本實用新型涉及低溫多效海水淡化技術領域，尤其是涉及一種低溫多效蒸餾海水淡化系統(tǒng)。

背景技術：

沿海工礦企業(yè)是耗能和用水大戶，如果將這些工礦企業(yè)低溫余熱利用于海水淡化，既合理利用了余熱資源，又解決了淡水資源短缺的問題，不失為節(jié)能減排、開源節(jié)流的重大舉措。

低溫多效蒸餾(LT-MED)海水淡化技術是指鹽水的最高蒸發(fā)溫度約70℃的海水淡化技術，將一系列的水平管降膜蒸發(fā)器串聯(lián)起來并被分成若干效，用一定量的蒸汽輸入蒸發(fā)器，通過多次的蒸發(fā)和冷凝，得到多倍于加熱蒸汽量的蒸餾水。

目前，低溫多效蒸餾海水淡化技術所用的余熱均為蒸汽形式，即將工礦企業(yè)產(chǎn)生的蒸汽直接供給海水淡化裝置，使海水發(fā)生低溫蒸發(fā)和冷凝，從而產(chǎn)生淡水。直接利用蒸汽進行海水淡化存在蒸汽成本高，高壓低用造成浪費、海水淡化設備結垢傾向相對較大等問題。

工礦企業(yè)具有相當豐富的余熱資源，但大部分低溫余熱無法找到合適的利用途徑，往往以廢熱的形式排放。目前，低溫余熱資源的利用面臨以下問題：(1)部分熱水用于冬季供暖，而夏季這部分熱水無處消納；(2)熱水經(jīng)過冷卻塔冷卻為低溫熱水回用于工業(yè)生產(chǎn)，但冷卻塔耗電量極高，以犧牲電費換取低溫淡水資源，經(jīng)濟性較差。將沿海工礦企業(yè)的低溫余熱回收作為低溫多效蒸餾海水淡化的熱源，不僅可以達到節(jié)能減排、有效降低海水淡化成本的目的，同時也可以解決沿海工礦企業(yè)用水困難的問題。

本實用新型將低溫余熱資源直接利用于海水淡化，即采用熱水直驅與低溫多效蒸餾相結合的海水淡化技術，獲得了高品質的淡水資源。熱水經(jīng)換熱后產(chǎn)生的低溫熱水又回用于工礦企業(yè)，作為工礦企業(yè)生產(chǎn)工段的冷卻水使用，從而使熱水余熱資源得以合理的循環(huán)利用。

技術實現(xiàn)要素：

本實用新型的目的在于設計一種低溫多效蒸餾海水淡化系統(tǒng)，解決上述問題。

為了實現(xiàn)上述目的，本實用新型采用的技術方案如下：

一種低溫多效蒸餾海水淡化系統(tǒng)，包括0效蒸汽發(fā)生器、n效蒸發(fā)器、凝汽器和抽真空系統(tǒng)，其中n≥2，所述n效蒸發(fā)器包括第1效蒸發(fā)器、第2效蒸發(fā)器、…和第n效蒸發(fā)器，所述n效蒸發(fā)器分為前m效蒸發(fā)器和后(n-m)效蒸發(fā)器，其中m≥1；

高溫熱水通過高溫熱水管進入所述0效蒸汽發(fā)生器，在所述0效蒸汽發(fā)生器中產(chǎn)生啟動蒸汽，所述蒸汽通過管路進入所述第1效蒸發(fā)器，在第1效蒸發(fā)器中又產(chǎn)生的蒸汽通過管路進入下一效蒸發(fā)器，直至第n效蒸發(fā)器，第n效蒸發(fā)器產(chǎn)生的蒸汽進入凝汽器形成成品水；

所述抽真空系統(tǒng)分別與所述第1效蒸發(fā)器和所述凝汽器連接。

進一步的，所述高溫熱水通入所述0效蒸汽發(fā)生器內(nèi)，經(jīng)過熱交換所述高溫熱水轉化為中低溫熱水從所述0效蒸汽發(fā)生器排出，所述高溫熱水來自工礦企業(yè)未被利用的余熱，所述中低溫熱水預熱物料水后轉換為低溫熱水返回工礦企業(yè)。

