一種利用煙氣余熱的海水淡化系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明一種利用煙氣余熱的海水淡化系統(tǒng)，其包含依序相連的海水過濾裝置、增濕塔、減濕塔及淡水處理裝置；該增濕塔具有煙氣輸入口，通過該煙氣輸入口通入煙氣；該增濕塔具有濃海水排出口，濃海水從濃海水排出口排出；該增濕塔具有濕煙氣排出口，濕煙氣從濕煙氣排出口排出并輸送到減濕塔；該減濕塔具有煙氣排放口，增濕煙氣通過煙氣排放口排出；該減濕塔具有冷卻水輸入口，冷卻水從冷卻水輸入口進(jìn)入減濕塔；該減濕塔具有濕煙氣輸入口，從濕煙氣排出口排出的煙氣通過濕煙氣輸入口進(jìn)入減濕塔；該減濕塔具有淡水輸出口，淡水通過淡水輸出口流出并到達(dá)淡水處理裝置。本發(fā)明提供一種利用煙氣余熱進(jìn)行海水淡化，同時(shí)實(shí)現(xiàn)煙氣中污染物脫除的系統(tǒng)。
【專利說明】一種利用煙氣余熱的海水淡化系統(tǒng)

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于煙氣余熱回收和海水淡化領(lǐng)域，特別是涉及一種利用煙氣余熱進(jìn)行海水淡化的系統(tǒng)。

【背景技術(shù)】
[0002]我國是能源資源嚴(yán)重短缺的國家。石油、天然氣人均剩余可采儲(chǔ)量僅有世界平均水平的7.7%和7.1%，儲(chǔ)量比較豐富的煤炭也只有世界平均水平的58.6%。改革開放30多年間，我國的節(jié)能減排工作取得了巨大成效。特別是在進(jìn)入21世紀(jì)，節(jié)能減排工作大范圍展開，新《節(jié)約能源法》使節(jié)約資源成為我國基本國策，節(jié)能減排工作已成為全社會(huì)參與的國事、大事。以我國火力發(fā)電領(lǐng)域的節(jié)能工作為例，全國火力發(fā)電機(jī)組的平均供電煤耗從1995年的412g標(biāo)準(zhǔn)煤/kWh降低到2012年的326g標(biāo)準(zhǔn)煤/kWh，已經(jīng)接近世界先進(jìn)水平。
[0003]雖然我國的節(jié)能減排工作取得了巨大成效，但是也存在較大的節(jié)能減排潛力，其中排煙余熱利用是目前節(jié)能領(lǐng)域的熱點(diǎn)之一。據(jù)統(tǒng)計(jì)，煙氣直接排放熱損失約占我國能源利用中熱損失的50%以上。目前工業(yè)上仍普遍存在排放煙氣余熱溫度高，以及煙氣內(nèi)污染環(huán)境氣體含量過高等問題?；厥諢煔庥酂?、降低排煙污染是我國目前節(jié)能減排工作的重點(diǎn)之一 O
[0004]與此同時(shí)，我國也是一個(gè)缺水的國家。水資源的缺乏已經(jīng)成為制約我國經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展的重大現(xiàn)實(shí)問題。海水淡化技術(shù)是解決淡水資源短缺問題的有效戰(zhàn)略途徑。目前的海水淡化方法主要有蒸餾法和膜法。蒸餾法是目前應(yīng)用較為廣泛的海水淡化技術(shù)，主要使用水蒸氣作為熱源進(jìn)行間接熱交換，需消耗大量的蒸汽。開發(fā)低能耗的海水淡化技術(shù)也是目前國內(nèi)外的研究熱點(diǎn)之一。
