專利名稱：低溫多效汽輪壓汽蒸餾-多級(jí)閃蒸海水淡化系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于海水淡化技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及ー種熱源蒸汽經(jīng)汽輪機(jī)帶動(dòng)壓縮機(jī)壓縮蒸汽(簡稱為“汽輪壓汽”)進(jìn)行蒸餾的低溫多效汽輪壓汽蒸餾-多級(jí)閃蒸海水淡化系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
我國是一個(gè)水資源嚴(yán)重短缺的國家。缺水已成為制約我國經(jīng)濟(jì)社會(huì)可持續(xù)發(fā)展的重大瓶頸。海水淡化是解決我國淡水資源短缺問題的有效的戰(zhàn)略途徑。海水淡化技術(shù)的種類很多，但適于產(chǎn)業(yè)化的主要有蒸餾法和膜法。蒸餾法具有可利用低品位熱源、裝置生產(chǎn)能力大等優(yōu)點(diǎn)，是目前應(yīng)用較廣泛的海水淡化技術(shù)。蒸餾法主要有多級(jí)閃蒸、低溫多效蒸發(fā)、壓汽蒸餾等技木。多級(jí)閃蒸技術(shù)具有設(shè)備構(gòu)造簡單，所需熱源僅為低壓蒸汽等特點(diǎn)，適合于大型裝置，因此在國際海水淡化市場(chǎng)上所占份額較大。低溫多效蒸發(fā)技術(shù)具有熱效率較高、腐蝕和結(jié)垢輕、動(dòng)カ消耗小等優(yōu)點(diǎn)，近年來受到更多的關(guān)注，具有很好的發(fā)展前景。壓汽蒸餾技術(shù)按壓縮原理可分為機(jī)械壓汽蒸餾和熱カ壓汽蒸餾，機(jī)械壓汽蒸餾技術(shù)目前采用電動(dòng)壓縮機(jī)吸收二次蒸汽，實(shí)現(xiàn)充分利用低壓蒸汽的目的，具有単一方便的特點(diǎn)，但是電力成本相對(duì)較高；熱カ壓汽蒸餾采用引射器吸收二次蒸汽，只能實(shí)現(xiàn)部分利用低壓蒸汽的目的，但具有操作方便的特點(diǎn)，目前發(fā)展比較迅速。能量需求巨大是限制海水淡化技術(shù)推廣的主要因素，控制著海水淡化成本。水電聯(lián)產(chǎn)是有效降低海水淡化能源成本的途徑。低溫多效蒸發(fā)技術(shù)運(yùn)行溫度低，能夠有效利用低品位的電廠余熱，降低制水能量成本和減緩腐蝕及結(jié)垢，已成為未來水電聯(lián)產(chǎn)海水淡化廠的主流技術(shù)。在通常情況下，熱源蒸汽壓カ往往高于低溫多效蒸發(fā)裝置的加熱蒸汽壓力，此時(shí)熱源蒸汽直接驅(qū)動(dòng)低溫多效蒸發(fā)裝置從能量利用角度而言很不合理。目前采用熱源蒸汽驅(qū)動(dòng)引射器與低溫多效蒸發(fā)構(gòu)成低溫多效熱カ壓汽蒸餾系統(tǒng)，根據(jù)分析可以提高能量利用率。但是該方法存在以下幾個(gè)缺點(diǎn):一是只能引射一部分的低壓蒸汽，剰余的蒸汽最終由冷凝器冷卻為淡水，部分熱量被冷卻水帶走造成熱損失；ニ是被引射的低壓蒸汽與熱源蒸汽混合到一起，凝結(jié)后只能作為電廠給水，反而損失了原有的這部分淡水的輸出；三是隨著熱源蒸汽壓カ的升高，更多的可用能被消耗在引射器中，只有小部分用于提高產(chǎn)水量，其結(jié)果是造水比增長漸緩，而引射器的火用效率下降，系統(tǒng)的能量利用率降低。由以上分析可知，當(dāng)熱源蒸汽壓カ較高時(shí)，采用熱源蒸汽驅(qū)動(dòng)引射器與低溫多效蒸發(fā)構(gòu)成低溫多效熱カ壓汽蒸餾系統(tǒng)的方法并不可取，應(yīng)該探索更為有效的能量利用方式。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種能量利用率高、熱效率高、淡化水產(chǎn)量高的低溫多效汽輪壓汽蒸餾-多級(jí)閃蒸海水淡化系統(tǒng)。