進一步的，從第1效蒸發(fā)器開始，每個蒸發(fā)器內(nèi)均設置有換熱管和噴淋裝置；在第1效蒸發(fā)器中，0效蒸汽發(fā)生器產(chǎn)生的蒸汽進入換熱管內(nèi)換熱冷凝，由噴淋裝置噴淋下來的鹽水降落至所述換熱管上受熱蒸發(fā)產(chǎn)生的新蒸汽進入第2效蒸發(fā)器，作為第2效蒸發(fā)器熱源，依次類推，直至末效蒸發(fā)器。

進一步的，所述n效蒸發(fā)器還包括鹽水飛沫分離器，各效蒸發(fā)器產(chǎn)生蒸汽均通過鹽水飛沫分離器后進入下一效蒸發(fā)器。

進一步的，還包括鹽水系統(tǒng)，后(n-m)效蒸發(fā)器形成的濃鹽水匯合后經(jīng)所述中低溫熱水預熱后提升到前m效蒸發(fā)器的噴淋裝置內(nèi)；前m效蒸發(fā)器匯合的濃鹽水進入閃蒸裝置閃蒸生成成品水和超濃鹽水，所述超濃鹽水排出，所述成品水進入后(n-m)效蒸發(fā)器。

進一步的，所述鹽水系統(tǒng)還包括至少1個預熱器，所述濃鹽水先由所述預熱器預熱，再進入前m效蒸發(fā)器，所述預熱器的熱源為所述中低溫熱水。

進一步的，還包括成品水系統(tǒng)，第1效蒸發(fā)器產(chǎn)生的成品水回流至0效蒸汽發(fā)生器，經(jīng)換熱產(chǎn)生蒸汽；第2效蒸發(fā)器至第n效蒸發(fā)器產(chǎn)生的成品水經(jīng)匯合后排出。

進一步的，一部分冷卻水進入冷卻器冷卻成品水后回流大海，另一部分冷卻水進入凝汽器冷凝第n效蒸發(fā)器產(chǎn)生的蒸汽后，從冷凝器流出的海水一股回流大海，另一股作為后(n-m)效蒸發(fā)器物料水。

進一步的，所述物料水先經(jīng)所述中低溫熱水預熱后，以平逆流噴淋方式進入所述后(n-m)效蒸發(fā)器內(nèi)。

所述物料水以平逆流方式噴淋，即平流和逆流相結合的方式進入n效蒸發(fā)器的噴淋裝置。

本實用新型的有益效果可以總結如下：

(1)本海水淡化系統(tǒng)直接利用工礦企業(yè)未被利用的低溫余熱，因地制宜，大幅度降低海水淡化的制水成本，是沿海工礦企業(yè)實現(xiàn)節(jié)能減排的重要舉措。

(2)本海水淡化系統(tǒng)采用熱水直驅的優(yōu)化方案，供水無需閃蒸，回水無需增壓，有效降低電耗40％以上。

(3)該系統(tǒng)采用平逆流進料方式，用部分鹽水回流以替代部分物料海水，經(jīng)過合理的設計優(yōu)化，提高整個系統(tǒng)的產(chǎn)水率和能源利用率。

(4)整個系統(tǒng)產(chǎn)水率高，濃縮比高(>2)，系統(tǒng)耗電少，熱量利用率高，成本大幅降低，解決了現(xiàn)有低溫多效海水淡化工藝制水成本高的問題。

附圖說明

圖1是本實用新型的工藝流程圖。

圖2是本實用新型的結構示意圖。

圖3是本實用新型實施例1海水淡化系統(tǒng)進水水質指標圖。

圖4是本實用新型實施例1海水淡化系統(tǒng)出水水質指標圖。

圖5是本實用新型實施例2海水淡化系統(tǒng)進水水質指標圖。

圖6是本實用新型實施例2海水淡化系統(tǒng)出水水質指標圖。

標號說明：

1、凝汽器；2、啟動射汽抽氣器；3、射汽抽氣器；4、前m效蒸發(fā)器海水預熱器；5、后(n-m)效蒸發(fā)器海水預熱器；6、蒸汽發(fā)生器循環(huán)泵；7、濃鹽水泵；8、中間水泵；9、成品水泵；10、成品水冷卻器；11、消泡劑加藥裝置；12、阻垢劑加藥裝置；13、濃鹽水閃蒸罐；14、0效蒸汽發(fā)生器；15、前m效蒸發(fā)器；16、后(n-m)效蒸發(fā)器；17、蒸汽入口；18、熱水返回口；19、熱水入口；20、濃鹽水出口；21、海水入口；22、成品水出口；23、冷卻水出口。