[0005]如果能將煙氣余熱回收和海水淡化技術(shù)相結(jié)合開發(fā)一種利用煙氣余熱實(shí)現(xiàn)海水淡化的技術(shù)，無疑對(duì)促進(jìn)我國節(jié)能減排工作開展以及解決我國的水資源匱乏的問題具有巨大的現(xiàn)實(shí)意義。在利用煙氣余熱進(jìn)行海水淡化【技術(shù)領(lǐng)域】，何宏舟和陳志強(qiáng)開發(fā)了一種“新型高效海水淡化蒸發(fā)器”，但是其基本原理仍是采用蒸餾法，仍然采用海水-煙氣間接換熱的方式，傳熱系數(shù)一般低于80W/m2。此外，間接換熱方式也存在易結(jié)垢，需定期維護(hù)，以及長期運(yùn)行后換熱效果變差的問題。
[0006]為了充分回收煙氣余熱，提高海水淡化效率，同時(shí)洗滌煙氣中的SOx、NOx和煙塵污染物，需要一種煙氣-海水直接接觸換熱方式實(shí)現(xiàn)海水淡化的系統(tǒng)。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]本發(fā)明所解決的技術(shù)問題在于提供一種利用煙氣余熱進(jìn)行海水淡化，同時(shí)實(shí)現(xiàn)煙氣中污染物脫除的系統(tǒng)。
[0008]本發(fā)明的技術(shù)方案為:一種利用煙氣余熱的海水淡化系統(tǒng)，其包含依序相連的海水過濾裝置、增濕塔、減濕塔及淡水處理裝置；該增濕塔具有煙氣輸入口，通過該煙氣輸入口通入煙氣；該增濕塔具有濃海水排出口，濃海水從濃海水排出口排出；該增濕塔具有濕煙氣排出口，濕煙氣從濕煙氣排出口排出并輸送到減濕塔；該減濕塔具有煙氣排放口，增濕煙氣通過煙氣排放口排出；該減濕塔具有冷卻水輸入口，冷卻水從冷卻水輸入口進(jìn)入減濕塔；該減濕塔具有濕煙氣輸入口，從濕煙氣排出口排出的煙氣通過濕煙氣輸入口進(jìn)入減濕塔；該減濕塔具有淡水輸出口，淡水通過淡水輸出口流出并到達(dá)淡水處理裝置。
[0009]該淡水處理裝置包含淡水儲(chǔ)槽及淡水冷卻裝置，淡水輸出口與淡水儲(chǔ)槽相連接，淡水儲(chǔ)槽連接淡水冷卻裝置；該淡水儲(chǔ)槽具有出水口 ；淡水冷卻裝置中與冷卻水輸入口相連接。
[0010]海水過濾裝置通過第一分管與淡水冷卻裝置相連接，該淡水冷卻裝置設(shè)有循環(huán)水進(jìn)口和循環(huán)水出口，第一分管與循環(huán)水進(jìn)口連接。
[0011]該淡水冷卻裝置設(shè)有循環(huán)水進(jìn)口和循環(huán)水出口，該循環(huán)水進(jìn)口和循環(huán)水出口分別與熱泵機(jī)組連接。
[0012]海水過濾裝置與增濕塔之間連接有凝汽器。
[0013]凝汽器與增濕塔之間設(shè)有海水換熱器，海水換熱器與濃海水排出口相連接。
[0014]該煙氣排放口連接風(fēng)機(jī)，風(fēng)機(jī)連接煙囪。
[0015]該減濕塔煙氣排放口的煙氣排放溫度為10°C -60°C。
