CN204625229U - 一种预热进料海水的开式热泵低温多效海水淡化装置 - Google Patents

Abstract

一种预热进料海水的开式热泵低温多效海水淡化装置，包括低温多效蒸发海水淡化装置和开式吸收式热泵装置。开式吸收式热泵装置发生器的冷剂蒸汽出口与低温多效蒸发海水淡化装置第一效蒸发器的加热蒸汽入口相连接；低温多效蒸发海水淡化装置的第N效蒸发器上设置的二次蒸汽出口与开式吸收式热泵吸收器的低温热源入口相连；发生器内设置有与汽轮机低压缸抽汽口相连通的驱动蒸汽管路；进料海水经海水泵进入淡海水换热器进行一级预热后、再进入吸收器进行二级预热，最后通过进料海水管路进入第一效蒸发器。本实用新型既能解决蒸汽压力匹配问题，又能最大化利用海水淡化系统余热，减少能量损失、提高能源利用效率。

Description

一种预热进料海水的开式热泵低温多效海水淡化装置

技术领域

本实用新型涉及海水淡化装置，具体涉及一种预热进料海水的开式热泵低温多效海水淡化装置。

背景技术

在社会经济高速发展的今天，淡水资源不仅仅是一个经济问题，而且还关系到人类生存和发展的社会问题。随着全球人口急剧增加和工业化及城市化迅速发展，人类对淡水资源的需求不断增长，同时由于水资源的污染和用水的浪费，使得淡水资源短缺的问题变得更加严重，淡水短缺已经成为当今世界许多国家社会经济发展的制约因素。我国属于贫水国家，在全国600多个城市中有近400个城市缺水，其中缺水严重的城市达130多个，尤其是沿海经济发达地区缺水形势更为严峻。解决淡水资源不足的方式除了传统意义上的南水北调工程、节约用水以及污水重利用之外，海水淡化技术已经被重视。目前海水淡化方法主要有多级闪蒸、多效蒸发和反渗透这三种方法。由于低温多效蒸发海水淡化技术具有动力消耗小、操作温度低、减缓设备腐蚀、水质好等优势，在海水淡化市场份额不断扩大，已成为未来海水淡化厂的主流技术。

如图1所示，目前低温多效蒸发海水淡化装置包括数量为N（3≤N≤7）个且依次相连的蒸发器（每个称为一效，从左至右依次为第一效蒸发器1、第二效蒸发器2、…依次类推、第N-1效蒸发器3、第N效蒸发器4）、数量为N-1个依次相连的闪蒸器（每个称为一效，从左至右依次为第一效闪蒸器5、…依次类推、第N-2效闪蒸器6、第N-1效闪蒸器7）、数量为N个的盐水泵（每个称为一效，从左至右依次为第一效盐水泵8、第二效盐水泵9、…依次类推、第N效盐水泵11）、淡水泵13、海水泵14；其中：前一效蒸发器有盐水管路经过盐水泵与下一效蒸发器相连；从第二效蒸发器2开始，前一效蒸发器有凝结淡水管路与相应效闪蒸器相连，该相应效闪蒸器有蒸汽管路与前一效蒸发器的二次蒸汽管路相连接后，共同与下一效蒸发器相连接；前一效闪蒸器通过淡水管路与下一效闪蒸器相连；第N-1效闪蒸器7的淡水管路与淡水泵13直接相连，所产淡水经淡水泵13排出；进料海水经过海水泵14、冷凝器26与冷却海水排出口27及第一效蒸发器1的进料海水口16相连接，中间某效蒸发器的二次蒸汽经中间某效二次蒸汽引射口29连接蒸汽喷射器28，该蒸汽喷射器28的驱动蒸汽进口30连接汽轮机34的中低压气缸抽汽口35，该蒸汽喷射器28的驱动蒸汽出口端连接第一效蒸发器1的加热蒸汽入口17。由图中可知，目前低温多效蒸发海水淡化装置的动力蒸汽一般采用热电厂汽轮机34的中低压缸抽汽，由于抽汽压力高于低温多效蒸发海水淡化所需的加热蒸汽压力，为解决压力匹配问题，目前现有技术是采用蒸汽喷射器28将汽轮机抽汽引射海水淡化装置的中间某效二次蒸汽，共同作为加热蒸汽进入海水淡水装置，但是由于蒸汽喷射器的效率低，造成系统能耗较高。同时第N效蒸发器的二次蒸汽是利用冷凝器26中的海水冷却，海水在凝汽器中预热后，分成两股流，一股作为冷却海水排回大海，另一股作为进料海水通过管路进入第一效蒸发器，而该股进料海水温度仍然远远低于海水的蒸发温度，往往需要消耗一部分加热蒸汽的能量，用于预热进料海水，使其达到蒸发温度。因此就会造成加热蒸汽不能完全用于海水蒸发。

