專利名稱：采用降膜式冷凝器的低溫多效蒸餾海水淡化系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種海水淡化系統(tǒng)，具體涉及一種采用降膜式冷凝器的低溫多效蒸餾 海水淡化系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
海水中含有一定量的氧氣等不凝結(jié)氣體。在采用多效蒸餾系統(tǒng)進(jìn)行海水淡化時(shí)， 不凝結(jié)氣體在蒸發(fā)器傳熱過程中會(huì)逸出。另外多效蒸餾系統(tǒng)一般運(yùn)行在真空下，少部分空 氣也會(huì)漏入蒸發(fā)器中成為不凝氣。不凝氣的存在降低了蒸發(fā)器的凝結(jié)傳熱效率，同時(shí)氧氣 的存在會(huì)顯著增加傳熱管束、殼體內(nèi)件的電化學(xué)腐蝕。抽真空裝置用來抽出不凝氣，保證系 統(tǒng)的運(yùn)行真空度。抽真空裝置抽出不凝氣時(shí)會(huì)夾帶一定比例的蒸汽，不凝氣量的大小，將決 定抽真空系統(tǒng)的負(fù)荷。通常的技術(shù)方案中，海水不脫氣引入蒸發(fā)器，蒸發(fā)器必須使用高級(jí)別 的耐蝕材料制作換熱管束、殼體及內(nèi)件，配置大容量的抽真空裝置，結(jié)合設(shè)置多個(gè)抽氣口及 時(shí)抽出不凝氣，這樣將使設(shè)備與運(yùn)行成本增加。為了保證蒸發(fā)器的傳熱效率和運(yùn)行真空度， 多效蒸餾系統(tǒng)需及時(shí)將不凝氣體抽出。采用管程通冷卻海水的強(qiáng)制循環(huán)凝汽器加脫氣塔的 方案可以實(shí)現(xiàn)對(duì)海水的預(yù)熱脫氣問題，但是海水強(qiáng)制循環(huán)耗電量大，整體設(shè)計(jì)系統(tǒng)復(fù)雜，造 價(jià)高。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明針對(duì)以上技術(shù)缺陷，公開一種新型的低溫多效蒸餾海水淡化系統(tǒng)，解決海 水淡化脫氣的問題，提高蒸發(fā)器換熱效率，減輕對(duì)設(shè)備的腐蝕。本發(fā)明低溫多效蒸餾海水淡化系統(tǒng)包括多效蒸發(fā)器、降膜式冷凝器、抽真空裝置、 通水管道、通氣管道和進(jìn)料海水管，其中通水管道包括蒸發(fā)器效間的濃海水通水管道和產(chǎn) 品水通水管道、末效蒸發(fā)器與降膜式冷凝器間的排水用通水管道。蒸發(fā)器的效與效之間連 有通水管道和通氣管道，蒸發(fā)濃縮后的海水通過效間的濃海水通水管道逐效匯集到末效蒸 發(fā)器，然后通過水泵抽出；蒸發(fā)器凝結(jié)產(chǎn)生的產(chǎn)品水通過產(chǎn)品水通水管道逐效匯集后，從末 效蒸發(fā)器利用水泵抽出。降膜式冷凝器與末效蒸發(fā)器連接，之間連有通氣管道和排水用通 水管道，降膜式冷凝器產(chǎn)生的產(chǎn)品淡水通過排水用通水管道匯集到末效蒸發(fā)器，利用水泵 抽出。降膜式冷凝器與抽真空裝置連接，各效蒸發(fā)器通過通氣管道與降膜式冷凝器連接，不 凝氣從首效逐效匯集到系統(tǒng)的末端——降膜式冷凝器，然后被抽真空裝置抽出排入大氣。 降膜式冷凝器與進(jìn)料海水管連接，進(jìn)料海水首先進(jìn)入降膜式冷凝器預(yù)熱脫氣，然后作為進(jìn) 料海水再進(jìn)入蒸發(fā)器中蒸發(fā)濃縮。作為優(yōu)選的實(shí)施方案，本發(fā)明所述的降膜式冷凝器包括殼體和組件。組件包括布 水裝置、傳熱管束和接水盤；多個(gè)組件分層設(shè)置在殼體內(nèi)。多組件分層的設(shè)計(jì)可以在緊湊的 空間內(nèi)高效處理大量的冷卻海水，能夠在噴淋海水溫度一定的情況下，有效利用冷凝蒸汽 與海水之間的溫差，強(qiáng)化傳熱。本發(fā)明所述組件根據(jù)需要的凝汽溫度和海水溫度間溫差的 大小，可以是2、3、4或5個(gè)。