[0016]本發(fā)明的有益效果為:采用上述技術(shù)方案，煙氣進(jìn)入增濕塔后與海水進(jìn)行接觸換熱，同時(shí)海水受熱后部分蒸發(fā)到煙氣中，對(duì)煙氣進(jìn)行增濕。為保證最大的淡化海水量，增濕后的煙氣溫度可略高于煙氣露點(diǎn)溫度o-1o°c。增濕后的煙氣送至減濕塔后被冷卻至煙氣露點(diǎn)溫度以下，煙氣過飽和后水蒸氣從煙氣中冷凝并與煙氣分離后回收實(shí)現(xiàn)海水淡化。煙氣與海水直接接觸換熱具有傳熱系數(shù)高的特點(diǎn)，通過控制進(jìn)入增濕塔的海水量控制出增濕塔的煙氣溫度和濕度，通過控制冷卻水量和冷卻水溫度可實(shí)現(xiàn)淡化水產(chǎn)量的控制。
[0017]在增濕塔中煙氣被海水接觸洗滌可實(shí)現(xiàn)污染物的脫除。煙氣與海水的直接接觸可實(shí)現(xiàn)高效的傳熱傳質(zhì)，利用海水的弱堿性實(shí)現(xiàn)煙氣中污染物的脫除。同時(shí)，煙氣與海水的直接接觸也可實(shí)現(xiàn)煙氣中顆粒物的捕捉，降低煙塵和微細(xì)顆粒物的排放。
[0018]本發(fā)明通過煙氣余熱的高效利用，降低了海水淡化的成本，實(shí)現(xiàn)了清潔、高效、低成本的海水淡化。同時(shí)本發(fā)明利用海水的弱堿性和捕集作用對(duì)煙氣進(jìn)行洗滌，實(shí)現(xiàn)了煙氣中污染物的脫除。本發(fā)明對(duì)進(jìn)一步提升能源利用率，降低海水淡化的能耗和成本，緩解我國的水資源緊張狀況，同時(shí)降低煙氣中污染物的排放都具有重要意義，具有廣闊的應(yīng)用前景和重要的推廣價(jià)值。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0019]圖1為本發(fā)明的工藝系統(tǒng)流程圖。
[0020]圖2為實(shí)施例1的工藝系統(tǒng)流程圖。
[0021]圖3為實(shí)施例1的工藝系統(tǒng)流程圖。
[0022]圖4為實(shí)施例1的工藝系統(tǒng)流程圖。
[0023]圖5為實(shí)施例1的工藝系統(tǒng)流程圖。

【具體實(shí)施方式】
[0024]如圖1所示，本發(fā)明一種利用煙氣余熱的海水淡化系統(tǒng)，其包含依序相連的海水過濾裝置1、增濕塔2、減濕塔3及淡水處理裝置4 ;其中，海水過濾裝置I之后可以設(shè)置有海水泵5用于輸送海水，該海水泵可以根據(jù)需求任意位置設(shè)置。
[0025]該增濕塔2具有煙氣輸入口 21，通過該煙氣輸入口 21通入煙氣；該增濕塔2具有濃海水排出口 22，濃海水從濃海水排出口 22排出；該增濕塔2具有濕煙氣排出口 23，濕煙氣從濕煙氣排出口 23排出并輸送到減濕塔3。
[0026]該減濕塔3具有煙氣排放口 31，增濕煙氣通過煙氣排放口 31排出；該減濕塔3具有冷卻水輸入口 32，冷卻水從冷卻水輸入口 32進(jìn)入減濕塔3 ;該減濕塔3具有濕煙氣輸入口 33，從濕煙氣排出口 23排出的煙氣通過濕煙氣輸入口 33進(jìn)入減濕塔3 ;該減濕塔3具有淡水輸出口 34，淡水通過淡水輸出口 34流出并到達(dá)淡水處理裝置4。
[0027]該淡水處理裝置4包含淡水儲(chǔ)槽41及淡水冷卻裝置42，淡水輸出口 34與淡水儲(chǔ)槽41相連接，淡水儲(chǔ)槽41連接淡水冷卻裝置42 ;該淡水儲(chǔ)槽41具有出水口 411 ;淡化過的淡化水通過該出水口排出，可以供后續(xù)用戶使用；淡水冷卻裝置42與冷卻水輸入口 32相連接。