实用新型内容

本实用新型所要解决的技术问题是：克服现有技术的不足，提供一种预热进料海水的开式热泵低温多效海水淡化装置，其既能解决蒸汽压力匹配问题，又能最大化利用海水淡化系统余热，减少能量损失、提高能源利用效率，实现能源的循环利用。

为解决上述技术问题，本实用新型采用的技术方案是：一种预热进料海水的开式热泵低温多效海水淡化装置，包括低温多效蒸发海水淡化装置和开式吸收式热泵装置。所述低温多效蒸发海水淡化装置包括数量为N（3≤N≤7）个依次相连的蒸发器（每个称为一效，从左至右依次为第一效蒸发器、第二效蒸发器、…、第N效蒸发器，依次类推）、数量为N-1个依次相连的闪蒸器（每个称为一效，从左至右依次为第一效闪蒸器、第二效闪蒸器、…、第N-1效闪蒸器，依次类推）、数量为N个的盐水泵（每个称为一效，从左至右依次为第一效盐水泵、第二效盐水泵、…、第N效盐水泵，依次类推）、产品淡水泵、海水泵以及淡海水换热器；其中：前一效蒸发器有盐水管路经过盐水泵与下一效蒸发器相连；从第二效蒸发器开始，前一效蒸发器有凝结淡水管路与相应效闪蒸器相连，该相应效闪蒸器有蒸汽管路与前一效蒸发器的二次蒸汽管路相连接后，共同与下一效蒸发器相连接；前一效闪蒸器通过淡水管路与下一效闪蒸器相连；第N-1效闪蒸器的淡水管路经淡海水换热器与淡水泵相连；进料海水经过海水泵与淡海水换热器相连接。所述开式吸收式热泵装置包括发生器、吸收器、溶液泵、溶液热交换器、驱动蒸汽管路；其中：吸收器有吸收剂稀溶液管路经过溶液泵和溶液热交换器与发生器相连通，发生器有吸收剂浓溶液管路经过溶液热交换器与吸收器相连通；发生器壳体上设置的冷剂蒸汽出口与所述低温多效蒸发海水淡化装置第一效蒸发器上设置的加热蒸汽入口相连接；所述低温多效蒸发海水淡化装置第N效蒸发器上设置的二次蒸汽出口有通道与吸收器的低温热源入口相连接；在所述的发生器内设置有与汽轮机的低压缸抽汽口相连通的驱动蒸汽管路；从所述淡海水换热器出来的进料海水管路经过吸收器后连接所述低温多效蒸发海水淡化装置第一效蒸发器的进料海水口。

本实用新型预热进料海水的开式热泵低温多效海水淡化装置的工作原理为：

（1）、利用汽轮机的低压缸抽汽作为开式吸收式热泵装置的驱动蒸汽，通过驱动蒸汽管路加热所述发生器中的吸收剂稀溶液，在发生器中放出冷剂蒸汽，作为加热蒸汽引入到低温多效蒸发海水淡化装置第一效蒸发器中；加热蒸汽在第一效蒸发器凝结放热后，变成凝结水，作为锅炉的补水。