具體實施方式

為了使本實用新型所解決的技術問題、技術方案及有益效果更加清楚明白，以下結合附圖及實施例，對本實用新型進行進一步詳細說明。應當理解，此處所描述的具體實施例僅用以解釋本實用新型，并不用于限定本實用新型。

如圖2所示的一種低溫多效蒸餾海水淡化系統(tǒng)，包括0效蒸汽發(fā)生器14、n效蒸發(fā)器、凝汽器1和抽真空系統(tǒng)，其中n≥2，所述n效蒸發(fā)器包括第1效蒸發(fā)器、第2效蒸發(fā)器、…和第n效蒸發(fā)器，所述n效蒸發(fā)器分為前m效蒸發(fā)器15和后(n-m)效蒸發(fā)器16，其中m≥1。

在更加優(yōu)選的實施例中，高溫熱水從熱水入口19進入低溫多效蒸餾裝置的0效蒸汽發(fā)生器14，通過0效蒸汽發(fā)生器14換熱管加熱管外的物料水，產(chǎn)生的蒸汽進入第1效蒸發(fā)器，作為第1效蒸發(fā)器的熱源，第1效蒸發(fā)器的加熱蒸汽冷凝后經(jīng)蒸汽發(fā)生器循環(huán)泵6返回到0效蒸汽發(fā)生器14循環(huán)使用；經(jīng)換熱熱水降溫為中低溫熱水后進入前m效蒸發(fā)器海水預熱器4和后(n-m)效蒸發(fā)器海水預熱器5對物料水進行預熱，經(jīng)預熱熱交換再次降溫至低溫熱水，從熱水返回口18返回企業(yè)熱水回水系統(tǒng)。

本實用新型不僅直接利用工礦企業(yè)的低溫余熱資源，因地制宜，降低淡水生產(chǎn)成本，而且經(jīng)換熱的熱水可輸送至廠區(qū)作為冷卻水循環(huán)使用，從而節(jié)省廠區(qū)其他工段生產(chǎn)成本。采用熱水直驅技術，熱水無需閃蒸，回水無需增壓，直接排入熱水回收管道，從而降低電耗40％以上。

在第1效蒸發(fā)器中，0效蒸汽發(fā)生器14產(chǎn)生的蒸汽進入換熱管內(nèi)換熱冷凝，將熱量傳導給換熱管外壁噴淋下來的海水，海水受熱蒸發(fā)產(chǎn)生的新蒸汽進入第2效蒸發(fā)器，作為第2效蒸發(fā)器熱源，依次類推，蒸汽被引入到運行溫度和壓力稍低的下一效的熱傳導管中再次釋放潛熱蒸發(fā)管外噴淋的海水，同時自身被冷凝形成成品水。為保證蒸餾產(chǎn)水的純度，各效蒸發(fā)器產(chǎn)生蒸汽均通過鹽水飛沫分離器后進入下一效蒸發(fā)器。蒸發(fā)冷凝過程在所有蒸發(fā)器中重復進行，在第n效蒸發(fā)器中產(chǎn)生的蒸汽在凝汽器1中通過海水冷卻而冷凝為成品水。

采用熱水直驅技術將熱量傳遞給成品水，成品水轉化為蒸汽，驅動低溫多效蒸發(fā)器進行海水淡化。利用未經(jīng)冷卻的成品水取代海水，一方面降低海水過冷度，有效提高蒸汽產(chǎn)率，另一方面降低結垢風險。