[0028]如圖4所示，海水過濾裝置I通過第一分管11與淡水冷卻裝置4相連接，該淡水冷卻裝置42設(shè)有循環(huán)水進(jìn)口 421和循環(huán)水出口 422，第一分管11與循環(huán)水進(jìn)口 421連接，使得海水直接作為冷卻水使用。
[0029]如圖5所示，該淡水冷卻裝置42設(shè)有循環(huán)水進(jìn)口 421和循環(huán)水出口 422，該循環(huán)水進(jìn)口 421和循環(huán)水出口 422分別與熱泵機(jī)組6連接。
[0030]如圖2-5所示，海水過濾裝置I與增濕塔2之間還可以連接有凝汽器7。如圖3_5所示，凝汽器7與增濕塔2之間還可以設(shè)有海水換熱器8，海水換熱器8與濃海水排出口 22相連接。海水經(jīng)過海水過濾裝置后，經(jīng)過海水泵送至凝汽器進(jìn)行換熱，然后海水再進(jìn)入海水換熱器進(jìn)一步換熱提高海水溫度，并且，增濕塔排出的濃海水通入海水換熱器進(jìn)行換熱使用。
[0031]如圖2-5所示，該煙氣排放口 31連接風(fēng)機(jī)9，風(fēng)機(jī)9連接煙囪10，將處理過的煙氣排放到大氣中。
[0032]為了保證最大的淡化海水量，增濕后的煙氣溫度可略高于煙氣露點(diǎn)溫度0-10°C，因此，該減濕塔煙氣排放口的煙氣排放溫度為10°c -60°c為宜。
[0033]下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的實(shí)施例作詳細(xì)說明，本實(shí)施例在以本發(fā)明技術(shù)方案為前提下實(shí)施，給出了詳細(xì)的實(shí)施方式和具體的操作過程，但本發(fā)明的保護(hù)范圍不限于下述的實(shí)施例。
[0034]實(shí)施例1:如圖2所示，本實(shí)施例為適用于火力發(fā)電廠的綜合余熱利用一體化海水淡化系統(tǒng)。本系統(tǒng)包括:海水過濾裝置1、海水泵5，凝汽器7、增濕塔2、減濕塔3、淡水儲(chǔ)槽41、淡水冷卻裝置42、風(fēng)機(jī)9、煙囪10。
[0035]本實(shí)施例中海水經(jīng)過過濾裝置后經(jīng)海水泵泵送至汽輪機(jī)凝汽器進(jìn)行換熱；換熱后的海水送至增濕塔中與鍋爐排放的煙氣進(jìn)行接觸傳熱傳質(zhì)，對(duì)煙氣進(jìn)行增濕；增濕后煙氣進(jìn)入減濕塔中減溫減濕，煙氣中的水蒸氣部分凝結(jié)后作為淡化水回收至淡化水槽；淡化水槽中部分淡水作為冷卻水經(jīng)過淡水冷卻裝置后作為減濕塔的冷卻水；出減濕塔的煙氣經(jīng)過風(fēng)機(jī)增壓后送至煙?排放至大氣。
[0036]本實(shí)施例中充分利用凝汽器排放的余熱加熱海水可增大煙氣余熱利用海水淡化系統(tǒng)的生產(chǎn)能力，實(shí)現(xiàn)電廠系統(tǒng)余熱的綜合利用，同時(shí)利用海水降低煙氣中的污染物含量，提高電廠的運(yùn)行經(jīng)濟(jì)性和環(huán)保性能。
