[发明专利]高温海水淡化蒸馏的装置和方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种高温海水淡化蒸馏的装置和方法。它是由一级预热器、二级预热器、各效预热器、多效蒸发器、各效气液分离器、循环泵组成。目的在于提高热效率、减少加热蒸汽热损失、充分利用系统自身余热，达到提高淡水回收率的目的。本发明适用于除钙或除钙镁后海水，加热温度可为40～170℃，加热温度范围宽，不受结垢限制，淡化后浓盐水TDS可为50000～250000mg/L，淡水回收率为40～75％。

背景技术

海水淡化已被列入国家水资源的统一规划，将成为水资源的重要补充。因而，海水淡化的未来发展前景极其广阔。目前蒸馏法海水淡化主要采用低温多效、多级闪蒸技术。已建成海水淡化项目绝大多数都采用低温多效海水淡化技术。由于海水中的钙、镁离子含量较高，蒸发过程中设备的结垢问题促使海水淡化只能采用低于72℃以下的低温多效蒸发技术，多级闪蒸技术由于能耗较高，目前采用的较少。

中国专利CN87214093U提出的多级闪蒸塔式多效蒸发器并非针对海水淡化设计，只是可以用于海水淡化。该专利采用塔顶冷凝器首先预热原料水，预热后海水再经各效预热器由下向上预热，过热原料水进料，蒸发器产生的二次蒸汽作为下一效的加热蒸汽，预热器的热源为各效的凝结水，该工艺也是低温多效海水淡化常采用的工艺，该工艺的缺点是凝结水与原料水换热，只能利用凝结水的显热进行换热，效率低，如用于海水未经脱硬处理，易于结垢，传热效率低。

中国专利CN200910246225.4、CN200920270558.6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，系统包括多效蒸发器、降膜式冷凝器、抽真空装置、通水管道、通气管道及进料海水管，蒸发器效与效间连有通水管道和通气管道，降膜式冷凝器分别与末效蒸发器、抽真空装置和进料海水管连接。其中，防止海水结垢，低温多效蒸馏海水淡化系统的运行温度不高于70OC。中国专利CN 87214093涉及的多效蒸发器，采用多级闪蒸与多效蒸发相结合的方法，采用蛇管降膜式多效结构，各效预热器组成一体与多效蒸发器并列放置。

中国专利CN200910067793.8涉及一种低温多效蒸馏海水淡化系统，包括多组多效蒸发器，每组蒸发器中至少设置有一为进料海水进行预热的加热器，相邻的两组多效蒸发器之间设置有效间泵；冷凝器一端与原料水泵连接，另一端与多组多效蒸发器中最后一组的蒸发器连接。还涉及利用低温多效蒸馏海水淡化系统进行海水淡化的工艺流程：将低温多效蒸馏海水淡化系统的蒸发器分为若干组，每组平行进料，同时在每组的最高温效蒸发器的进料海水前设加热器；前组蒸发器剩余的浓盐水汇总，经效间泵打入下一个蒸发组，依此类推；产品水和浓盐水在一系列闪蒸罐中呈阶梯状流动并逐级闪蒸冷却，闪蒸出的蒸汽进入蒸发器，被冷却的产品水和浓盐水最后分别用相应的水泵抽出。

目前国内外低温多效海水淡化装置大多都是卧式蒸发器，蒸发温度不高于72℃，海水高于100℃蒸发的多效蒸发器的相关报道很少。

发明内容

本发明的目的是提供一种高温海水淡化蒸馏的装置和方法。主要是海水通过脱除钙离子、或脱除钙镁离子后，采用立式水平加热管蒸发器进行蒸发，设备初始运行阶段，采用加热蒸汽对除钙后海水进行逐级预热，设备正常运行后利用蒸发过程中产生的二次蒸汽对海水进行预热，二次蒸汽预热海水后产生的冷凝水用于对海水进行一级预热，一效蒸发器采用外加蒸汽，二效以后蒸汽来源于上效蒸汽气液分离器，各效蒸汽气液分离器产生的冷凝水用来为二次蒸汽冷凝水预热后海水的二级预热。如此，不但充分利用了海水的蒸发潜热，而且，海水可以预热至近沸点，实现沸点进料，极大地提高了蒸发效率；蒸发器底部产生的浓盐水用泵打回塔顶，进行循环浓缩，海水浓缩倍率可实现2～7倍，极大地提高了淡水回收率，同时为工厂化制盐提供了高浓度、高温、优质原料，为海水淡化零排放奠定了坚实的基础。本发明采用脱硬预处理技术去除海水中的钙、镁离子，再采用高温多效蒸发器进行淡化，淡水回收率可达70～75％，远高于低温多效35～45％的回收率，极大地降低了淡化的投资和运行成本。