在更加優(yōu)選的實施例中，抽真空系統(tǒng)利用工礦企業(yè)的中低壓蒸汽作為汽源，通過射流抽氣器3，在第1效蒸發(fā)器和凝汽器1處，將泄露進入蒸發(fā)器的空氣和不凝結氣抽出蒸發(fā)器，避免蒸發(fā)器壓力升高，溫度偏離設計工況、換熱效率下降、制水達不到設計值等不利現(xiàn)象出現(xiàn)。同時通過冷卻器將低壓蒸汽攜帶的熱量傳遞給物料鹽水，利于鹽水蒸發(fā)。該射流抽氣器3汽源為工礦企業(yè)提供的中低壓蒸汽，不消耗電能，無運動部件，工作可靠，設備投資低。

在更加優(yōu)選的實施例中，所述n效蒸發(fā)器的后(n-m)效形成的濃鹽水匯合后經(jīng)所述中低溫熱水預熱后經(jīng)中間水泵8提升到前m效蒸發(fā)器15的噴淋裝置內(nèi)；前m效蒸發(fā)器15匯合的濃鹽水進入閃蒸裝置閃蒸生成成品水和濃鹽水，所述濃鹽水經(jīng)濃鹽水出口20外送至鹽場利用，所述成品水進入后(n-m)效蒸發(fā)器16。

將后(n-m)效蒸發(fā)器16鹽水加熱作為物料水噴淋至前m效蒸發(fā)器15，不僅提高了系統(tǒng)產(chǎn)水率，還充分利用鹽水自帶的熱量，提高整個系統(tǒng)的能源利用率。將前m效蒸發(fā)器15的濃鹽水閃蒸后排出，進一步提高產(chǎn)水率。

所述鹽水系統(tǒng)還包括至少1個前m效蒸發(fā)器海水預熱器4，所述濃鹽水先由所述前m效蒸發(fā)器海水預熱器4預熱，再進入前m效蒸發(fā)器15，所述預熱器的熱源為所述中低溫熱水。

在更加優(yōu)選的實施例中，從第2效蒸發(fā)器開始，成品水逐級向下一效蒸發(fā)器排放。凝汽器1布置高度略高于蒸發(fā)器，凝結水也自流至末效蒸發(fā)器，經(jīng)成品水泵9升壓后一部分經(jīng)海水冷卻后排入廠區(qū)給水管網(wǎng)供生產(chǎn)使用，另一部分成品水回流至0效蒸汽發(fā)生器，作為0效蒸汽發(fā)生器的補充水。

冷卻水采用經(jīng)過預處理之后的物料海水，物料海水經(jīng)海水入口21送至海水淡化區(qū)域內(nèi)，此時海水分為兩部分，一部分作為成品水的冷卻水進入成品水冷卻器10，最后經(jīng)冷卻水出口23回流大海；另一部分作為末效蒸發(fā)器蒸汽的冷卻水進入凝汽器1，從所述凝汽器1流出的海水一股經(jīng)冷卻水出口23回流大海，另一股作為后(n-m)效蒸發(fā)器物料水。所述物料水先經(jīng)消泡劑加藥裝置11和阻垢劑加藥裝置12后，經(jīng)所述中低溫熱水預熱后，以平逆流噴淋方式進入所述后(n-m)效蒸發(fā)器內(nèi)。

低溫多效蒸餾海水淡化工藝的造水比和濃縮比大，其中，濃縮比＞2，從而保證在成品水量一定的情況下，減少海水的提取量。在高濃縮比的條件下，仍能降低結垢風險，延長除垢間隔。

具體實施例1：

采用如圖1所示的流程的低溫多效蒸餾海水淡化系統(tǒng)利用某鋼鐵企業(yè)的低溫余熱對海水進行淡化。

如圖3所示的水質指標的海水經(jīng)格柵去除較大雜物后經(jīng)泵提升進入混合絮凝沉淀池，經(jīng)沉淀澄清分離，絮體污泥排入污泥系統(tǒng)處理，清水經(jīng)泵提升加壓送至低溫多效蒸餾裝置。

