專利名稱：熱管式低溫多效海水淡化系統(tǒng)及工藝流程的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及熱法海水淡化，特別是涉及一種利用熱管式低溫多效蒸發(fā)器提高海水蒸發(fā)效率的同時(shí)，又利用低品質(zhì)的汽輪機(jī)低壓缸排汽，以提高能源的利用率，同時(shí)提高電廠效率。通過熱管加熱海水產(chǎn)生的蒸汽，作為以后幾組蒸發(fā)器的熱源，以提高蒸汽的利用率。
背景技術(shù)：
低溫多效蒸餾是指熱源為70°C以下的蒸汽，在1981年前后開始應(yīng)用于工業(yè)性的海水淡化系統(tǒng)，其特征是將一系列水平管噴淋降膜蒸汽器串聯(lián)起來，用一定量的蒸汽輸入通過多次的蒸發(fā)和冷凝，后面一效的蒸發(fā)溫度低于前面一效，從而得到多倍于蒸汽量的蒸餾水。應(yīng)用的主要方法如下
(1)多級(jí)閃蒸(MSF)蒸餾法
MSF是蒸餾法海水淡化最常用的一種方法，在20世紀(jì)80年代以前，較大型的海水淡化裝置多數(shù)采用MSF技術(shù)。大港電廠二期工程引進(jìn)了美國(guó)的多級(jí)閃蒸(MSF)海水淡化裝置，是我國(guó)第一套大型的海水淡化裝置。MSF裝置的優(yōu)點(diǎn)是設(shè)備單機(jī)容量大、使用壽命長(zhǎng)、出水品質(zhì)好、熱效率高。但由于裝置濃縮海水的最高操作溫度在110°C左右，對(duì)傳熱管和設(shè)備本體的腐蝕性較大，必須采用價(jià)格昂貴的銅鎳合金、特制不銹鋼及鈦材，因此設(shè)備造價(jià)高。另外，為了減輕結(jié)垢和腐蝕，對(duì)進(jìn)入裝置的海水加酸和進(jìn)行脫氣(脫除C02和02)，因而也增加了造水成本。(2)低溫多效(MED)蒸餾法
低溫多效海水淡化技術(shù)是指鹽水最高溫度低于70°C、采用低溫橫管噴淋技術(shù)的淡化技術(shù)。低溫多效蒸發(fā)器是將一系列的水平管噴淋降膜蒸發(fā)器串聯(lián)布置，管內(nèi)是加熱蒸汽，噴射器把海水均勻噴淋在橫管熱交換器的管束上方，在橫管表面形成薄膜流下，在此過程中海水得到除氣并部分蒸發(fā)，熱交換效率高。加熱蒸汽被引入第一效，其冷凝熱使幾乎等量的海水蒸發(fā)，通過多次蒸發(fā)和冷凝，后面的蒸發(fā)溫度均低于前面一效，從而得到多倍于蒸汽量的蒸餾水，最后一效的蒸汽在海水冷凝器中冷凝。第一效冷凝液返回鍋爐，而其他效及海水冷凝器的冷凝液收集后作為產(chǎn)品水。低溫多效海水淡化裝置的運(yùn)行溫度小于70°C，遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于MSF裝置的110°C，所以其能耗和管壁腐蝕及結(jié)垢速率均較低。和MSF相比，其設(shè)備本體和傳熱管的材質(zhì)要求也較低。(3)壓汽蒸餾
壓汽蒸餾的淡化工藝同低溫多效(MED)蒸餾法，不同的是壓汽蒸餾應(yīng)用熱耗非常低的熱泵，用壓縮蒸汽作為蒸發(fā)器熱管束的加熱蒸汽，是一種高效的蒸餾淡化法。壓縮可采用蒸汽噴射器，稱為熱壓縮(TVC)；或采用機(jī)械蒸汽壓縮機(jī)，即機(jī)械壓縮(MVC)，是僅僅依靠電能的淡化技術(shù)，只要有電，就可以生產(chǎn)淡水，由于受壓縮機(jī)的限制，其單臺(tái)裝置的容量較其他蒸餾裝置小。在低溫多效(LT-MED)海水淡化裝置系統(tǒng)中，如提供的加熱蒸汽壓力較高，