[0037]實(shí)施例2:如圖3所示，本實(shí)施例為適用于火力發(fā)電廠的綜合余熱利用一體化海水淡化系統(tǒng)。本系統(tǒng)包括:海水過濾裝置1、海水泵5，凝汽器7、海水換熱器8、增濕塔2、減濕塔3、淡水儲(chǔ)槽41、淡水冷卻裝置42、風(fēng)機(jī)9、煙囪10。
[0038]本實(shí)施例中海水經(jīng)過過濾裝置后經(jīng)海水泵泵送至汽輪機(jī)凝汽器進(jìn)行換熱；然后海水進(jìn)入濃淡海水換熱器進(jìn)一步換熱提高海水溫度；經(jīng)充分換熱后的海水送至增濕塔中與鍋爐排放的煙氣進(jìn)行接觸傳熱傳質(zhì)，對(duì)煙氣進(jìn)行增濕；增濕后煙氣進(jìn)入減濕塔中減溫減濕，煙氣中的水蒸氣部分凝結(jié)后作為淡化水回收至淡化水槽；淡化水槽中的部分淡化水作為減濕塔的冷卻水經(jīng)淡水冷卻裝置后送至減濕塔。出減濕塔的煙氣經(jīng)過風(fēng)機(jī)增壓后送至煙?排放至大氣。
[0039]本實(shí)施例較實(shí)施例1進(jìn)一步充分利用煙氣排放的余熱加熱海水可進(jìn)一步增大煙氣余熱利用海水淡化系統(tǒng)的生產(chǎn)能力，進(jìn)一步提高電廠的運(yùn)行經(jīng)濟(jì)性和環(huán)保性能。
[0040]實(shí)施例3:如圖4所示，本實(shí)施例為適用于火力發(fā)電廠的綜合余熱利用一體化海水淡化系統(tǒng)。本系統(tǒng)包括:海水過濾裝置1、海水泵5，凝汽器7、海水換熱器8、增濕塔2、減濕塔3、淡水儲(chǔ)槽41、淡水冷卻裝置42、風(fēng)機(jī)9、煙囪10。
[0041]本實(shí)施例中海水經(jīng)過過濾裝置后經(jīng)海水泵泵分別送至汽輪機(jī)凝汽器)和淡水冷卻裝置進(jìn)行換熱；然后海水出凝汽器的海水進(jìn)入濃淡海水換熱器)進(jìn)一步換熱提高海水溫度；經(jīng)充分換熱后的海水送至增濕塔中與鍋爐排放的煙氣進(jìn)行接觸傳熱傳質(zhì)，對(duì)煙氣進(jìn)行增濕；增濕后煙氣進(jìn)入減濕塔中減溫減濕，煙氣中的水蒸氣部分凝結(jié)后作為淡化水回收至淡化水槽；淡化水槽中的部分淡化水作為減濕塔的冷卻水經(jīng)淡水冷卻裝置后送至減濕塔。出減濕塔的煙氣經(jīng)過風(fēng)機(jī)增壓后送至煙?排放至大氣。
[0042]本實(shí)施例較實(shí)施例2增加了海水作為淡水冷卻裝置的冷卻水源,進(jìn)一步充分利用煙氣排放的余熱。
[0043]實(shí)施例4:如圖5所示本實(shí)施例為適用于火力發(fā)電廠的綜合余熱利用一體化海水淡化系統(tǒng)。本系統(tǒng)包括:海水過濾裝置1、海水泵5，凝汽器7、海水換熱器8、增濕塔2、減濕塔3、淡水儲(chǔ)槽41、淡水冷卻裝置42、風(fēng)機(jī)9、煙? 10和熱泵機(jī)組6。
[0044]本實(shí)施例中海水經(jīng)過過濾裝置后經(jīng)海水泵泵送至汽輪機(jī)凝汽器進(jìn)行換熱；然后海水出凝汽器的海水進(jìn)入濃淡海水換熱器進(jìn)一步換熱提高海水溫度；經(jīng)充分換熱后的海水送至增濕塔中與鍋爐排放的煙氣進(jìn)行接觸傳熱傳質(zhì)，對(duì)煙氣進(jìn)行增濕；增濕后煙氣進(jìn)入減濕塔中減溫減濕，煙氣中的水蒸氣部分凝結(jié)后作為淡化水回收至淡化水槽；淡化水槽中的部分淡化水作為減濕塔的冷卻水經(jīng)淡水冷卻裝置后送至減濕塔。出減濕塔的煙氣經(jīng)過風(fēng)機(jī)增壓后送至煙?排放至大氣。
