需要使用较多的淡水资源，同时其本身拥有较多可利用的蒸汽热源或其他热力资源，所以对建设在海边的核电厂、核能平台、舰船等可以考虑利用核能系统丰富的蒸汽热源生产淡水资源。
目前较多的核电厂等配套的均为膜法海水淡化系统，对于膜法海水淡化系统，具有一定的局限性，如对海水预处理要求高、系统运行维护成本较高、装置调节复杂、系统电耗高等，特别是在北方地区冬季海水温度较低的情况下，膜系统产水量将会严重下降。
发明内容
为克服现有技术的不足，本发明提供了一种基于热源利用的低温多效海水淡化系统，解决现有技术存在的对海水预处理要求高、系统运行维护成本较高、装置调节复杂、系统电耗高等问题。
本发明解决上述问题所采用的技术方案是：
一种基于热源利用的低温多效海水淡化系统，包括闪蒸加热器、海水循环泵、闪蒸装置、多效蒸发器、产品水泵、浓海水泵、水环真空泵、凝汽器，闪蒸加热器、闪蒸装置、多效蒸发器、凝汽器沿动力蒸汽传输方向依次管道连接，闪蒸加热器与闪蒸装置还通过海水循环泵管道连接，闪蒸加热器与凝汽器还通过水环真空泵管道连接，多效蒸发器还与产品水泵、浓海水泵分别管道连接。
作为一种优选的技术方案，还包括与闪蒸加热器管道连接的蒸汽凝水泵。
作为一种优选的技术方案，还包括与闪蒸加热器管道连接的减温减压装置，减温减压装置还通过蒸汽凝水泵与闪蒸加热器管道连接。
作为一种优选的技术方案，多效蒸发器包括依次连接的首效蒸发器、中间效蒸发器、末效蒸发器，首效蒸发器与闪蒸装置管道连接，末效蒸发器与凝汽器管道连接。
作为一种优选的技术方案，还包括与闪蒸加热器管道连接的备用热源。
作为一种优选的技术方案，闪蒸装置内设有除沫器。
作为一种优选的技术方案，闪蒸装置为喷淋闪蒸装置。
作为一种优选的技术方案，产品水泵为卧式离心水泵。
作为一种优选的技术方案，浓海水泵为卧式离心水泵。
作为一种优选的技术方案，水环真空泵为双级容积式水环真空泵。
本发明相比于现有技术，具有以下有益效果：
(1)本发明降低了制取淡水对原海水水质的要求，降低了预处理成本，降低了系统电力能耗，降低了系统运行维护人员投入和成本消耗，装置调节简单便捷；
(2)本发明采用海水(或其它被处理水)作为闪蒸循环水，即首效的蒸汽凝结水也为产品水，同时引入凝汽器升温后的海水补充闪蒸损失，减少的热量损失；
(3)本发明热源利用主要是核能系统的非直接利用动力蒸汽为主，通过间接换热隔绝动力蒸汽夹带的其它非安全性气体，换热后的海水再进行闪蒸，同时配置备用热源保证系统的安长期全稳定运行。
附图说明
图1为本发明的结构示意图；
图2为图1的局部放大图之一；
图3为图1的局部放大图之二。
附图中标记及相应的零部件名称：1、闪蒸加热器，2、蒸汽凝水泵，3、海水循环泵，4、闪蒸装置，5、多效蒸发器，6、产品水泵，7、浓海水泵，8、水环真空泵，9、减温减压装置，10、凝汽器，11、备用热源，51、首效蒸发器，52、中间效蒸发器，53、末效蒸发器。
具体实施方式
下面结合实施例及附图，对本发明作进一步的详细说明，但本发明的实施方式不限于此。
实施例1
如图1至图3所示，动力蒸汽经过减温减压装置9减温减压后进入闪蒸加热器1内，与闪蒸加热器1内的循环闪蒸海水进行间接换热，换热后动力蒸汽冷凝生成冷凝水由蒸汽凝水泵2引出返回外部的凝水回水系统。循环闪蒸海水经过动力蒸汽(热源)换热后升温至设计温度。进入闪蒸装置4内，闪蒸出一定温度和流量的饱和蒸汽。闪蒸出的饱和蒸汽经过闪蒸装置4内的除沫器除去夹带的液滴，得到设计条件参数的原蒸汽，原蒸汽进入多效蒸发器5的首效。