3為提高產(chǎn)水比，一般常采用LT-MED和熱壓縮(TVC)結(jié)合的淡化裝置，即低溫多效加蒸汽噴射器的淡化裝置(MED+EC)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明旨在克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，可有效提高海水淡化效率及能源利用率，同時(shí)可在低溫下運(yùn)行，且安全可靠。根據(jù)本發(fā)明的熱管式低溫多效海水淡化系統(tǒng)，其特征在于它包括多組熱管式多效蒸發(fā)器、蒸汽噴射器TVC、冷卻器、氣水釋放裝置、汽水分離器、水環(huán)真空泵、原水泵、透過液泵、汽輪機(jī)中壓缸、汽輪機(jī)低壓缸等，還包括熱管式多效蒸發(fā)器間的蒸汽、產(chǎn)品水及濃鹽水的分布等。主要利用熱管的傳熱性能，并通過蒸汽噴射器TVC的加熱低品質(zhì)的汽輪機(jī)低壓排汽及循環(huán)蒸汽，可以保證的低溫下安全運(yùn)行，以提高系統(tǒng)效率及能源效率。上述的熱管式低溫多效海水淡化系統(tǒng)采用兩個(gè)或多個(gè)蒸發(fā)器并列的方式，在實(shí)現(xiàn)裝置大型化的同時(shí)，避免了運(yùn)輸、安裝的困難。利用上述低溫多效海水淡化系統(tǒng)進(jìn)行海水淡化的工藝流程至少包括以下步驟 (1)熱管式多效蒸發(fā)器分為若干組串聯(lián)，海水噴淋系統(tǒng)為并列，蒸汽系統(tǒng)為串聯(lián)；(2)最后一組熱管式多效蒸發(fā)器中排出的飽和水蒸汽在冷卻器中擴(kuò)容放熱，并加熱由海水泵提升壓力的海水，蒸汽絕大部分凝結(jié)為淡水，剩余部分為循環(huán)蒸汽，進(jìn)入蒸汽噴射器TVC; (3)加熱后的海水通過氣水釋放裝置，排出不凝結(jié)氣體；(4)脫氣后的海水進(jìn)入各組多效熱管式蒸發(fā)器的噴淋系統(tǒng)，在噴淋系統(tǒng)的分配下，海水由霧狀噴射到熱管，在熱管的加熱下開始蒸發(fā)汽化；
(5)第一組熱管式多效蒸發(fā)器中被蒸發(fā)的海水通過汽水分離器，進(jìn)入第二組熱管式多效蒸發(fā)器，作為其加熱的熱源，同時(shí)蒸汽被冷卻為淡水；以此類推，直至蒸汽排入冷卻器。 蒸汽通過多次的蒸發(fā)和冷凝，前一組產(chǎn)生的蒸汽加熱后一組海水，即后面一組的蒸發(fā)溫度低于前面一組，從而得到多倍于蒸汽量的蒸餾水；(6)從汽輪機(jī)中壓缸抽出一定量的高品質(zhì)蒸汽，通過蒸汽噴射器TVC將引射汽輪機(jī)低壓缸排汽及冷卻器中的循環(huán)蒸汽，以提其蒸汽品質(zhì)后，由蒸汽管道均勻的排放到第一組熱管式蒸發(fā)器，熱管熱段被蒸汽加熱，蒸汽被冷凝；熱管的另一端加熱霧化的海水，由海水產(chǎn)生的二次蒸汽在穿過汽液分離器，以提高淡水的純度，作用第二組熱管式蒸發(fā)器的熱源；(7)第一組熱管多效蒸發(fā)器中的部分未凝結(jié)蒸汽進(jìn)入下一級(jí)，其凝結(jié)水回收至凝汽器熱井，以提高效率；(8)這種蒸發(fā)和冷凝過程沿著一串蒸發(fā)器的各效一直重復(fù)，每組都產(chǎn)生了相當(dāng)數(shù)量的蒸餾水，最后一組蒸發(fā)器排出的蒸汽在冷凝器中被海水冷凝；(9)淡水通過透過液泵送至淡水箱，濃水通過管道排至系統(tǒng)外，產(chǎn)生的蒸汽得以回收利用。(10)蒸發(fā)器系統(tǒng)有清洗口，在運(yùn)行一段時(shí)間后，根據(jù)壓差，以清洗多效蒸發(fā)器。上述步驟(4)中，蒸汽由左側(cè)通道進(jìn)入，進(jìn)入蒸汽側(cè)開始沖刷熱管，熱管被激活便自動(dòng)將熱量傳導(dǎo)至上部分，這時(shí)熱管加熱段吸熱，蒸汽流經(jīng)熱管后溫度下降開始凝結(jié)，熱量被熱管吸收并傳導(dǎo)至冷凝段；當(dāng)熱管加熱段受熱時(shí)，毛細(xì)管中的液體迅速蒸發(fā)汽化，蒸汽在微小的壓差下流向冷凝段，在海水的冷卻下，釋放出熱量，重新凝結(jié)成液體，液體再沿多孔材料靠毛細(xì)力的作用流回加熱段，如此循環(huán)不止，熱量由熱管一端傳至另外一端。這種循環(huán)是快速進(jìn)行的，熱量可以被源源不斷地傳導(dǎo)開來。