[发明专利]采用降膜式冷凝器的低温多效蒸馏海水淡化系统

说明书

技术领域

本发明涉及一种海水淡化系统，具体涉及一种采用降膜式冷凝器的低温多效蒸馏海水淡化系统。

背景技术

海水中含有一定量的氧气等不凝结气体。在采用多效蒸馏系统进行海水淡化时，不凝结气体在蒸发器传热过程中会逸出。另外多效蒸馏系统一般运行在真空下，少部分空气也会漏入蒸发器中成为不凝气。不凝气的存在降低了蒸发器的凝结传热效率，同时氧气的存在会显著增加传热管束、壳体内件的电化学腐蚀。抽真空装置用来抽出不凝气，保证系统的运行真空度。抽真空装置抽出不凝气时会夹带一定比例的蒸汽，不凝气量的大小，将决定抽真空系统的负荷。通常的技术方案中，海水不脱气引入蒸发器，蒸发器必须使用高级别的耐蚀材料制作换热管束、壳体及内件，配置大容量的抽真空装置，结合设置多个抽气口及时抽出不凝气，这样将使设备与运行成本增加。为了保证蒸发器的传热效率和运行真空度，多效蒸馏系统需及时将不凝气体抽出。采用管程通冷却海水的强制循环凝汽器加脱气塔的方案可以实现对海水的预热脱气问题，但是海水强制循环耗电量大，整体设计系统复杂，造价高。

发明内容

本发明针对以上技术缺陷，公开一种新型的低温多效蒸馏海水淡化系统，解决海水淡化脱气的问题，提高蒸发器换热效率，减轻对设备的腐蚀。

本发明低温多效蒸馏海水淡化系统包括多效蒸发器、降膜式冷凝器、抽真空装置、通水管道、通气管道和进料海水管，其中通水管道包括蒸发器效间的浓海水通水管道和产品水通水管道、末效蒸发器与降膜式冷凝器间的排水用通水管道。蒸发器的效与效之间连有通水管道和通气管道，蒸发浓缩后的海水通过效间的浓海水通水管道逐效汇集到末效蒸发器，然后通过水泵抽出；蒸发器凝结产生的产品水通过产品水通水管道逐效汇集后，从末效蒸发器利用水泵抽出。降膜式冷凝器与末效蒸发器连接，之间连有通气管道和排水用通水管道，降膜式冷凝器产生的产品淡水通过排水用通水管道汇集到末效蒸发器，利用水泵抽出。降膜式冷凝器与抽真空装置连接，各效蒸发器通过通气管道与降膜式冷凝器连接，不凝气从首效逐效汇集到系统的末端——降膜式冷凝器，然后被抽真空装置抽出排入大气。降膜式冷凝器与进料海水管连接，进料海水首先进入降膜式冷凝器预热脱气，然后作为进料海水再进入蒸发器中蒸发浓缩。

作为优选的实施方案，本发明所述的降膜式冷凝器包括壳体和组件。组件包括布水装置、传热管束和接水盘；多个组件分层设置在壳体内。多组件分层的设计可以在紧凑的空间内高效处理大量的冷却海水，能够在喷淋海水温度一定的情况下，有效利用冷凝蒸汽与海水之间的温差，强化传热。本发明所述组件根据需要的凝汽温度和海水温度间温差的大小，可以是2、3、4或5个。

作为优选的实施方案，每个组件内，在传热管束的上方设置布水装置，传热管束的下方设有接水盘用于承接汇集预热脱气的海水。组件内的传热管束水平设置，每个组件内以2-6个传热管束形成多管束结构；管束间留有空隙，以便不凝气的逸出。

本发明所述的抽真空装置可以是多级射汽抽气器或水环真空泵。抽真空装置对降膜式冷凝器抽真空，将海水中选出和系统漏入的不凝气抽出，从而建立整个系统的真空，维持多效蒸馏正常的操作压力。特别是降膜式冷凝器工作在最高的真空度下，使降膜式冷凝器传热管束外侧具有良好脱除不凝气所需的真空度。

系统工作时，进料海水首先进入降膜式冷凝器进行预热脱气，再进入蒸发器中蒸发。进料海水通过降膜式冷凝器布水装置喷淋至冷凝器传热管束外，形成降膜流动，液膜拉薄获得大的传热传质表面积，有利于气体的选出。降膜流动的海水对传热管束内的蒸汽进行冷凝的同时得到预热，从而在真空条件下得以良好的脱气。经预热脱气的海水被接水盘汇集后，送入各效蒸发器中蒸发、冷凝。由于此时海水已经进行脱气处理，海水蒸发出的蒸汽不凝气含量很少。蒸汽在进入下一效加热海水时，管束末端不凝气的分压力减小，蒸汽充分凝结，有效利用水汽温差，增加凝结换热效率。另外海水脱气后含氧量低，在流动蒸发过程中可以基本避免由于氧存在导致的电化学腐蚀，因而减轻对换热管、壳体的腐蚀，从而可以选用低耐蚀等级的廉价材料。

为防止海水的结垢，低温多效蒸馏海水淡化系统的运行温度应不高于70℃。

本发明的有益之处在于：降膜式冷凝器采用布水装置、传热管束和接水盘组成的组件使进料海水在传热管束外得到预热，配合抽真空装置，将海水中的不凝气脱除，从而在海水蒸发环节显著提升蒸发器的换热效率，增加运行效率和可靠性；脱除不凝气后，可以减少腐蚀的发生，因此可以使用廉价的材料制造蒸发器的壳体和传热管，降低系统成本。降膜式冷凝器泵功消耗小，可以降低海水淡化的产品水对泵功用电的消耗。

附图说明