本發(fā)明的目的是通過下述的技術(shù)方案加以實(shí)現(xiàn)的:
本發(fā)明是ー種低溫多效汽輪壓汽蒸餾-多級(jí)閃蒸海水淡化系統(tǒng)，它包括背壓機(jī)、壓縮機(jī)、低溫多效蒸發(fā)裝置、多級(jí)閃蒸裝置、末級(jí)閃蒸室、加熱器、熱源蒸汽管道、進(jìn)料海水管道、淡水出口管道；所述的背壓機(jī)的進(jìn)汽口與熱源蒸汽管道連接，背壓機(jī)的排汽口通過管道與加熱器的蒸汽進(jìn)口連接，加熱器的疏水出口通過管道連接鍋爐；所述的壓縮機(jī)與背壓機(jī)同軸連接，壓縮機(jī)進(jìn)口與低溫多效蒸發(fā)裝置的末效二次蒸汽出口管道連接，壓縮機(jī)出口與低溫多效蒸發(fā)裝置的第一效加熱蒸汽管道連接；所述的低溫多效蒸發(fā)裝置由多個(gè)相互連通的蒸發(fā)室組成；各效蒸發(fā)室的加熱蒸汽進(jìn)口與上一效蒸發(fā)室的二次蒸汽出口連通，各效蒸發(fā)室的頂端通過管道與末級(jí)閃蒸室的冷卻水管道連接，各效蒸發(fā)室的加熱蒸汽冷凝水出口管道匯合在一起與多級(jí)閃蒸裝置的淡水匯集管連接。所述的多級(jí)閃蒸裝置由多個(gè)相互連通、帶有冷卻水管道和淡水槽及鹽水槽的閃蒸室組成；冷卻水管道的一端曲折或盤旋地穿過加熱器后與第一級(jí)閃蒸室的鹽水槽連通，冷卻水管道的另一端通過管道與末級(jí)閃蒸室的鹽水槽連通并在該段管道上設(shè)有循環(huán)泵和排污口 ；各級(jí)閃蒸室的淡水槽與淡水匯集管相連接，淡水匯集管與末級(jí)閃蒸室的鹽水槽內(nèi)布置的加熱管道連接。所述的末級(jí)閃蒸室的冷卻水管道的一端與進(jìn)料海水管道連接，進(jìn)料海水管道上設(shè)有海水泵；所述的冷卻水管道的另一端出口分為兩路管道:一路管道與低溫多效蒸發(fā)裝置各效蒸發(fā)室的頂端相連接，另一路管道與末級(jí)閃蒸室的鹽水槽連通；末級(jí)閃蒸室的鹽水槽與多級(jí)閃蒸裝置的鹽水槽連通，鹽水槽內(nèi)布置加熱管道與淡水出口管道連接；末級(jí)閃蒸室的淡水槽與淡水出口管道連接，在淡水出口管道上設(shè)有淡水泵。采用上述方案后，本發(fā)明具有以下幾個(gè)特點(diǎn):
一、適用于不同的蒸汽參數(shù)。本發(fā)明中熱源蒸汽具有的高品位熱能用于驅(qū)動(dòng)汽輪機(jī)做功，同時(shí)將已在汽輪機(jī)中做了部分功后的排汽所具有的低品位熱能用于對(duì)多級(jí)閃蒸裝置供熱，符合按質(zhì)利用熱能的原則，達(dá)到了 “熱盡其用”，提高了熱利用率，可適用于電廠不同的蒸汽參數(shù)。二、低溫多效壓汽蒸餾技術(shù)得到改進(jìn)。本發(fā)明與現(xiàn)有的采用引射器的低溫多效熱力壓汽蒸餾技術(shù)對(duì)比具有 以下改進(jìn):①本發(fā)明采用熱源蒸汽經(jīng)背壓機(jī)帶動(dòng)壓縮機(jī)吸收了全部的末效二次蒸汽，新系統(tǒng)不需要設(shè)置冷凝器，不需要使用冷卻水，不僅大大簡化了系統(tǒng)，而且也避免了冷卻水帶走的熱損失。②本發(fā)明中低溫多效蒸發(fā)裝置的加熱蒸汽全部來自壓縮后的二次蒸汽，不與熱源蒸汽發(fā)生混合，因此該加熱蒸汽冷凝后作為淡水輸出。③本發(fā)明利用熱源蒸汽經(jīng)背壓機(jī)驅(qū)動(dòng)壓縮機(jī)的方法，代替了熱源蒸汽驅(qū)動(dòng)引射器的方法，可以有效地減少熱源蒸汽可用能的損失，提高了系統(tǒng)的能量利用率。