CN103086451A - 一种混合流程多效蒸发海水淡化装置 - Google Patents

一种混合流程多效蒸发海水淡化装置 Download PDF

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Abstract

一种多效水平管降膜蒸发海水淡化装置，属于海水淡化和换热设备技术领域。这种混合流程多效蒸发海水淡化装置与具有平行进料流程的多效蒸发海水淡化装置相比，可保证装置的浓缩比与各蒸发/冷凝器的最佳喷淋密度，在相同外部预热条件下，可提高一效蒸发/冷凝器的进水温度，提高装置产能；与分组逆流进料流程的多效蒸发海水淡化装置相比，可降低一效蒸发/冷凝器的进水盐度，大大降低传热管束结垢风险，减少维修工作量，并减少水泵能耗。同时，本发明使得海水中的不凝结气体在末效低温蒸发/冷凝器中释放，不凝结气体不进入高温段各效蒸发/冷凝器，降低了不凝气气体对设备的腐蚀和对传热的不利影响；通过简化不凝结气体抽出设计，增加了装置运行可靠性。

Description

一种混合流程多效蒸发海水淡化装置
技术领域
本发明属于海水淡化和换热设备技术领域。涉及一种多效水平管降膜蒸发海水淡化装置，特别是一种包括海水流程与蒸汽流程既有逆流也有顺流的多效蒸发海水淡化装置，即一种混合流程多效蒸发海水淡化装置。
背景技术
目前，世界上现行的多效蒸发海水淡化装置采用顺列布置的蒸发/冷凝器，各效蒸发/冷凝器的加热蒸汽由一效蒸发/冷凝器依次向后直至末效蒸发/冷凝器，而海水的进料流程分为平行进料和分组逆流进料。
在每个蒸发/冷凝器内, 壳侧进料海水通过海水喷淋装置喷洒到水平布置的传热管束的上面，海水在管束外面在重力作用下形成水平管表面的降膜流动，海水在降膜流动过程中被加热以致部分海水蒸发生成水蒸气，即二次蒸汽。二次蒸汽在管束之间或两侧沿管子平行方向流向该蒸发/冷凝器的尾端，该效蒸发/冷凝器的尾部管箱与下一效蒸发/冷凝器的进汽管箱相通，蒸汽进入下一效蒸发/冷凝器的管内，作为下一效蒸发/冷凝器的热源，开始下一效的换热过程。各效以此类推，形成壳侧蒸汽的主体流动方向是由一效蒸发/冷凝器向后部流动。对于平行进料海水淡化装置，未蒸发的海水在壳体底部通过一定方式收集后作为浓盐水排出；对于分组逆流进料海水淡化装置，海水首先进入最后一组蒸发/冷凝器，该组蒸发/冷凝器排出的盐水经水水泵进入前一组蒸发/冷凝器的上部，作为蒸发/冷凝器的蒸发喷淋水，直到盐水喷淋至第一组蒸发/冷凝器，浓盐水由第一组蒸发/冷凝器排出，经闪蒸器利用部分热量后排出装置。
平行进料方式的优点是***简单，但难以同时满足蒸发/冷凝器对海水喷淋密度和装置对浓缩比的要求，不适用于蒸发/冷凝器效数较多的海水淡化装置；分组逆流可有效利用温差，但它的首效蒸发/冷凝器面临严重结垢倾向，为设备的安全运行埋下隐患，也增加了装置检修工作量。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种蒸汽与进料海水混合流程的多效蒸发海水淡化装置。其蒸发/冷凝器采用水平管降膜蒸发技术，蒸汽流程由一效蒸发/冷凝器向末效蒸发/冷凝器依次流动，但海水首先平行进入最后一组各蒸发/冷凝器，该组排出的盐水直接进入第一组蒸发/冷凝器，然后依次进入后组蒸发/冷凝器，直至次末组蒸发/冷凝器，然后排出装置。