（2）、进料海水经过海水泵进入淡海水换热器进行第一级预热后，再进入吸收器吸收热量进行第二级预热，最后通过进料海水管路、进料海水口进入第一效蒸发器。

（3）、所述进料海水在第一效蒸发器吸收加热蒸汽的潜热后，其中部分海水蒸发产生二次蒸汽，被引至第二效蒸发器，作为第二效蒸发器的加热蒸汽的一部分；第一效蒸发器中剩余的海水通过第一效盐水泵输送到第二效蒸发器中，作为第二效蒸发器的物料海水，依次类推，浓盐水在第N效蒸发器中经第N效盐水泵排出。

（4）、从第二效蒸发器出来的凝结淡水进入第一效闪蒸器，经过管路降压后产生少量蒸汽，与第二效蒸发器的二次蒸汽一起被引入至第三效蒸发器作为加热蒸汽，剩下的凝结淡水通过管路进入第二效闪蒸器，依次类推，淡水经第N-1效闪蒸器、淡海水换热器后排出。

（5）、所述低温多效蒸发海水淡化装置第N蒸发器产生的二次蒸汽直接引入吸收器中，作为开式吸收式热泵的低温热源。

（6）、吸收器中的吸收剂稀溶液经过溶液泵升压之后进入溶液热交换器，在其中吸收来自发生器中吸收剂浓溶液的热量，进入发生器。

 本实用新型具有如下的效果和优势：

（1）本实用新型较目前如图1所示的带蒸汽喷射器28的低温多效蒸发海水淡化装置更加节能。本实用新型将从第N-1效闪蒸器出来的淡水通过淡海水换热器对进料海水进行第一级预热，然后进料海水再进入吸收器吸收热量进行第二级预热，最后通过进料海水管路进入低温多效蒸发海水淡化装置的第一效蒸发器，提高了加热蒸汽的利用效率和系统造水比。

（2）本实用新型以汽轮机的低压缸抽汽作为开式吸收式热泵发生器的驱动蒸汽，引入第N效蒸发器的二次蒸汽作为开式吸收式热泵吸收器的低温热源，将发生器产生的冷剂蒸汽作为低温多效蒸发海水淡化装置的加热蒸汽，既解决了蒸汽压力不匹配的问题，又提高了能源的综合利用效率。

附图说明

图1是现有技术的带蒸汽喷射器低温多效蒸发海水淡化装置结构示意图。

图2是本实用新型一种预热进料海水的开式热泵低温多效海水淡化装置结构示意图。

图中，1—第一效蒸发器，2—第二效蒸发器，3—第N-1效蒸发器，4—第N效蒸发器，5—第一效闪蒸器，6—第N-2效闪蒸器，7—第N-1效闪蒸器，8—第一效盐水泵，9—第二效盐水泵，10—第N-1效盐水泵，11—第N效盐水泵，12—淡海水换热器，13—淡水泵，14—海水泵，15—进料海水管路，16—进料海水口，17—加热蒸汽入口，18—第N效蒸发器二次蒸汽出口，19—低温热源入口，20—吸收器，21—溶液泵，22—溶液热交换器，23—发生器，24—驱动蒸汽管路，25—冷剂蒸汽出口，26—冷凝器，27—冷却海水排出口，28—蒸汽喷射器，29—中间某效二次蒸汽引射口，30—驱动蒸汽进口，31—低温多效蒸发器，32—闭式吸收式热泵，33—凝结水出口，34—汽轮机，35—抽汽口。