該方法與電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)壓縮機(jī)的方法相比，也能有效地降低了中間環(huán)節(jié)的能量損失，同樣具有顯著的節(jié)能效果。三、熱效率高、淡化水產(chǎn)量高。低溫多效蒸發(fā)裝置和多級(jí)閃蒸裝置的淡水余熱都在末級(jí)閃蒸室內(nèi)得到了回收和利用，淡水放熱產(chǎn)生了額外的閃蒸蒸汽，這部分蒸汽的汽化潛熱被用來加熱進(jìn)料海水，自身冷凝后變成淡水。因此新系統(tǒng)熱效率高、淡化水產(chǎn)量高。四、進(jìn)料海水用量少。本發(fā)明中鹽水循環(huán)型多級(jí)閃蒸裝置排放的多余冷卻水作為了低溫多效汽輪壓汽蒸餾系統(tǒng)的進(jìn)料海水，加上低溫多效汽輪壓汽蒸餾系統(tǒng)本身不需要冷卻水，因此進(jìn)料海水用量大為減少。綜上所述，本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)是:能夠適用于不同的蒸汽參數(shù)，實(shí)現(xiàn)了低溫多效汽輪壓汽蒸餾與多級(jí)閃蒸相耦合的系統(tǒng)；本發(fā)明對(duì)低溫多效壓汽蒸餾技術(shù)做了改進(jìn)，整個(gè)系統(tǒng)具有能量利用率高、熱效率高、淡化水產(chǎn)量高，進(jìn)料海水用量少等優(yōu)點(diǎn)，特別適合低成本大規(guī)模生產(chǎn)，可被廣泛應(yīng)用于海水淡化領(lǐng)域中。下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)ー步的說明。


圖1是本發(fā)明的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施例方式如圖1所示，本發(fā)明是ー種低溫多效汽輪壓汽蒸餾-多級(jí)閃蒸海水淡化系統(tǒng)，它包括背壓機(jī)1、壓縮機(jī)2、低溫多效蒸發(fā)裝置3、多級(jí)閃蒸裝置4、末級(jí)閃蒸室5、加熱器6、熱源蒸汽管道7、進(jìn)料海水管道8、淡水出口管道9。所述的背壓機(jī)I的進(jìn)汽ロ 11與熱源蒸汽管道7連接，背壓機(jī)I的排汽ロ 12通過管道與加熱器6的蒸汽進(jìn)ロ 61連接，加熱器6的疏水出ロ 62通過管道連接鍋爐。所述的壓縮機(jī)2與背壓機(jī)I同軸連接，壓縮機(jī)2進(jìn)ロ 21與低溫多效蒸發(fā)裝置3的末效二次蒸汽出ロ管道31連接，壓縮機(jī)2出口 22與低溫多效蒸發(fā)裝置3的第一效加熱蒸汽管道32連接。所述的低溫多效蒸發(fā)裝置3由多個(gè)相互連通的蒸發(fā)室30組成。各效蒸發(fā)室30(第一效蒸發(fā)室30除外)的加熱蒸汽進(jìn)ロ 33均與上一效蒸發(fā)室30的二次蒸汽出ロ 34連通，各效蒸發(fā)室30的頂端35通過管道與末級(jí)閃蒸室5的冷卻水管道51連接，各效蒸發(fā)室30的加熱蒸汽冷凝水出ロ管道36匯合在一起與多級(jí)閃蒸裝置4的淡水匯集管44連接。所述的多級(jí)閃蒸裝置4由多個(gè)相互連通、帶有冷卻水管道41和淡水槽42及鹽水槽43的閃蒸室40 組成。冷卻水管道41的一端曲折或盤旋地穿過加熱器6后與第一級(jí)閃蒸室40的鹽水槽43連通，冷卻水管道41的另一端通過管道與末級(jí)閃蒸室5的鹽水槽53連通，并在該段管道上設(shè)有循環(huán)泵45和排污ロ 46。