本发明的技术方案是：一种混合流程多效蒸发海水淡化装置，它包括凝汽器、水泵和蒸发/冷凝器组，所述蒸发/冷凝器组为三个，每个蒸发/冷凝器组包含2-5效蒸发/冷凝器，蒸汽流程由第1效蒸发/冷凝器向末效蒸发/冷凝器依次流动；所述三个蒸发/冷凝器组的各效蒸发/冷凝器的蒸汽***依次连接，加热蒸汽依次流过三个蒸发/冷凝器组的各效蒸发/冷凝器后进入凝汽器，凝汽器的凝水***采用管道与淡水泵和真空泵连接；海水泵采用管道与凝汽器、第1水泵和第3蒸发/冷凝器组的海水***依次连接，第3蒸发/冷凝器组采用管道与第2水泵、第1蒸发/冷凝器组、第3水泵和第2蒸发/冷凝器组的海水***依次连接，在第2蒸发/冷凝器组中末效蒸发/冷凝器的海水***采用管道与闪蒸罐和浓盐水泵依次连接，闪蒸罐采用管道与第2蒸发/冷凝器组中末效蒸发/冷凝器的蒸汽***连接；所述第1蒸发/冷凝器组的第1效蒸发/冷凝器凝水***采用管道与冷凝水泵连接，第1蒸发/冷凝器组其余各效蒸发/冷凝器和第2蒸发/冷凝器组与第3蒸发/冷凝器组各效蒸发/冷凝器的凝水***采用管道以串联方式与淡水泵连接。
所述蒸发/冷凝器组包含2效蒸发/冷凝器，蒸发/冷凝器组的第1效蒸发/冷凝器、第2效蒸发/冷凝器的进料海水采用并行流入方式，所述第1蒸发/冷凝器组的各效蒸发/冷凝器的海水进水管道上设有采用蒸汽加热的预热器，第3蒸发/冷凝器组的第1效蒸发/冷凝器的海水进水管道上设有采用蒸汽加热的预热器。
所述蒸发/冷凝器组包含3效蒸发/冷凝器，蒸发/冷凝器组的第1效蒸发/冷凝器、第2效蒸发/冷凝器和第3效蒸发/冷凝器的进料海水采用并行流入方式，所述第1蒸发/冷凝器组的各效蒸发/冷凝器的海水进水管道上设有采用蒸汽加热的预热器，第3蒸发/冷凝器组的第1效蒸发/冷凝器、第2效蒸发/冷凝器的海水进水管道上设有采用蒸汽加热的预热器。
本发明的有益效果是：这种混合流程多效蒸发海水淡化装置与具有平行进料流程的多效蒸发海水淡化装置相比，可保证装置的浓缩比与各蒸发/冷凝器的最佳喷淋密度，在相同外部预热条件下，可提高第一效蒸发/冷凝器的进水温度，提高装置产能；与分组逆流进料流程的多效蒸发海水淡化装置相比，可降低第一效蒸发/冷凝器的进水盐度，大大降低传热管束结垢风险，减少维修工作量，并减少水水泵能耗。同时，本发明使得海水中的不凝结气体在末效低温蒸发/冷凝器中释放，不凝结气体不进入高温段各效蒸发/冷凝器，降低了不凝气气体对设备的腐蚀和对传热的不利影响；通过简化不凝结气体抽出设计，增加了装置运行可靠性。
附图说明
图1是同一组内相邻两效蒸发器的结构主视图。
图2是图1中的A-A视图。
图3是多效蒸发海水淡化装置每组二效混流进料流程图。
图4是多效蒸发海水淡化装置每组三效混流进料流程图。
图中：1、喷淋装置，2、水平换热管束，3、除沫器，4、内封头，5、凝结水管，6、蒸汽通道，7、 尾部封头，8、进汽管箱；B1、第1蒸发/冷凝器组，B2、第2蒸发/冷凝器组，B3、第3蒸发/冷凝器组，C、凝汽器，E1、第1效蒸发/冷凝器，E2、第2效蒸发/冷凝器，E3、第3效蒸发/冷凝器，F、闪蒸罐，H、预热器，P1、海水泵，P2、淡水泵，P3、真空泵，P4、第1水泵，P5、第2水泵，P6、冷凝水泵，P7、第3水泵，P8、浓盐水泵。
具体实施方式
图1、2示出了同一组内相邻两效蒸发器的结构图。图中，管束上部的海水进水管和海水喷淋装置1将海水均匀喷洒到管束2上面，管束间呈降膜流动的海水被管内蒸汽加热而部分蒸发，生成的水蒸气沿管束间的间隙流至除沫器3，接着通过蒸汽通道6流入该效蒸发/冷凝器尾部封头7内，1效蒸发/冷凝器的尾部封头7与2效蒸发/冷凝器的进汽管箱8相连通，1效蒸发/冷凝器产生的二次蒸汽由此进入2效蒸发/冷凝器的进汽管程。管内蒸汽在加热管外喷淋海水的时候凝结放热，成为该设备内的产品水，凝结水由内封头4内的凝结水管5排至2效蒸发/冷凝器的蒸汽进口管箱底部，所有的产品水收集至2效蒸发/冷凝器然后由该效排出装置加以利用。1效壳侧未蒸发的海水流到设备下部，通过盐水U型排水管排至2效蒸发/冷凝器壳侧。