作為優(yōu)選的實(shí)施方案，每個(gè)組件內(nèi)，在傳熱管束的上方設(shè)置布水裝置，傳熱管束的 下方設(shè)有接水盤用于承接匯集預(yù)熱脫氣的海水。組件內(nèi)的傳熱管束水平設(shè)置，每個(gè)組件內(nèi) 以2-6個(gè)傳熱管束形成多管束結(jié)構(gòu)；管束間留有空隙，以便不凝氣的逸出。本發(fā)明所述的抽真空裝置可以是多級(jí)射汽抽氣器或水環(huán)真空泵。抽真空裝置對(duì)降 膜式冷凝器抽真空，將海水中選出和系統(tǒng)漏入的不凝氣抽出，從而建立整個(gè)系統(tǒng)的真空，維 持多效蒸餾正常的操作壓力。特別是降膜式冷凝器工作在最高的真空度下，使降膜式冷凝 器傳熱管束外側(cè)具有良好脫除不凝氣所需的真空度。系統(tǒng)工作時(shí)，進(jìn)料海水首先進(jìn)入降膜式冷凝器進(jìn)行預(yù)熱脫氣，再進(jìn)入蒸發(fā)器中蒸 發(fā)。進(jìn)料海水通過降膜式冷凝器布水裝置噴淋至冷凝器傳熱管束外，形成降膜流動(dòng)，液膜拉 薄獲得大的傳熱傳質(zhì)表面積，有利于氣體的選出。降膜流動(dòng)的海水對(duì)傳熱管束內(nèi)的蒸汽進(jìn) 行冷凝的同時(shí)得到預(yù)熱，從而在真空條件下得以良好的脫氣。經(jīng)預(yù)熱脫氣的海水被接水盤 匯集后，送入各效蒸發(fā)器中蒸發(fā)、冷凝。由于此時(shí)海水已經(jīng)進(jìn)行脫氣處理，海水蒸發(fā)出的蒸 汽不凝氣含量很少。蒸汽在進(jìn)入下一效加熱海水時(shí)，管束末端不凝氣的分壓力減小，蒸汽充 分凝結(jié)，有效利用水汽溫差，增加凝結(jié)換熱效率。另外海水脫氣后含氧量低，在流動(dòng)蒸發(fā)過 程中可以基本避免由于氧存在導(dǎo)致的電化學(xué)腐蝕，因而減輕對(duì)換熱管、殼體的腐蝕，從而可 以選用低耐蝕等級(jí)的廉價(jià)材料。為防止海水的結(jié)垢，低溫多效蒸餾海水淡化系統(tǒng)的運(yùn)行溫度應(yīng)不高于70°C。本發(fā)明的有益之處在于降膜式冷凝器采用布水裝置、傳熱管束和接水盤組成的 組件使進(jìn)料海水在傳熱管束外得到預(yù)熱，配合抽真空裝置，將海水中的不凝氣脫除，從而在 海水蒸發(fā)環(huán)節(jié)顯著提升蒸發(fā)器的換熱效率，增加運(yùn)行效率和可靠性；脫除不凝氣后，可以減 少腐蝕的發(fā)生，因此可以使用廉價(jià)的材料制造蒸發(fā)器的殼體和傳熱管，降低系統(tǒng)成本。降膜 式冷凝器泵功消耗小，可以降低海水淡化的產(chǎn)品水對(duì)泵功用電的消耗。


圖1為本發(fā)明結(jié)構(gòu)示意圖；其中，1是降膜式冷凝器，2-5是四效蒸發(fā)器，6是凝結(jié) 水，7是冷凝器布水裝置，8是冷凝器傳熱管束，9是冷凝器接水盤，10是蒸汽噴射壓縮器，11 是物料水泵，12是濃海水，13是產(chǎn)品水，14是進(jìn)料海水管，15是來自汽輪機(jī)蒸汽，16是工作 抽氣器，17是啟動(dòng)抽氣器，18是濃海水通水管道，19是產(chǎn)品水通水管道。
具體實(shí)施例方式現(xiàn)結(jié)合附圖和實(shí)施方式進(jìn)一步說明本發(fā)明，但本發(fā)明并不受限于此。如圖1所示，本發(fā)明低溫多效蒸餾海水淡化系統(tǒng)，包括降膜式冷凝器1，四效蒸發(fā) 器2、3、4、5，抽真空裝置、通水管道、通氣管道和進(jìn)料海水管14，通水管道包括蒸發(fā)器效間 的濃海水通水管道18和產(chǎn)品水通水管道19、末效蒸發(fā)器與降膜式冷凝器間的排水用通水 管道。其中，相鄰兩效蒸發(fā)器間連有通氣管道，下方以通水管道連接。蒸發(fā)濃縮后的濃海水 12通過效間的濃海水通水管道18逐效匯集到末效蒸發(fā)器5，然后通過水泵抽出。蒸發(fā)器凝 結(jié)產(chǎn)生的產(chǎn)品水13通過產(chǎn)品水通水管道19自第二效逐效匯集后，從末效蒸發(fā)器5利用水 泵抽出。降膜式冷凝器1與第四效蒸發(fā)器5連接，之間連有通氣管道和排水用的通水管道。降膜式冷凝器1與進(jìn)料海水管14連接，接收進(jìn)料海水并對(duì)其進(jìn)行預(yù)熱脫氣。降膜式冷凝器1包括殼體和組件，組件包括布水裝置7、傳熱管束8和接水盤9，2個(gè)組件分2層 布置在殼體內(nèi)。