各級(jí)閃蒸室40的淡水槽42與淡水匯集管44相連接，淡水匯集管44與末級(jí)閃蒸室5的鹽水槽53內(nèi)布置的加熱管道54連接。所述的末級(jí)閃蒸室5的冷卻水管道51的一端與進(jìn)料海水管道8連接，進(jìn)料海水管道8上設(shè)有海水泵81，冷卻水管道51的另一端出口分為兩路管道:一路管道與低溫多效蒸發(fā)裝置3各效蒸發(fā)室的頂端35相連接，另一路管道與末級(jí)閃蒸室5的鹽水槽53連通。末級(jí)閃蒸室5的鹽水槽53與多級(jí)閃蒸裝置4的鹽水槽43連通，鹽水槽53內(nèi)布置加熱管道54與淡水出口管道9連接。末級(jí)閃蒸室5的淡水槽52與淡水出口管道9連接。淡水出口管道9上設(shè)有淡水泵91。如圖1所示，本發(fā)明的工作原理分別按蒸汽流程、海水流程、淡水流程進(jìn)行闡述: 一、蒸汽流程:熱源蒸汽進(jìn)入背壓機(jī)I膨脹做功，背壓機(jī)I驅(qū)動(dòng)壓縮機(jī)2工作。背壓機(jī)
I的排汽進(jìn)入加熱器6放出熱量后變成疏水返回鍋爐。ニ、海水流程:進(jìn)料海水經(jīng)過末級(jí)閃蒸室5的冷卻水管道51吸收管外閃蒸蒸汽的熱量后，分成兩路:
一路進(jìn)料海水進(jìn)入末級(jí)閃蒸室5的鹽水槽內(nèi)53作為補(bǔ)給水。鹽水槽53內(nèi)的海水通過排污ロ 46少量排放后，大部分海水通過循環(huán)泵45返回多級(jí)閃蒸裝置4的冷卻水管道41作為冷卻水，同時(shí)回收各級(jí)閃蒸室40閃蒸蒸汽的熱量。從多級(jí)閃蒸裝置4引出的冷卻水進(jìn)入加熱器6吸收熱量后達(dá)到鹽水最高溫度，然后依次流經(jīng)若干個(gè)壓カ逐漸降低的閃蒸室40逐級(jí)發(fā)生閃蒸過程。各級(jí)閃蒸室40的閃蒸蒸汽在冷卻水管41外放出熱量后變成淡水，剰余的濃海水逐級(jí)自流，最后流入末級(jí)閃蒸室5的鹽水槽53內(nèi)，完成ー個(gè)海水循環(huán)。另一路進(jìn)料海水進(jìn)入低溫多效蒸發(fā)裝置3各效蒸發(fā)室30內(nèi)吸收加熱蒸汽放出的熱量，部分海水發(fā)生蒸發(fā)過程形成二次蒸汽作為下一效蒸發(fā)室30的加熱蒸汽。末效蒸發(fā)室30的二次蒸汽經(jīng)壓縮機(jī)2升溫后作為首效蒸發(fā)室30的加熱蒸汽。各效蒸發(fā)室30的加熱蒸汽放出熱量后發(fā)生冷凝形成淡水，剰余的濃海水逐效自流，最后從末效蒸發(fā)室30的排污ロ排向外界。三、淡水流程:低溫多效蒸發(fā)裝置3各效蒸發(fā)室30的淡水與多級(jí)閃蒸裝置4各級(jí)閃蒸室40的淡水通過淡水匯集管44匯合在一起，然后流入末級(jí)閃蒸室5鹽水槽53內(nèi)布置的加熱管道54內(nèi)放出熱量后作為產(chǎn)品輸出；末級(jí)閃蒸室5鹽水槽53內(nèi)的海水吸收熱量后形成閃蒸蒸汽，閃蒸蒸汽在末級(jí)閃蒸室5的冷卻水管51外放出熱量形成淡水作為產(chǎn)品輸出。以上所述，僅為本發(fā)明較佳實(shí)施例而已，并且各管路的布置可有多種方式，故不能以此限定本發(fā)明實(shí)施的范圍，即依本發(fā)明申請(qǐng)專利范圍及說明書內(nèi)容所作的等效變化與修飾，皆應(yīng)仍屬本發(fā)明專利涵蓋的范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種低溫多效汽輪壓汽蒸餾-多級(jí)閃蒸海水淡化系統(tǒng)，其特征在于:它包括背壓機(jī)、壓縮機(jī)、低溫多效蒸發(fā)裝置、多級(jí)閃蒸裝置、末級(jí)閃蒸室、加熱器、熱源蒸汽管道；所述的背壓機(jī)的進(jìn)