沉淀池清水在凝汽器1內(nèi)進行預熱，然后分成兩股，一股返回大海，另一股則作為物料海水進入蒸發(fā)器。

物料海水首先加入阻垢劑、消泡劑進行處理，避免蒸發(fā)器換熱管結垢的風險、提高成品水的質量。處理后的物料海水一部分進入4-5效海水預熱器5，預熱升溫后噴淋進入4-5效蒸發(fā)器；一部分直接進入6-7效蒸發(fā)器。海水在蒸發(fā)效中換熱蒸發(fā)。

加熱熱源為來自低溫余熱回收系統(tǒng)提供的95℃熱水，95℃高溫熱水進入低溫多效蒸餾裝置的0效蒸汽發(fā)生器14，通過0效蒸汽發(fā)生器14換熱管加熱管外的成品水，產(chǎn)生的蒸汽進入第1效蒸發(fā)器，作為第1效蒸發(fā)器的熱源，第1效蒸發(fā)器的加熱蒸汽冷凝后經(jīng)蒸汽發(fā)生器循環(huán)泵6返回到0效蒸汽發(fā)生器14循環(huán)使用；經(jīng)換熱熱水降溫至約70℃后進入海水預熱器對物料水進行預熱，經(jīng)預熱熱交換再次降溫后，溫度約為65℃，返回鋼鐵廠熱水回水系統(tǒng)。在1效蒸發(fā)器中，0效蒸汽發(fā)生器14產(chǎn)生的蒸汽進入換熱管內(nèi)換熱冷凝，將熱量傳導給換熱管外壁噴淋下來的物料水，物料水受熱蒸發(fā)產(chǎn)生的新蒸汽進入2效蒸發(fā)器，作為2效蒸發(fā)器熱源，依次類推，蒸汽被引入到運行溫度和壓力稍低的下一效蒸發(fā)器的熱傳導管中再次釋放潛熱蒸發(fā)管外噴淋的海水，同時自身被冷凝形成成品水。為保證蒸餾產(chǎn)水的純度，各效蒸發(fā)器產(chǎn)生蒸汽均通過鹽水飛沫分離器后進入下一效蒸發(fā)器。蒸發(fā)冷凝過程在所有效蒸發(fā)器中重復進行，在最后一效蒸發(fā)器(7效蒸發(fā)器)中產(chǎn)生的蒸汽在最終凝汽器1中冷凝為成品水。

濃鹽水由第1效逐級排入下一效，前3效濃鹽水經(jīng)閃蒸罐13閃蒸進一步回收成品水，4-6效蒸發(fā)器濃鹽水收集后再經(jīng)中間水泵8提升后在1-3效蒸發(fā)器海水預熱器中加熱后作為物料鹽水噴淋至1-3效蒸發(fā)器。

從第2效蒸發(fā)器開始，成品水逐級向下一效蒸發(fā)器排放，凝汽器1布置高度略高于蒸發(fā)器，凝結水也自流至末效蒸發(fā)器，經(jīng)成品水泵9提升后，一部分成品水回流至0效蒸汽發(fā)生器14，作為0效蒸汽發(fā)生器14的補充水；另一部分在成品水冷卻器10中冷卻降溫，排出系統(tǒng)作為廠區(qū)用水。圖4為本實施例成品水的出水指標。

在蒸發(fā)過程中從海水中逸出的不凝結性氣體以及泄露進入蒸發(fā)器的空氣，利用鍋爐的中低壓蒸汽(0.4-0.8MPa)作為輔助汽源，通過射汽抽氣器3將所有氣體抽出系統(tǒng)，使裝置內(nèi)處于負壓真空狀態(tài)下，保證海水淡化設備工作正常。

具體實施例2：

采用如圖1所示的流程的低溫多效蒸餾海水淡化工藝利用某熱電廠企業(yè)的的余熱對海水進行淡化。

如圖5所示的水質指標的海水先經(jīng)格柵去除較大雜物后，再經(jīng)自清洗過濾器去除較小雜物后，經(jīng)泵提升加壓送至低溫多效蒸餾裝置。

沉淀池清水在凝汽器1內(nèi)進行預熱，被加熱的海水作為蒸餾工藝的物料海水進入蒸發(fā)器。

物料海水首先加入阻垢劑、消泡劑進行處理，避免蒸發(fā)器換熱管結垢的風險、提高產(chǎn)品淡水的質量。阻垢劑加藥量是3.0mg/L、消泡劑的加藥量是0.08mg/L。處理后的物料海水一部分進入4-5效蒸發(fā)器海水預熱器，預熱升溫后噴淋進入4-5效蒸發(fā)器；一部分直接進入6-7效蒸發(fā)器。海水在蒸發(fā)器中換熱蒸發(fā)。