原海水首先进入凝汽器10，经过凝汽器10升温，升温后的一部分原海水作为物料海水进入多效蒸发器5(本实施例中，多效蒸发器5包括依次连接的首效蒸发器51、中间效蒸发器52、末效蒸发器53)；一部分(与循环闪蒸海水闪蒸蒸汽等量)回流至闪蒸装置4补充循环闪蒸海水的闪蒸损失，提高海水的热利用效率；剩余部分与浓海水混合后作为排放海水排放。原蒸汽进入多效蒸发器5的首效，加热首效的物料海水使首效的物料海水部分蒸发产生二次蒸汽进入多效蒸发器5第二效，原蒸汽在首效蒸发器内冷凝；进入第二效的二次蒸汽(首效产生的)加热第二效的物料海水，并使第二效的物料海水部分蒸发再次生成二次蒸汽(第二效产生的)。依次至最末效，末效产生的二次蒸汽进入凝汽器10全部冷凝，同时对原海水进行升温。经过以上流程，包含首效的原蒸汽及各效的二次蒸汽冷凝后产生的产品水通过多效蒸发器5内部通道引至末效，汇同凝汽器10内的产品水由产品水泵6引出，经过在线仪表的检测合格产品水送至用户，不合格产品水排水。各效物料海水蒸发后剩余的海水为浓海水，各效产生的浓海水由内部通道从首效依次引至末效混合，最终各效浓海水由浓海水泵7引出与凝汽器排出的剩余部分原海水排出系统。本发明中，产品水泵6指用于输送系统生产的淡化水。浓海水泵7指用于输送系统浓缩之后的海水。
闪蒸装置4闪蒸后剩余的海水与凝汽器10升温后排出的部分原海水(与循环闪蒸海水闪蒸蒸汽等量)混合作为循环闪蒸海水由海水循环泵3升压再次送入闪蒸加热器1内升温，依次循环工作。
水环真空泵8把海水析出的不凝结气体与泄漏的空气从系统中引出排放至大气。
同时，为考虑核能蒸汽热源无法使用的情况下，可以根据现场条件使用备用热源11。
本发明具有以下特点：
1、本发明通过对核能蒸汽热源进行间接换热合理利用核能等系统不可直接利用的蒸汽热源，采用热法海水淡化模式生产淡水。
2、本发明采用海水(或其它被处理水)作为闪蒸循环水，即首效的蒸汽凝结水也为产品水，同时引入凝汽器升温后的海水补充闪蒸损失，减少的热量损失。
3本发明的热源利用主要是核能系统的动力蒸汽为主，通过间接换热进行闪蒸，同时配置备用热源保证系统的安全稳定运行。
本发明能够接纳核电厂、核能舰船平台等系统的动力蒸汽热源或其他具有危险物质的热源，可将其丰富的蒸汽资源进行合理使用。本发明设置了间接换热设备，隔绝非安全性蒸汽可能对淡化系统的影响。本发明在间接换热系统内直接采用海水进行换热，换热后闪蒸产生的蒸汽凝结后即为产品水，相比与采用除盐水换热增加了系统产量，减少热量损失。本发明对凝汽器升温后排出的多余海水进行部分利用，提高了系统的热利用效率。本发明有效解决核电厂、舰船、岛屿等场所低温多效海水淡化系统热源使用的问题，相比于膜法系统，降低了淡化系统的运行维护成本，减少了系统电耗。
本发明能够接纳核电厂的动力蒸汽热源，可将核电厂丰富的蒸汽资源进行合理使用。本发明采用热法海水淡化工艺，增加了核电厂的制取淡水工艺选择；相比于膜法系统，降低了制取淡水对原海水水质的要求，降低了预处理成本约1/2，降低了系统电力能耗约1/2；降低了系统运行维护人员投入和成本消耗。
相比较，本发明具有对海水预处理要求低、系统运行维护成本较低、装置调节简单便捷、系统电耗低等优点。
本发明利用核能等其它不能直接利用的蒸汽热源进行低温多效海水淡化。为保证生产的淡水资源的安全性，需要保证核能热源蒸汽无污染。本发明对来自核能非直接利用的动力蒸汽热源设置间接换热系统，依此来防止蒸汽污染带来的风险。首先动力蒸汽与海水进行间接换热，升温后的海水进入喷淋闪蒸装置，闪蒸出的蒸汽经过除沫器除去夹带的液滴后进入首效蒸发器内。核能动力蒸汽的间接利用保证了生产的淡水的安全性，并降低了淡化系统的运行维护成本，减少了系统电耗，节省运行值守人员配置。
