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
技術領域：
本實用新型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：
海水中含有一定量的氧氣等不凝結氣體。在采用多效蒸餾系統(tǒng)進行海水淡化時，不凝結氣體在蒸發(fā)器傳熱過程中會逸出。另外多效蒸餾系統(tǒng)一般運行在真空下，少部分空 氣也會漏入蒸發(fā)器中成為不凝氣。不凝氣的存在降低了蒸發(fā)器的凝結傳熱效率，同時氧氣 的存在會顯著增加傳熱管束、殼體內件的電化學腐蝕。抽真空裝置用來抽出不凝氣，保證系 統(tǒng)的運行真空度。抽真空裝置抽出不凝氣時會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)的負荷。通常的技術方案中，海水不脫氣引入蒸發(fā)器，蒸發(fā)器必須使用高級別 的耐蝕材料制作換熱管束、殼體及內件，配置大容量的抽真空裝置，結合設置多個抽氣口及 時抽出不凝氣，這樣將使設備與運行成本增加。為了保證蒸發(fā)器的傳熱效率和運行真空度， 多效蒸餾系統(tǒng)需及時將不凝氣體抽出。采用管程通冷卻海水的強制循環(huán)凝汽器加脫氣塔的 方案可以實現(xiàn)對海水預熱脫氣問題，但是海水強制循環(huán)耗電量大，整體設計系統(tǒng)復雜，造價 尚ο
發(fā)明內容本實用新型針對以上技術缺陷，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，減輕對設備的腐蝕。本實用新型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；降膜式冷凝器分別與末效蒸發(fā)器、抽真空裝置、進料海水管連 接。蒸發(fā)器蒸發(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)器間連有排水用通水管道，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。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。進料海水首先進入降膜式冷凝器預熱脫氣，然后作為進料海 水再進入蒸發(fā)器中蒸發(fā)濃縮。作為優(yōu)選的實施方案，本實用新型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；多個組件分層設置在殼體內。多組件分層的設計可以在緊 湊的空間內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，強化傳熱。[0007]本實用新型所述組件根據(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。作為優(yōu)選的實施方案，每個組件內，在傳熱管束的上方設置布水裝置，傳熱管束的 下方設有接水盤用于承接匯集預熱脫氣的海水。組件內的傳熱管束水平設置，每個組件內 以2-6個傳熱管束形成多管束結構；管束間留有空隙，以便不凝氣的逸出。本實用新型所述的抽真空裝置可以是多級射汽抽氣器或水環(huán)真空泵。抽真空裝置 對降膜式冷凝器抽真空，將海水中逸出和系統(tǒng)漏入的不凝氣抽出，從而建立整個系統(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具有良好脫除不凝氣所需的真空度。系統(tǒng)工作時，進料海水首先進入降膜式冷凝器進行預熱脫氣，再進入蒸發(fā)器中蒸 發(fā)。進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，液膜拉 薄獲得大的傳熱傳質表面積，有利于氣體的逸出。降膜流動的海水對傳熱管束內的蒸汽進 行冷凝的同時得到預熱，從而在真空條件下得以良好的脫氣。經(jīng)預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。由于此時海水已經(jīng)進行脫氣處理，海水蒸發(fā)出的蒸 汽不凝氣含量很少。蒸汽在進入下一效加熱海水時，管束末端不凝氣的分壓力減小，蒸汽充 分凝結，有效利用水汽溫差，增加凝結換熱效率。另外海水脫氣后含氧量低，在流動蒸發(fā)過 程中可以基本避免由于氧存在導致的電化學腐蝕，因而減輕對換熱管、殼體的腐蝕，從而可 以選用低耐蝕等級的廉價材料。為防止海水的結垢，低溫多效蒸餾海水淡化系統(tǒng)的運行溫度應不高于70°C。本實用新型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 成的組件使進料海水在傳熱管束外得到預熱，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)品水對泵功用電的消耗。

圖1為本實用新型結構示意圖；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是進料海水管，15是來自汽輪機蒸汽，16 是工作抽氣器，17是啟動抽氣器，18是濃海水通水管道，19是產(chǎn)品水通水管道。
具體實施方式
現(xiàn)結合附圖和實施方式進一步說明本實用新型，但本實用新型并不受限于此。如圖1所示，本實用新型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設置在系統(tǒng)末端，與第四效蒸發(fā)器5間連有通氣管道和排水 用的通水管道。降膜式冷凝器1與進料海水管連接，接收進料海水14并對其進行預熱脫氣。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個組件分2層 布置在殼體內。每個組件內有2個傳熱管束8，水平布置；傳熱管束8間留有空隙，以便不 凝氣的逸出；每個組件內，在傳熱管束8上方設置布水裝置7，傳熱管束8的下方設有接水 盤9，用于承接匯集預熱脫氣后的海水。多組件分層的設計可以在緊湊的空間內高效處理大 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，強化傳熱。抽真空裝置是由工作抽氣器16和啟動抽氣器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。為防止海水的結垢，低溫多效蒸餾海水淡化系統(tǒng)的運行溫度不高于70°C。利用本系統(tǒng)進行海水淡化的蒸汽、水循環(huán)如下所述。工作時，來自汽輪機蒸汽15首先進入蒸汽噴射壓縮器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，進入第一效蒸 發(fā)器2的管程，即傳熱管內。由于受到管外噴淋的海水的冷卻而凝結，凝結后的淡水由于含 有汽輪機蒸汽，含有聯(lián)胺等有毒成分，因此作為凝結水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蒸汽的加熱而蒸發(fā)，產(chǎn)生與管內凝結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)進行 下去的目的。進料海水管14中的進料海水經(jīng)簡單預處理后，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，獲得較大的表面積。傳熱管束8內是從第四效蒸 發(fā)器5輸送來的部分蒸汽，在冷凝器1中得以冷凝，同時加熱傳熱管束8外的降膜流動的進 料海水。配合抽真空裝置，冷凝器傳熱管束8外側工作在高真空下，海水得以良好的脫氣。 根據(jù)調節(jié)進料海水溫度的需要，經(jīng)預熱和脫氣的海水被接水盤9匯集后，排放一部分，剩余 部分作為進料海水通過物料水泵11被同時引入各效蒸發(fā)器2、3、4、5。進料海水進入第一效 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。海水在流動過程中是以滴狀或滴注狀流落 到下排換熱管上，強烈擾動展布在管外的液膜，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。
權利要求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、抽真空裝置和進料海水管連接。
2.根據(jù)權利要求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個組件分層設置在殼體內。
3.根據(jù)權利要求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，傳 熱管束上方設置布水裝置，傳熱管束的下方設有接水盤。
4.根據(jù)權利要求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的傳 熱管束水平設置，每個組件內以2-6個傳熱管束形成多管束結構，管束間有空隙作為氣流 通道。
5.根據(jù)權利要求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 是多級射汽抽氣器或水環(huán)真空泵。
專利摘要本實用新型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個組件分層設置在殼體內。本實用新型海水淡化系統(tǒng)在冷凝末效蒸發(fā)器產(chǎn)生的蒸汽的同時對進料海水預熱脫氣，提高了蒸發(fā)器的凝結換熱效率，減輕了對設備的腐蝕，降低了制水成本。
文檔編號C02F103/08GK201560132SQ200920270558
公開日2010年8月25日 申請日期2009年11月30日 優(yōu)先權日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 申請人:中國神華能源股份有限公司;北京國華電力有限責任公司;神華國華(北京)電力研究院有限公司;河北國華滄東發(fā)電有限責任公司