汽口與熱源蒸汽管道連接，背壓機(jī)的排汽口通過管道與加熱器的蒸汽進(jìn)口連接，加熱器的疏水出口通過管道連接鍋爐；所述的壓縮機(jī)與背壓機(jī)同軸連接，壓縮機(jī)進(jìn)口與低溫多效蒸發(fā)裝置的末效二次蒸汽出口管道連接，壓縮機(jī)出口與低溫多效蒸發(fā)裝置的第一效加熱蒸汽管道連接；所述的低溫多效蒸發(fā)裝置由多個(gè)相互連通的蒸發(fā)室組成；各效蒸發(fā)室的加熱蒸汽進(jìn)口與上一效蒸發(fā)室的二次蒸汽出口連通，各效蒸發(fā)室的頂端通過管道與末級(jí)閃蒸室的冷卻水管道連接，各效蒸發(fā)室的加熱蒸汽冷凝水出口管道匯合在一起與多級(jí)閃蒸裝置的淡水匯集管連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的低溫多效汽輪壓汽蒸餾-多級(jí)閃蒸海水淡化系統(tǒng)，其特征在于:所述的多級(jí)閃蒸裝置由多個(gè)相互連通、帶有冷卻水管道和淡水槽及鹽水槽的閃蒸室組成；冷卻水管道的一端曲折或盤旋地穿過加熱器后與第一級(jí)閃蒸室的鹽水槽連通，冷卻水管道的另一端通過管道與末級(jí)閃蒸室的鹽水槽連通并在該段管道上設(shè)有循環(huán)泵和排污口；各級(jí)閃蒸室的淡水槽與淡水匯集管相連接，淡水匯集管與末級(jí)閃蒸室的鹽水槽內(nèi)布置的加熱管道連接。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的低溫多效汽輪壓汽蒸餾-多級(jí)閃蒸海水淡化系統(tǒng)，其特征在于:所述的末級(jí)閃蒸室的冷卻水管道的一端與進(jìn)料海水管道連接，進(jìn)料海水管道上設(shè)有海水泵；所述的冷卻水管道的另一端出口分為兩路管道:一路管道與低溫多效蒸發(fā)裝置各效蒸發(fā)室的頂端相連接，另一路管道與末級(jí)閃蒸室的鹽水槽連通；末級(jí)閃蒸室的鹽水槽與多級(jí)閃蒸裝置的鹽水槽連通，鹽水槽內(nèi)布置加熱管道與淡水出口管道連接；末級(jí)閃蒸室的淡水槽與淡水出口管道連接，在淡 水出口管道上設(shè)有淡水泵。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種低溫多效汽輪壓汽蒸餾-多級(jí)閃蒸海水淡化系統(tǒng)，它包括背壓機(jī)、壓縮機(jī)、低溫多效蒸發(fā)裝置、多級(jí)閃蒸裝置、末級(jí)閃蒸室、加熱器、熱源蒸汽管道、進(jìn)料海水管道、淡水出口管道。本系統(tǒng)中，熱源蒸汽進(jìn)入背壓機(jī)做功帶動(dòng)壓縮機(jī)工作，低溫多效蒸發(fā)裝置中末效的全部二次蒸汽經(jīng)壓縮機(jī)壓縮后作為首效的加熱蒸汽。背壓機(jī)的排汽作為多級(jí)閃蒸裝置的熱源蒸汽，多級(jí)閃蒸裝置和低溫多效蒸發(fā)裝置的淡水余熱在末級(jí)閃蒸室內(nèi)進(jìn)行回收和利用，末級(jí)閃蒸室的冷卻水分別作為低溫多效蒸發(fā)裝置和多級(jí)閃蒸裝置的進(jìn)料海水。本發(fā)明具有適用于電廠不同的蒸汽參數(shù)、能量利用率高、熱效率高、淡化水產(chǎn)量高，進(jìn)料海水用量少等優(yōu)點(diǎn)，可被廣泛應(yīng)用于海水淡化領(lǐng)域中。
文檔編號(hào)C02F103/08GK103112985SQ20131005993
公開日2013年5月22日 申請(qǐng)日期2013年2月26日 優(yōu)先權(quán)日2013年2月26日
發(fā)明者陳志強(qiáng), 何宏舟, 王永青, 張亮, 蔡佳瑩 申請(qǐng)人:集美大學(xué)