实施例2
如图1至图3所示，本实施例中以日产淡水75吨为例，利用核能动力蒸汽热源进行海水淡化。热源参数如下：
动力蒸汽：流量：1T/H，压力400KPa.a，温度144℃；
原海水：35T/H，温度25℃。
现根据已有的条件利用蒸汽热源制作淡水。
动力蒸汽经过减温减压装置9后，蒸汽参数为流量：1.3T/H，压力50KPa.a，温度饱和。减温减压后动力蒸汽进入闪蒸加热器1内，与循环闪蒸海水进行换热，换热后动力蒸汽冷凝生成冷凝水(流量：1.3T/H，温度：81℃)由蒸汽凝水泵2引出，其中1吨返回凝水回收系统，0.3吨作为减温水再次喷入到减温减压装置9中。循环闪蒸海水(流量：30T/H，温度：58℃)经过动力蒸汽热源换热后升温至设计温度(77℃)。进入闪蒸装置4内，闪蒸出58.5℃的饱和蒸汽量0.95T/H，闪蒸剩余29.05吨循环除海水。
闪蒸出的饱和蒸汽经过除沫器除去夹带的液滴作为原蒸汽(流量：0.95T/H，温度：58.5℃)进入多效蒸发器5的首效。
流量35T/H，温度25℃的原海水首先进入凝汽器10，经过凝汽器10升温至42℃，升温后其中35T/H海水作为物料海水进入多效蒸发器5，0.95T/H海水回流至闪蒸装置4补充循环闪蒸海水的闪蒸损失，剩余部分与浓海水混合后作为排放海水排放。0.95T/H原蒸汽进入多效蒸发器5的首效，加热首效的物料海水使首效的物料海水部分蒸发产生二次蒸汽进入多效蒸发器5第二效，原蒸汽在首效蒸发器内冷凝生成产品水；进入第二效的二次蒸汽(首效)加热第二效的物料海水，并使第二效的物料海水部分蒸发再次生成二次蒸汽(第二效)，二次蒸汽(首效)凝结生成产品水。依次至最末效，末效产生的二次蒸汽进入凝汽器10全部冷凝，同时对原海水(流量35T/H，温度25℃)进行升温。经过以上流程，包含首效的原蒸汽及各效的二次蒸汽冷凝后产生的产品水通过多效蒸发器5内部通道引致末效，汇同凝汽器10内的产品水总计3.2T/H由产品水泵6引出，经过在线仪表的检测合格产品水送至用户，不合格产品水排水。各效物料海水蒸发后剩余的海水为浓海水，各效的浓海水由内部通道从首效依次引入下一效，最后至末效混合，最终汇合后浓海水总计27.75T/H由浓海水泵7引出与凝汽器排出的剩余部分原海水(4.05T/H)排出系统。
闪蒸装置4闪蒸后剩余的海水(29.05T/H)与凝汽器10升温后排出的部分原海水(0.95T/H)混合，混合后(参数：流量：30T/H，温度：58℃)作为循环闪蒸海水由海水循环泵3升压再次送入闪蒸加热器1内升温，依次循环工作。
水环真空泵8把海水析出的不凝结气体与泄漏的空气系统中引出排放至大气。
同时，在动力蒸汽热源无法使用的情况下，可以根据现场条件使用等量的备用热源11。
作为一种优选的技术方案，闪蒸装置4为喷淋闪蒸装置。其优点是：喷淋出的海水雾化率较高；液滴较为均匀；闪蒸的效率高。
作为一种优选的技术方案，产品水泵6为卧式离心水泵。其优点是：结构比较简单、紧凑，容易制造及方便维修；工作运行可靠，使用方便。作为一种优选的技术方案，浓海水泵7为卧式离心水泵。其优点是：结构比较简单、紧凑，容易制造及方便维修；工作运行可靠，使用方便。