图3示出了多效蒸发海水淡化装置每组二效混流进料流程图。图中，蒸发/冷凝器组为三个，每个蒸发/冷凝器组包含2效蒸发/冷凝器，蒸汽流程由第1效蒸发/冷凝器E1向第2效蒸发/冷凝器E2依次流动。三个蒸发/冷凝器组的各效蒸发/冷凝器的蒸汽***依次连接，加热蒸汽依次流过三个蒸发/冷凝器组的各效蒸发/冷凝器后进入凝汽器C，凝汽器C的凝水***采用管道与淡水泵P2和真空泵P3连接。海水泵P1采用管道与凝汽器C、第1水泵P4和第3蒸发/冷凝器组B3的海水***依次连接，第3蒸发/冷凝器组B3采用管道与第2水泵P5、第1蒸发/冷凝器组B1、第3水泵P7和第2蒸发/冷凝器组B2的海水***依次连接，在第2蒸发/冷凝器组B2中第2效蒸发/冷凝器E2的海水***采用管道与闪蒸罐F和浓盐水泵P8依次连接，闪蒸罐F采用管道与第2蒸发/冷凝器组B2中第2效蒸发/冷凝器E2的蒸汽***连接。第1蒸发/冷凝器组B1的第1效蒸发/冷凝器E1凝水***采用管道与冷凝水泵P6连接，第1蒸发/冷凝器组B1的第2效蒸发/冷凝器E2和第2蒸发/冷凝器组B2与第3蒸发/冷凝器组B3各效蒸发/冷凝器的凝水***采用管道以串联方式与淡水泵P2连接。蒸发/冷凝器组的第1效蒸发/冷凝器E1、第2效蒸发/冷凝器E2的进料海水采用并行流入方式，第1蒸发/冷凝器组B1的各效蒸发/冷凝器的海水进水管道上设有采用蒸汽加热的预热器H，第3蒸发/冷凝器组B3的第1效蒸发/冷凝器E1的海水进水管道上设有采用蒸汽加热的预热器H。
图4示出了多效蒸发海水淡化装置每组三效混流进料流程图。图中，蒸发/冷凝器组为三个，每个蒸发/冷凝器组包含3效蒸发/冷凝器，蒸汽流程由第1效蒸发/冷凝器E1向第3效蒸发/冷凝器E3依次流动。三个蒸发/冷凝器组的各效蒸发/冷凝器的蒸汽***依次连接，加热蒸汽依次流过三个蒸发/冷凝器组的各效蒸发/冷凝器后进入凝汽器C，凝汽器C的凝水***采用管道与淡水泵P2和真空泵P3连接。海水泵P1采用管道与凝汽器C、第1水泵P4和第3蒸发/冷凝器组B3的海水***依次连接，第3蒸发/冷凝器组B3采用管道与第2水泵P5、第1蒸发/冷凝器组B1、第3水泵P7和第2蒸发/冷凝器组B2的海水***依次连接，在第2蒸发/冷凝器组B2中第3效蒸发/冷凝器E3的海水***采用管道与闪蒸罐F和浓盐水泵P8依次连接，闪蒸罐F采用管道与第2蒸发/冷凝器组B2中第3效蒸发/冷凝器E3的蒸汽***连接。第1蒸发/冷凝器组B1的第1效蒸发/冷凝器E1凝水***采用管道与冷凝水泵P6连接，第1蒸发/冷凝器组B1的第2效蒸发/冷凝器E2、第3效蒸发/冷凝器E3和第2蒸发/冷凝器组B2与第3蒸发/冷凝器组B3各效蒸发/冷凝器的凝水***采用管道以串联方式与淡水泵P2连接。蒸发/冷凝器组的第1效蒸发/冷凝器E1、第2效蒸发/冷凝器E2和第3效蒸发/冷凝器E3的进料海水采用并行流入方式，第1蒸发/冷凝器组B1的各效蒸发/冷凝器的海水进水管道上设有采用蒸汽加热的预热器H，第3蒸发/冷凝器组B3的第1效蒸发/冷凝器E1、第2效蒸发/冷凝器E2的海水进水管道上设有采用蒸汽加热的预热器H。