熱管在實(shí)現(xiàn)這一熱量轉(zhuǎn)移的過程中，從而海水吸熱蒸發(fā)。上述步驟(5)中，加熱后脫氣的海水，在噴嘴的作用下，均勻的噴撒到熱管上這時(shí)熱管冷凝段經(jīng)過放熱，將熱量傳遞給霧化的海水，使其加熱汽化，通過汽水分離器時(shí)，由于汽、水流向互相垂直，汽流轉(zhuǎn)彎時(shí)的離心力將水滴分離出來，粘附在波形板上形成薄薄的水膜，靠重力慢慢向下流動(dòng)，在板的下端形成較大的水滴落下，從而進(jìn)行汽水分離，蒸汽從右側(cè)流出進(jìn)入下一效蒸汽側(cè)。未汽化的海水作用濃水排出；這種蒸發(fā)和冷凝過程沿著一串蒸發(fā)器的各效一直重復(fù)，后面一效蒸發(fā)溫度均低于前面一效，每效都產(chǎn)生了相當(dāng)數(shù)量的蒸餾水，最后一效蒸汽在冷凝器中被海水冷凝，同蒸發(fā)器收集蒸餾水作為產(chǎn)品水被引出，由透過液泵抽出并送至淡水箱。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的優(yōu)越性在于1、效率高通過熱管的高效作用下，提高系統(tǒng)效率；2、能夠?qū)崿F(xiàn)低溫下的海水淡化，因?yàn)闊峁艿奶匦詻Q定，同時(shí)避免或減緩了設(shè)備的腐蝕和結(jié)垢；3、能源利用率高因?yàn)槌浞掷玫推焚|(zhì)的汽輪機(jī)低壓缸排汽；4、操作彈性大，負(fù)荷可從40%到110%變化，造水比不會(huì)下降；5、產(chǎn)品水水質(zhì)較好，可用于電廠鍋爐補(bǔ)給水或大規(guī)模市政用水；6、系統(tǒng)操作安全可靠，即便發(fā)生傳熱管泄漏，不會(huì)影響水質(zhì)；7、前處理較簡(jiǎn)單，對(duì)于變化的海水水質(zhì)有很強(qiáng)的適應(yīng)性，化學(xué)藥劑消耗較低。


附圖是本發(fā)明所涉及的熱管式低溫多效海水淡化工藝流程圖。
具體實(shí)施例方式
1— 3— 5— 7— 9— 11-13-15-
下面結(jié)合附圖和具體實(shí)例對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步詳細(xì)描述t 說明書附圖中主要部件和細(xì)節(jié)附圖標(biāo)記的說明 一熱管式多效蒸發(fā)器一冷卻器一汽水分離器一海水泵
2-4-
-汽輪機(jī)中壓缸 —熱管一噴淋系統(tǒng)一濃水管
6— δι Οι 2-
14-16-
-TVC蒸汽噴射器一氣體釋放裝置 -水環(huán)真空泵 -透過液泵一汽輪機(jī)低壓缸一隔板
一蒸汽分配器一循環(huán)蒸汽
下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步詳細(xì)描述
一種新型的熱管式低溫多效海水淡化系統(tǒng)(見圖1)，其特征在于它包括多組熱管式多效蒸發(fā)器1、蒸汽噴射器TVC2、冷卻器3、氣水釋放裝置4、汽水分離器5、水環(huán)真空泵6、海水泵7、透過液泵8、汽輪機(jī)中壓缸9、汽輪機(jī)低壓缸10等。蒸汽側(cè)為串聯(lián)，海水汽化為并聯(lián)模式。下面以該實(shí)例為例進(jìn)一步描述其工藝流程
(1)熱管式多效蒸發(fā)器1分為若干組串聯(lián)，海水噴淋系統(tǒng)13為并列，蒸汽系統(tǒng)為串聯(lián)；
(2)最后一組熱管式多效蒸發(fā)器1中排出的飽和水蒸汽在冷卻器中擴(kuò)容放熱，并加熱由海水泵7提升壓力的海水，蒸汽絕大部分凝結(jié)為淡水，剩余部分為循環(huán)蒸汽16，進(jìn)入蒸汽噴射器TVC2 ；
(3)加熱后的海水通過氣水釋放裝置4，排出不凝結(jié)氣體；