作为一种优选的技术方案，水环真空泵8为双级容积式水环真空泵。其优点是：双级容积式水环式真空泵有两个叶轮串联工作，可以获得更大的排出压力或更高的真空，在较高真空度下，仍然具有较大的抽速，而且工作状况稳定。
本发明对核能蒸汽热源进行减温减压后再进行间接换热合理利用核能等系统产生的不可直接利用的蒸汽热源，配置低温多效海水淡化工艺制取淡水。
本发明采用海水(或其他被处理水)作为闪蒸循环水，即首效的蒸汽凝结水也为产品水，同时引入凝汽器升温后的海水补充闪蒸损失，提高系统热利用效率。
本发明热源利用主要是核能系统的非直接利用动力蒸汽为主，通过间接换热隔绝动力蒸汽夹带的其它非安全性气体，换热后的海水再进行闪蒸，同时配置备用热源保证系统的安长期全稳定运行。
如上所述，可较好地实现本发明。
本说明书中所有实施例公开的所有特征，或隐含公开的所有方法或过程中的步骤，除了互相排斥的特征和/或步骤以外，均可以以任何方式组合和/或扩展、替换。
以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，依据本发明的技术实质，在本发明的精神和原则之内，对以上实施例所作的任何简单的修改、等同替换与改进等，均仍属于本发明技术方案的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种基于热源利用的低温多效海水淡化系统，其特征在于，包括闪蒸加热器(1)、海水循环泵(3)、闪蒸装置(4)、多效蒸发器(5)、产品水泵(6)、浓海水泵(7)、水环真空泵(8)、凝汽器(10)，闪蒸加热器(1)、闪蒸装置(4)、多效蒸发器(5)、凝汽器(10)沿动力蒸汽传输方向依次管道连接，闪蒸加热器(1)与闪蒸装置(4)还通过海水循环泵(3)管道连接，闪蒸加热器(1)与凝汽器(10)还通过水环真空泵(8)管道连接，多效蒸发器(5)还与产品水泵(6)、浓海水泵(7)分别管道连接。
2.根据权利要求1所述的一种基于热源利用的低温多效海水淡化系统，其特征在于，还包括与闪蒸加热器(1)管道连接的蒸汽凝水泵(2)。
3.根据权利要求2所述的一种基于热源利用的低温多效海水淡化系统，其特征在于，还包括与闪蒸加热器(1)管道连接的减温减压装置(9)，减温减压装置(9)还通过蒸汽凝水泵(2)与闪蒸加热器(1)管道连接。
4.根据权利要求3所述的一种基于热源利用的低温多效海水淡化系统，其特征在于，多效蒸发器(5)包括依次连接的首效蒸发器(51)、中间效蒸发器(52)、末效蒸发器(53)，首效蒸发器(51)与闪蒸装置(4)管道连接，末效蒸发器(53)与凝汽器(10)管道连接。
5.根据权利要求1至4任一项所述的一种基于热源利用的低温多效海水淡化系统，其特征在于，还包括与闪蒸加热器(1)管道连接的备用热源(11)。
6.根据权利要求5所述的一种基于热源利用的低温多效海水淡化系统，其特征在于，闪蒸装置(4)内设有除沫器。
7.根据权利要求6所述的一种基于热源利用的低温多效海水淡化系统，其特征在于，闪蒸装置(4)为喷淋闪蒸装置。
8.根据权利要求7所述的一种基于热源利用的低温多效海水淡化系统，其特征在于，产品水泵(6)为卧式离心水泵。
9.根据权利要求8所述的一种基于热源利用的低温多效海水淡化系统，其特征在于，浓海水泵(7)为卧式离心水泵。
10.根据权利要求9所述的一种基于热源利用的低温多效海水淡化系统，其特征在于，水环真空泵(8)为双级容积式水环真空泵。
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