Claims (3)

1.一种混合流程多效蒸发海水淡化装置，它包括凝汽器（C）、水泵和蒸发/冷凝器组，其特征在于：所述蒸发/冷凝器组为三个，每个蒸发/冷凝器组包含2-5效蒸发/冷凝器，蒸汽流程由第1效蒸发/冷凝器（E1）向末效蒸发/冷凝器依次流动；所述三个蒸发/冷凝器组的各效蒸发/冷凝器的蒸汽***依次连接，加热蒸汽依次流过三个蒸发/冷凝器组的各效蒸发/冷凝器后进入凝汽器（C），凝汽器（C）的凝水***采用管道与淡水泵（P2）和真空泵（P3）连接；海水泵（P1）采用管道与凝汽器（C）、第1水泵（P4）和第3蒸发/冷凝器组（B3）的海水***依次连接，第3蒸发/冷凝器组（B3）采用管道与第2水泵（P5）、第1蒸发/冷凝器组（B1）、第3水泵（P7）和第2蒸发/冷凝器组（B2）的海水***依次连接，在第2蒸发/冷凝器组（B2）中末效蒸发/冷凝器的海水***采用管道与闪蒸罐（F）和浓盐水泵（P8）依次连接，闪蒸罐（F）采用管道与第2蒸发/冷凝器组（B2）中末效蒸发/冷凝器的蒸汽***连接；所述第1蒸发/冷凝器组（B1）的第1效蒸发/冷凝器（E1）凝水***采用管道与冷凝水泵（P6）连接，第1蒸发/冷凝器组（B1）其余各效蒸发/冷凝器和第2蒸发/冷凝器组（B2）与第3蒸发/冷凝器组（B3）各效蒸发/冷凝器的凝水***采用管道以串联方式与淡水泵（P2）连接。
2.根据权利要求1所述的一种混合流程多效蒸发海水淡化装置，其特征在于：所述蒸发/冷凝器组包含2效蒸发/冷凝器，蒸发/冷凝器组的第1效蒸发/冷凝器（E1）、第2效蒸发/冷凝器（E2）的进料海水采用并行流入方式，所述第1蒸发/冷凝器组（B1）的各效蒸发/冷凝器的海水进水管道上设有采用蒸汽加热的预热器（H），第3蒸发/冷凝器组（B3）的第1效蒸发/冷凝器（E1）的海水进水管道上设有采用蒸汽加热的预热器（H）。
3.根据权利要求1所述的一种混合流程多效蒸发海水淡化装置，其特征在于：所述蒸发/冷凝器组包含3效蒸发/冷凝器，蒸发/冷凝器组的第1效蒸发/冷凝器（E1）、第2效蒸发/冷凝器（E2）和第3效蒸发/冷凝器（E3）的进料海水采用并行流入方式，所述第1蒸发/冷凝器组（B1）的各效蒸发/冷凝器的海水进水管道上设有采用蒸汽加热的预热器（H），第3蒸发/冷凝器组（B3）的第1效蒸发/冷凝器（E1）、第2效蒸发/冷凝器（E2）的海水进水管道上设有采用蒸汽加热的预热器（H）。
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