(4)脫氣后的海水進(jìn)入各組多效熱管式蒸發(fā)器的噴淋系統(tǒng)13，在噴淋系統(tǒng)13的分配下，海水由霧狀噴射到熱管11，在熱管11的加熱下開始蒸發(fā)汽化；
(5)第一組熱管式多效蒸發(fā)器1中被蒸發(fā)的海水通過汽水分離器，進(jìn)入第二組熱管式多效蒸發(fā)器1，作為其加熱的熱源，同時(shí)蒸汽被冷卻為淡水；以此類推，直至蒸汽排入冷卻器3。蒸汽通過多次的蒸發(fā)和冷凝，前一組產(chǎn)生的蒸汽加熱后一組海水，即后面一組的蒸發(fā)溫度低于前面一組，從而得到多倍于蒸汽量的蒸餾水；
(6)從汽輪機(jī)中壓缸抽出一定量的高品質(zhì)蒸汽，6過蒸汽噴射器TVC2將引射汽輪機(jī)低壓缸10排汽及冷卻器中的循環(huán)蒸汽17，以提其蒸汽品質(zhì)后，由蒸汽管道均勻的排放到第一組熱管式蒸發(fā)器1，熱管11熱段被蒸汽加熱，蒸汽被冷凝；熱管11的另一端加熱霧化的海水，由海水產(chǎn)生的二次蒸汽在穿過汽水分離器5，以提高淡水的純度，作用第二組熱管式蒸發(fā)器1的熱源；
(7)第一組熱管多效蒸發(fā)器1中的部分未凝結(jié)蒸汽進(jìn)入下一級(jí)，其凝結(jié)水回收至凝汽器熱井，以提高效率；
(8)這種蒸發(fā)和冷凝過程沿著一串蒸發(fā)器的各效一直重復(fù)，每組都產(chǎn)生了相當(dāng)數(shù)量的蒸餾水，最后一組蒸發(fā)器排出的蒸汽在冷凝器3中被海水冷凝；
(9)淡水通過透過液泵8送至淡水箱，濃水通過管道排至系統(tǒng)外，產(chǎn)生的蒸汽得以回收利用。(10)熱管式多效蒸發(fā)器系統(tǒng)有清洗口，在運(yùn)行一段時(shí)間后，根據(jù)壓差，以清洗多效蒸發(fā)器。以上所述，僅為本發(fā)明較佳的具體實(shí)施方式
，但本發(fā)明的保護(hù)范圍并不局限于此， 任何熟悉本技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員在本發(fā)明揭露的技術(shù)范圍內(nèi)，可輕易想到的變化或替換， 甚至做出很多變形，這些均屬本發(fā)明的保護(hù)之列。
權(quán)利要求
1.一種新型的熱管式低溫多效海水淡化系統(tǒng)，主要包括多組熱管式多效蒸發(fā)器、蒸汽噴射器TVC、冷卻器、氣水釋放裝置、汽水分離器、水環(huán)真空泵、原水泵、透過液泵、汽輪機(jī)中壓缸、汽輪機(jī)低壓缸等，其特征在于，所述多效蒸發(fā)器為多組，利用熱管的傳熱性能，通過蒸汽噴射器TVC的加熱低品質(zhì)的汽輪機(jī)低壓排汽及循環(huán)蒸汽，以提高系統(tǒng)效率。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的熱管式低溫多效海水淡化系統(tǒng)，其特征在于，所述熱管式低溫多效蒸發(fā)器至少為兩組。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的熱管式低溫多效海水淡化系統(tǒng)，其特征在于，所利用的汽輪機(jī)低壓缸排汽為飽和水蒸汽，溫度約為34°C，壓力約為520pa，焓值約為2563kj/kg。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述蒸汽噴射器TVC，加壓壓縮汽輪機(jī)低壓缸排汽及循環(huán)汽，使低品質(zhì)蒸汽其品質(zhì)變高，即單位體積的蒸汽熱量提高，以提高蒸汽的利用率，同時(shí)節(jié)約能源。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的熱管式低溫多效海水淡化工藝流程，其中，在水環(huán)真空泵的作用下，熱管式蒸發(fā)器內(nèi)部保持負(fù)壓狀態(tài)。