每個(gè)組件內(nèi)有2個(gè)傳熱管束8，水平布置；傳熱管束8間留有空隙，以便不 凝氣的逸出；每個(gè)組件內(nèi)，在傳熱管束8上方設(shè)置布水裝置7，傳熱管束8的下方設(shè)有接水 盤9，用于承接匯集預(yù)熱脫氣后的海水。多組件分層的設(shè)計(jì)可以在緊湊的空間內(nèi)高效處理大 量的冷卻海水，在噴淋海水溫度一定的情況下，組件可以有效利用汽水溫差，強(qiáng)化傳熱。抽真空裝置是由工作抽氣器16和啟動(dòng)抽氣器17組成的射汽抽氣器，與降膜式冷 凝器1連接。不凝氣由首效蒸發(fā)器2逐效匯集到系統(tǒng)的末端——降膜式冷凝器1，然后被抽 真空裝置抽出排入大氣，將海水中逸出的和系統(tǒng)漏入的不凝氣抽出。為防止海水的結(jié)垢，低溫多效蒸餾海水淡化系統(tǒng)的運(yùn)行溫度不高于70°C。利用本系統(tǒng)進(jìn)行海水淡化的蒸汽、水循環(huán)如下所述。工作時(shí)，來自汽輪機(jī)蒸汽15首先進(jìn)入蒸汽噴射壓縮器10做功，引射一部分第四效 蒸發(fā)器5產(chǎn)生的蒸汽，經(jīng)過混合壓縮后一同作為第一效蒸發(fā)器2的加熱蒸汽，進(jìn)入第一效蒸 發(fā)器2的管程，即傳熱管內(nèi)。由于受到管外噴淋的海水的冷卻而凝結(jié)，凝結(jié)后的淡水由于含 有汽輪機(jī)蒸汽，含有聯(lián)胺等有毒成分，因此作為凝結(jié)水6自首效蒸發(fā)器2抽出系統(tǒng)。傳熱管 外的海水由于受到管內(nèi)蒸汽的加熱而蒸發(fā)，產(chǎn)生與管內(nèi)凝結(jié)的蒸汽大致等量的蒸汽，穿過 汽液分離裝置，去除蒸汽中可能夾帶的海水液滴，然后被引入第二效蒸發(fā)器3的管程，作為 加熱蒸汽重復(fù)上述過程，直到第四效蒸發(fā)器5。第四效蒸發(fā)器5蒸發(fā)出的蒸汽，一部分被蒸 汽噴射壓縮器10引射，剩余部分進(jìn)入后部的降膜式冷凝器1冷凝，降膜式冷凝器1不再產(chǎn) 生新的蒸汽，僅僅冷凝第四效蒸發(fā)器5輸送來的蒸汽，起到系統(tǒng)排出熱量，使熱力循環(huán)進(jìn)行 下去的目的。進(jìn)料海水管14中的進(jìn)料海水經(jīng)簡(jiǎn)單預(yù)處理后，一般先流經(jīng)板式換熱器回收排放 的濃海水12和產(chǎn)品水13的部分熱量(未示出)，然后被泵入冷凝器1。通過布水裝置7噴 淋至冷凝器傳熱管束8外，形成降膜流動(dòng)，獲得較大的表面積。傳熱管束8內(nèi)是從第四效蒸 發(fā)器5輸送來的部分蒸汽，在冷凝器1中得以冷凝，同時(shí)加熱傳熱管束8外的降膜流動(dòng)的進(jìn) 料海水。配合抽真空裝置，冷凝器傳熱管束8外側(cè)工作在高真空下，海水得以良好的脫氣。 根據(jù)調(diào)節(jié)進(jìn)料海水溫度的需要，經(jīng)預(yù)熱和脫氣的海水被接水盤9匯集后，排放一部分，剩余 部分作為進(jìn)料海水通過物料水泵11被同時(shí)引入各效蒸發(fā)器2、3、4、5。進(jìn)料海水進(jìn)入第一效 蒸發(fā)器2后被液量分配系統(tǒng)，一般是噴淋式，均勻分配到各排換熱管的外表面。由于重力的 作用，海水沿著水平布置的圓管外壁降膜流動(dòng)。海水在流動(dòng)過程中是以滴狀或滴注狀流落 到下排換熱管上，強(qiáng)烈擾動(dòng)展布在管外的液膜，因此這種形式的換熱器具有低能耗下很高 的換熱系數(shù)。經(jīng)過多排換熱管，濃縮的海水由于效間壓差的作用通過濃海水通水管道18自 流入第二效蒸發(fā)器3。第二效蒸發(fā)器3的工作溫度壓力低于第一效蒸發(fā)器2，流入的濃海水 由于過熱而發(fā)生部分的閃蒸蒸發(fā)，從而回收一部分熱量。這一過程重復(fù)發(fā)生直到第四效蒸 發(fā)器5，剩余濃海水12被抽出系統(tǒng)。蒸發(fā)器凝結(jié)產(chǎn)生的產(chǎn)品水13通過產(chǎn)品水通水管道19 自第二效逐效匯集后，從末效蒸發(fā)器5利用水泵抽出。
權(quán)利要求