加熱熱源為來自低溫余熱回收系統(tǒng)提供的熱水(熱電廠機組鍋爐連排熱水(溫度150℃、壓力0.5MPa)。150℃高溫熱水進入低溫多效蒸餾裝置的0效蒸汽發(fā)生器14，通過0效蒸汽發(fā)生器14換熱管加熱管外的成品水，產(chǎn)生的蒸汽進入第1效蒸發(fā)器，作為第1效蒸發(fā)器的熱源，第1效蒸發(fā)器的加熱蒸汽冷凝后經(jīng)蒸汽發(fā)生器循環(huán)泵6返回到0效蒸汽發(fā)生器14循環(huán)使用；經(jīng)換熱熱水降溫至約70℃后進入海水預熱器對物料水進行預熱，經(jīng)預熱熱交換再次降溫后，溫度約為63℃，返回熱電廠熱水回水系統(tǒng)。在1效蒸發(fā)器中，0效蒸汽發(fā)生器14產(chǎn)生的蒸汽進入換熱管內(nèi)換熱冷凝，將熱量傳導給換熱管外壁噴淋下來的海水，海水受熱蒸發(fā)產(chǎn)生的新蒸汽進入2效蒸發(fā)器，作為2效蒸發(fā)器熱源，依次類推，蒸汽被引入到運行溫度和壓力稍低的下一效蒸發(fā)器的熱傳導管中再次釋放潛熱蒸發(fā)管外噴淋的海水，同時自身被冷凝形成成品水。為保證蒸餾產(chǎn)水的純度，各效蒸發(fā)器產(chǎn)生蒸汽均通過鹽水飛沫分離器后進入下一效蒸發(fā)器。蒸發(fā)冷凝過程在所有效蒸發(fā)器中反復進行，在最后一效蒸發(fā)器(7效蒸發(fā)器)中產(chǎn)生的蒸汽在凝汽器1中冷凝為成品水。

濃鹽水由第1效蒸發(fā)器逐級排入下一效蒸發(fā)器，前3效蒸發(fā)器濃鹽水經(jīng)濃鹽水閃蒸罐13閃蒸進一步回收成品水，4-6效蒸發(fā)器濃鹽水收集后再經(jīng)中間水泵8提升后在1-3效蒸發(fā)器海水預熱器中加熱后作為物料鹽水噴淋至1-3效蒸發(fā)器，系統(tǒng)產(chǎn)生的超濃鹽水經(jīng)濃鹽水泵7外送至鹽場利用。

從第2效蒸發(fā)器開始，成品水逐級向下一效蒸發(fā)器排放，凝汽器1布置高度略高于蒸發(fā)器，凝結水也自流至末效蒸發(fā)器，經(jīng)成品水泵9提升后，一部分成品水回流至0效蒸汽發(fā)生器14，作為0效蒸汽發(fā)生器14的補充水；另一部分在成品水冷卻器10中冷卻降溫，排出系統(tǒng)作為廠區(qū)用水。圖6為本實施例成品水的出水指標。

在蒸發(fā)過程中從海水中逸出的不凝結性氣體以及泄露進入蒸發(fā)器的空氣，利用鍋爐的中低壓蒸汽(0.7MPa)作為輔助氣源，通過射汽抽氣器3將所有氣體抽出系統(tǒng)，使裝置內(nèi)處于負壓真空狀態(tài)下，保證海水淡化設備工作正常。

以上通過具體的和優(yōu)選的實施例詳細的描述了本實用新型，但本領域技術人員應該明白，本實用新型并不局限于以上所述實施例，凡在本實用新型的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換等，均應包含在本實用新型的保護范圍之內(nèi)。