6.一種新型的熱管式低溫多效海水淡化的工藝流程，其特征在于包括以下步驟(1)熱管式多效蒸發(fā)器分為若干組串聯(lián)，海水噴淋系統(tǒng)為并列，蒸汽系統(tǒng)為串聯(lián)；(2)最后一組熱管式多效蒸發(fā)器中排出的飽和水蒸汽在冷卻器中擴(kuò)容放熱，加熱由海水泵提升壓力的海水，蒸汽絕大部分凝結(jié)為淡水，剩余部分為循環(huán)蒸汽，進(jìn)入蒸汽噴射器 TVC ；(3)加熱后的海水通過氣水釋放裝置，排出不凝結(jié)氣體；(4)脫氣后的海水進(jìn)入各組多效熱管式蒸發(fā)器的噴淋系統(tǒng)，在噴淋系統(tǒng)的分配下，海水由霧狀噴射到熱管，在熱管的加熱下開始蒸發(fā)汽化；(5)第一組熱管式多效蒸發(fā)器中被蒸發(fā)的海水通過汽水分離器，進(jìn)入第二組熱管式多效蒸發(fā)器，作為其加熱的熱源，同時(shí)蒸汽被冷卻為淡水；以此類推，直至蒸汽排入冷卻器； 蒸汽通過多次的蒸發(fā)和冷凝，前一組產(chǎn)生的蒸汽加熱后一組海水，即后面一組的蒸發(fā)溫度低于前面一組，從而得到多倍于蒸汽量的蒸餾水；(6)從汽輪機(jī)中壓缸抽出一定量的高品質(zhì)蒸汽，通過蒸汽噴射器TVC將引射汽輪機(jī)低壓缸排汽及冷卻器中的循環(huán)蒸汽，以提高低溫低壓蒸汽的品質(zhì)，然后由蒸汽管道均勻的排放到第一組熱管式蒸發(fā)器，熱管熱段被蒸汽加熱，蒸汽被冷凝；熱管的另一端加熱霧化的海水，由海水產(chǎn)生的二次蒸汽在穿過汽液分離器，以提高淡水的純度，作用第二組熱管式蒸發(fā)器的熱源；(7)第一組熱管多效蒸發(fā)器中的部分未凝結(jié)蒸汽進(jìn)入下一級(jí)，其凝結(jié)水回收至凝汽器熱井，以提高效率；(8)這種蒸發(fā)和冷凝過程沿著一串蒸發(fā)器的各效一直重復(fù)，每組都產(chǎn)生了相當(dāng)數(shù)量的蒸餾水，最后一組蒸發(fā)器排出的蒸汽在冷凝器中被海水冷凝；(9)淡水通過透過液泵送至淡水箱，濃水通過管道排至系統(tǒng)外，產(chǎn)生的蒸汽得以回收利用；(10)蒸發(fā)器系統(tǒng)有清洗口，在運(yùn)行一段時(shí)間后，根據(jù)壓差，以清洗多效蒸發(fā)器。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種熱管式低溫多效海水淡化系統(tǒng)，包括多組熱管式多效蒸發(fā)器、蒸汽噴射器TVC、冷卻器、氣水釋放裝置、汽水分離器、水環(huán)真空泵、原水泵、淡泵、汽輪機(jī)中壓缸、汽輪機(jī)低壓缸等，還包括熱管式多效蒸發(fā)器間的蒸汽、產(chǎn)品水及濃鹽水的分布。本發(fā)明還公開了熱管式低溫效海水淡化系統(tǒng)的工藝流程汽輪機(jī)中壓缸抽汽通過蒸汽噴射器TVC引射冷卻器中的循環(huán)蒸汽及汽輪機(jī)低壓缸排汽，使循環(huán)蒸汽及汽輪機(jī)低壓缸排汽變?yōu)檩^高品質(zhì)的蒸汽進(jìn)入熱管式蒸發(fā)器，蒸汽在吸熱端通過熱管冷凝放熱，將熱量傳遞到另一端加熱霧化的海水；海水經(jīng)過加熱汽化后作為下一效蒸發(fā)器的熱源，加熱下一級(jí)的海水，同時(shí)被冷卻產(chǎn)生淡水；最后一級(jí)蒸汽進(jìn)入冷卻器，蒸汽被海水冷卻的海水，同時(shí)被加熱，產(chǎn)生的不凝氣體通過氣水釋放裝置排出；水環(huán)真空泵抽出多效蒸發(fā)器的不凝氣體，使系統(tǒng)在負(fù)壓狀態(tài)下運(yùn)行；濃水通過管道排至系統(tǒng)外，淡水通過透過液泵送至淡水箱。
文檔編號(hào)C02F103/08GK102557168SQ20111039828
公開日2012年7月11日 申請(qǐng)日期2011年12月5日 優(yōu)先權(quán)日2011年12月5日
發(fā)明者張世乾, 張博, 曲艷春, 李京紅, 贠在斌, 陳 峰 申請(qǐng)人:北京朗新明環(huán)?？萍加邢薰?br>