具体实施方式

如图2所示，本实用新型一种预热进料海水的开式热泵低温多效海水淡化装置，包括低温多效蒸发海水淡化装置31和开式吸收式热泵装置32。

所述低温多效蒸发海水淡化装置31包括数量为N（3≤N≤7）个且依次相连的蒸发器（每个称为一效，从左至右依次为第一效蒸发器1、第二效蒸发器2、…依次类推、第N-1效蒸发器3、第N效蒸发器4）、数量为N-1个依次相连的闪蒸器（每个称为一效，从左至右依次为第一效闪蒸器5、…依次类推、第N-2效闪蒸器6、第N-1效闪蒸器7）、数量为N个的盐水泵（每个称为一效，从左至右依次为第一效盐水泵8、第二效盐水泵9、…依次类推、第N效盐水泵11）、产品淡水泵13、海水泵14以及淡海水换热器12；其中：前一效蒸发器有盐水管路经过盐水泵与下一效蒸发器相连；从第二效蒸发器2开始，前一效蒸发器有凝结淡水管路与相应效闪蒸器相连，该相应效闪蒸器有蒸汽管路与前一效蒸发器的二次蒸汽管路相连接后，共同与下一效蒸发器相连接；前一效闪蒸器通过淡水管路与下一效闪蒸器相连；第N-1效闪蒸器7的淡水管路经淡海水换热器12与淡水泵13相连，并经淡水泵13排出；进料海水经过海水泵14与淡海水换热器12相连接。

所述开式吸收式热泵装置32包括发生器23、吸收器20、溶液泵21、溶液热交换器22、驱动蒸汽管路24；其中：吸收器20有吸收剂稀溶液管路经过溶液泵21和溶液热交换器22与发生器23相连通，发生器23有吸收剂浓溶液管路经过溶液热交换器22与吸收器20相连通；发生器23壳体上设置的冷剂蒸汽出口25与所述低温多效蒸发海水淡化装置第一效蒸发器1上设置的加热蒸汽入口17相连接；所述低温多效蒸发海水淡化装置第N效蒸发器4上设置的二次蒸汽出口18有通道与吸收器20的低温热源入口19相连接；在所述的发生器23内设置有与汽轮机的低压缸抽汽口35相连通的驱动蒸汽管路24；从淡海水换热器12出来的进料海水管路15经过吸收器20后连接所述低温多效蒸发海水淡化装置31的第一效蒸发器1的进料海水口16。

Claims (2)

1.一种预热进料海水的开式热泵低温多效海水淡化装置，包括低温多效蒸发海水淡化装置和开式吸收式热泵装置，其特征在于，

所述低温多效蒸发海水淡化装置包括N个依次相连的多效蒸发器、N-1个依次相连的多效闪蒸器、N个盐水泵、产品淡水泵、海水泵以及淡海水换热器；前一效蒸发器的盐水管路经过盐水泵与下一效蒸发器相连；从第二效蒸发器开始，前一效蒸发器的凝结淡水管路与相应效闪蒸器相连，该相应效闪蒸器的蒸汽管路与前一效蒸发器的二次蒸汽管路相连接后，共同与下一效蒸发器相连接；前一效闪蒸器通过淡水管路与下一效闪蒸器相连；第N-1效闪蒸器的淡水管路经淡海水换热器与淡水泵相连；进料海水经过海水泵与淡海水换热器相连接；

所述开式吸收式热泵装置包括发生器、吸收器、溶液泵、溶液热交换器、驱动蒸汽管路；该吸收器的吸收剂稀溶液管路经过溶液泵和溶液热交换器与发生器相连通，发生器的吸收剂浓溶液管路经过溶液热交换器与吸收器相连通；发生器壳体上设置的冷剂蒸汽出口与所述低温多效蒸发海水淡化装置的第一效蒸发器上设置的加热蒸汽入口相连接；所述低温多效蒸发海水淡化装置的第N效蒸发器上设置的二次蒸汽出口与吸收器的低温热源入口相连接；在所述的发生器内设置有与汽轮机的低压缸抽汽口相连通的驱动蒸汽管路；从所述淡海水换热器出来的进料海水管路经过吸收器后连接所述低温多效蒸发海水淡化装置第一效蒸发器的进料海水口。

2.根据权利要求1所述的一种预热进料海水的开式热泵低温多效海水淡化装置，其特征在于，所述N的值为3≤N≤7。