[发明专利]采用膨胀机和压缩机的蒸馏海水淡化系统

说明书

技术领域

本发明涉及一种蒸馏海水淡化系统。特别是涉及一种以蒸汽作为能量输入的采用膨胀机和压缩机的蒸馏海水淡化系统。

背景技术

低温多效蒸馏海水淡化是目前主流的商业化海水淡化技术之一，其工艺系统主要由蒸发器、冷凝器和蒸汽喷射泵(TVC)组成，如图1所示，其是将工作蒸汽输入蒸发器传热管内，蒸汽冷凝获得淡水的同时放出潜热加热管外海水蒸发，得到二次蒸汽，二次蒸汽逐效冷凝得到多倍于输入蒸汽的淡水。为了提高蒸汽的利用率，传统低温多效蒸馏海水淡化系统中通常会配有蒸汽喷射泵，其作用是利用高压高温工作蒸汽引射压缩蒸发器中间效或末效的低温蒸汽，提高蒸汽温度和压力后重新输入首效蒸发器，用做管内加热蒸汽。

采用蒸汽喷射泵的低温多效海水淡化系统，通过蒸汽的循环利用，实现了在等量工作蒸汽输入条件下，提高系统造水比的目的，因此成为目前低温多效海水淡化系统的主流技术方向。

如图2所示，在传统低温多效蒸馏海水淡化系统采用的蒸汽喷射泵中，高压工作蒸汽通过拉瓦尔喷嘴节流，得到马赫数高于1的超音速流体，抽吸引射低压蒸汽进入吸入室，高压和低压两股蒸汽在混合室中碰撞混合，后经扩压室排出，得到混合蒸汽。在整个过程中，蒸汽喷射泵内蒸汽的节流、混合、碰撞会造成大量的能量损失。因此，蒸汽喷射泵的能量利用效率较低，仅为25％左右。

此外，蒸汽喷射泵结构固定，可调节性差，只能在设计工作点附近很窄的范围内工作，如果工作蒸汽的压力偏离设计点，就会使系统处于不稳定运行状态，甚至导致系统不产水。因此，在传统的低温多效蒸馏海水淡化系统中，为了适应不同温度压力的输入工作蒸汽，通常要配置不同规格的蒸汽喷射泵，增加了设备投资。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是，提供一种可提高蒸汽利用效率，获得更高的造水比，实现能源的高效利用，达到节能环保目的的采用膨胀机和压缩机的蒸馏海水淡化系统。

本发明所采用的技术方案是：一种采用膨胀机和压缩机的蒸馏海水淡化系统，包括：

冷凝器，用于将分别流入的原海水和二次蒸汽进行热交换后，分别排出热交换后的预热海水和凝结水，以及排放海水；

蒸发器，包括有依次串联设置的首效蒸发器、多个中间效蒸发器和末效蒸发器，其中末效蒸发器与冷凝器相连，首效蒸发器设置有混合蒸汽的流入口，该蒸发器用于将从首效蒸发器流入的混合蒸汽与冷凝器排出的预热海水进行逐效热交换，将热交换后末效蒸发器产生的二次蒸汽输入冷凝器冷凝，将热交换后产生的淡水、浓海水和引射低压蒸汽分别排出；其特征在于，还设置有：

膨胀机，通过管路与蒸发器的首效蒸发器相连，用于将高压工作蒸汽进行降压后排出给蒸发器；

压缩机，分别与蒸发器的中间效蒸发器或末效蒸发器以及膨胀机相连，该压缩机在膨胀机的驱动下，将中间效蒸发器或末效蒸发器排出的引射低压蒸汽进行压缩后排出压缩蒸汽，该压缩蒸汽与膨胀机排出的低压工作蒸汽相混合后的混合蒸汽通过管路送入蒸发器的首效蒸发器。

所述的压缩机通过传动装置与膨胀机相连。

所述的压缩机、膨胀机采用离心式结构或采用螺杆式结构。

所述的压缩机、传动装置和膨胀机为各自独立设置，或共同设置在一壳体内。

所述的传动装置采用齿轮或皮带或链条实现膨胀机和压缩机之间的动力传递。

本发明的采用膨胀机和压缩机的蒸馏海水淡化系统，采用能源利用效率更高的膨胀机和压缩机取代传统低温多效蒸馏海水淡化装置中的蒸汽喷射泵(TVC)，可提高蒸汽利用效率，即可以将海水淡化系统的能量利用效率从目前的约25％提高到50％以上，获得更高的造水比，实现能源的高效利用，达到节能环保的目的。本发明不仅可用于海水淡化，还可用于化工、食品、制药等行业中进行料液的浓缩。

附图说明

图1是采用蒸汽喷射泵的传统低温多效海水淡化系构成示意图；

图2是蒸汽喷射泵结构示意图；

图3是采用膨胀机和压缩机的海水淡化系统构成示意图。

图中：

1：二次蒸汽             2：冷凝器

3：原海水               4：排放海水

5：凝结水               6：预热海水

7：末效蒸发器           8：淡水

9：首效蒸发器           10：浓海水

11：混合蒸汽            12：蒸汽喷射泵

13：引射低压蒸汽        14：高压工作蒸汽

15：喷嘴                16：吸入室