[0045]本實(shí)施例較實(shí)施例2增加了以熱泵機(jī)組回收淡水冷卻裝置熱量，降低去減濕塔中的溫度，實(shí)現(xiàn)了用煙氣余熱回收和海水淡化的雙重目的。
【權(quán)利要求】
1.一種利用煙氣余熱的海水淡化系統(tǒng)，其特征在于，其包含依序相連的海水過濾裝置、增濕塔、減濕塔及淡水處理裝置； 該增濕塔具有煙氣輸入口，通過該煙氣輸入口通入煙氣；該增濕塔具有濃海水排出口，濃海水從濃海水排出口排出；該增濕塔具有濕煙氣排出口，濕煙氣從濕煙氣排出口排出并輸送到減濕塔； 該減濕塔具有煙氣排放口，增濕煙氣通過煙氣排放口排出；該減濕塔具有冷卻水輸入口，冷卻水從冷卻水輸入口進(jìn)入減濕塔；該減濕塔具有濕煙氣輸入口，從濕煙氣排出口排出的煙氣通過濕煙氣輸入口進(jìn)入減濕塔；該減濕塔具有淡水輸出口，淡水通過淡水輸出口流出并到達(dá)淡水處理裝置。
2.如權(quán)利要求1所述的一種利用煙氣余熱的海水淡化系統(tǒng)，其特征在于，該淡水處理裝置包含淡水儲(chǔ)槽及淡水冷卻裝置，淡水輸出口與淡水儲(chǔ)槽相連接，淡水儲(chǔ)槽連接淡水冷卻裝置；該淡水儲(chǔ)槽具有出水口 ； 淡水冷卻裝置中與冷卻水輸入口相連接。
3.如權(quán)利要求2所述的一種利用煙氣余熱的海水淡化系統(tǒng)，其特征在于，海水過濾裝置通過第一分管與淡水冷卻裝置相連接，該淡水冷卻裝置設(shè)有循環(huán)水進(jìn)口和循環(huán)水出口，第一分管與循環(huán)水進(jìn)口連接。
4.如權(quán)利要求2所述的一種利用煙氣余熱的海水淡化系統(tǒng)，其特征在于，該淡水冷卻裝置設(shè)有循環(huán)水進(jìn)口和循環(huán)水出口，該循環(huán)水進(jìn)口和循環(huán)水出口分別與熱泵機(jī)組連接。
5.如權(quán)利要求1所述的一種利用煙氣余熱的海水淡化系統(tǒng)，其特征在于，海水過濾裝置與增濕塔之間連接有凝汽器。
6.如權(quán)利要求5所述的一種利用煙氣余熱的海水淡化系統(tǒng)，其特征在于，凝汽器與增濕塔之間設(shè)有海水換熱器，海水換熱器與濃海水排出口相連接。
7.如權(quán)利要求1所述的一種利用煙氣余熱的海水淡化系統(tǒng)，其特征在于，該煙氣排放口連接風(fēng)機(jī)，風(fēng)機(jī)連接煙囪。
8.如權(quán)利要求1所述的一種利用煙氣余熱的海水淡化系統(tǒng)，其特征在于，該減濕塔煙氣排放口的煙氣排放溫度為10°C -60°C。
【文檔編號(hào)】B01D47/00GK104276617SQ201310276412
【公開日】2015年1月14日 申請(qǐng)日期:2013年7月3日 優(yōu)先權(quán)日:2013年7月3日
【發(fā)明者】鞠付棟, 聶會(huì)建, 林碧華, 孫永斌 申請(qǐng)人:中國電力工程顧問集團(tuán)華北電力設(shè)計(jì)院工程有限公司