1.一種采用降膜式冷凝器的低溫多效蒸餾海水淡化系統(tǒng)，其特征在于所述系統(tǒng)包括 多效蒸發(fā)器、降膜式冷凝器、抽真空裝置、通水管道、通氣管道及進(jìn)料海水管；蒸發(fā)器的效與 效間連有通水管道和通氣管道；其中降膜式冷凝器分別與末效蒸發(fā)器、抽真空裝置和進(jìn)料 海水管連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的低溫多效蒸餾海水淡化系統(tǒng)，其特征在于所述降膜式冷凝 器包括殼體和組件，組件包括布水裝置、傳熱管束和接水盤，2-5個(gè)組件分層設(shè)置在殼體內(nèi)。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的低溫多效蒸餾海水淡化系統(tǒng)，其特征在于在所述組件內(nèi)，傳 熱管束上方設(shè)置布水裝置，傳熱管束的下方設(shè)有接水盤。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的低溫多效蒸餾海水淡化系統(tǒng)，其特征在于所述組件內(nèi)的傳 熱管束水平設(shè)置，每個(gè)組件內(nèi)以2-6個(gè)傳熱管束形成多管束結(jié)構(gòu)，管束間有空隙作為氣流 通道。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的低溫多效蒸餾海水淡化系統(tǒng)，其特征在于進(jìn)料海水首先通 過降膜式冷凝器再進(jìn)入蒸發(fā)器。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的低溫多效蒸餾海水淡化系統(tǒng)，其特征在于進(jìn)料海水進(jìn)入降 膜式冷凝器時(shí)在傳熱管束外形成降膜流動(dòng)。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的低溫多效蒸餾海水淡化系統(tǒng)，其特征在于所述抽真空裝置 是多級(jí)射汽抽氣器或水環(huán)真空泵。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的低溫多效蒸餾海水淡化系統(tǒng)，其特征在于所述抽真空裝置 對(duì)降膜式冷凝器抽真空。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的低溫多效蒸餾海水淡化系統(tǒng)，其特征在于所述系統(tǒng)的運(yùn)行 溫度不高于70°C。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種采用降膜式冷凝器的低溫多效蒸餾海水淡化系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包括多效蒸發(fā)器、降膜式冷凝器、抽真空裝置、通水管道、通氣管道及進(jìn)料海水管，蒸發(fā)器效與效間連有通水管道和通氣管道，降膜式冷凝器分別與末效蒸發(fā)器、抽真空裝置和進(jìn)料海水管連接。降膜式冷凝器包括殼體和組件，組件包括布水裝置、傳熱管束和接水盤，2-5個(gè)組件分層設(shè)置在殼體內(nèi)。進(jìn)料海水首先通過降膜式冷凝器再進(jìn)入蒸發(fā)器，并在降膜式冷凝器的傳熱管束外形成降膜流動(dòng)。本發(fā)明海水淡化系統(tǒng)在冷凝末效蒸發(fā)器產(chǎn)生的蒸汽的同時(shí)對(duì)進(jìn)料海水預(yù)熱脫氣，提高了蒸發(fā)器的凝結(jié)換熱效率，減輕了對(duì)設(shè)備的腐蝕，降低了制水成本。
文檔編號(hào)C02F1/04GK102079552SQ20091024622
公開日2011年6月1日 申請(qǐng)日期2009年11月30日 優(yōu)先權(quán)日2009年11月30日
發(fā)明者丁濤, 岳海鵬, 張川英, 張建麗, 楊慶衛(wèi), 王丙貴 申請(qǐng)人:中國(guó)神華能源股份有限公司, 北京國(guó)華電力有限責(zé)任公司, 河北國(guó)華滄東發(fā)電有限責(zé)任公司, 神華國(guó)華(北京)電力研究院有限公司