[發明專利]一種新型熱膜耦合海水淡化系統與工藝

有效

• 申請號: 201410560343.3
• 申請日: 2014-10-21
• 公開（公告）號: CN104355471A
• 公開（公告）日: 2015-02-18
• 發明（設計）人: 林甲;張鐵夫;王小水
• 申請（專利權）人: 北京北控海創科技有限公司
• 主分類號: C02F9/10
• 分類號: C02F9/10;F22B1/22;C02F103/08
• 代理公司: 西安智大知識產權代理事務所 61215
• 代理人: 段俊濤

技術領域

本發明涉及海水淡化技術領域，特別涉及一種新型熱膜耦合海水淡化系統與工藝。

背景技術

我國是一個水資源短缺的國家，目前全國600多個城市中，400多個缺水，其中100個多個嚴重缺水。海水淡化技術日趨成熟，并在世界各地得到廣泛的應用，解決了超過3億多人的生產生活用水需求。而隨著人口的增長、傳統水資源基本被開發完畢，海水淡化成為水資源的最后防線。

近年來，隨著海水淡化技術發展和社會水需求量越來越大，海水淡化工廠的淡化規模不斷擴張，其規模從最初的日產幾百立方米，發展到現在的日產幾十萬立方米。海水淡化技術日趨成熟，淡化規模不斷擴大，成本不斷降低。但海水淡化是以能源換取淡水的技術，在海水淡化生產成本中約40％是能源消耗。因此，高能耗是制約海水淡化產業大規模發展的技術瓶頸之一，降低噸水能耗是降低海水淡化噸水成本的有效途徑。降低高能耗的主要方法是充分利用能源，提高淡水回收率，提高能源利用效率，減少藥劑使用，從而降低淡化成本。

海水淡化技術種類很多，目前比較成熟的是反滲透RO技術和蒸餾技術(多級閃蒸MSF技術和低溫多效蒸餾MED技術)。RO技術利用增加海水壓力的方法克服RO膜的滲透壓，從而使淡水和溶質得到分離；蒸餾技術則采用加熱海水，依次通過多個溫度、壓力逐級降低的蒸發室使海水蒸發而得到淡水。RO技術主要消耗電能，為高壓泵、增壓泵等泵組提供動力；蒸餾技術則主要消耗熱能，用于海水蒸發。

我國北方沿海地區，海水水溫低，特別是在冬季，渤海地區水溫接近0℃。對于反滲透膜，水溫每下降1℃，膜通量下降2-3％，因此，冬季水溫降低后，將大大降低反滲透法海水淡化廠產量。為了保證海淡廠供水穩定，必須提高進水壓力，即提高高壓泵揚程，來提高反滲透膜通量。由此導致海淡廠在冬季低水溫時能耗升高，運行成本上升。

發明內容

為了克服上述現有技術的缺點，本發明的目的在于提供一種新型熱膜耦合海水淡化系統與工藝，適用于大型海水淡化廠，可解決冬季運行期間能耗偏高、噸水成本上升的問題。

為了實現上述目的，本發明采用的技術方案是：

一種新型熱膜耦合海水淡化系統，包括：

低溫多效蒸餾單元1，對海水進行淡化處理得到淡水以及預熱海水，為后礦化單元提供原料；

反滲透單元2，利用反滲透技術對來自低溫多效蒸餾單元的預熱海水進行淡化處理得到淡水；

后礦化單元3，采用上流式石灰石工藝，用以調節淡化水硬度和堿度，避免淡化水對管網腐蝕；

燃煤鍋爐單元4，為反滲透單元提供動力，為低溫多效蒸餾單元提供蒸汽源。

所述低溫多效蒸餾單元1包括熱交換器11、多效蒸發室12和冷凝器13，其中，熱交換器11、多效蒸發室12和冷凝器13的進水口均接海水，多效蒸發室12的第一效蒸發室的凝結水出口接燃煤鍋爐單元4，熱源入口接來自反滲透單元2的低壓蒸汽，多效蒸發室12和冷凝器13的排氣口抽出不凝結氣至后礦化單元3，多效蒸發室12的濃鹽水出口連接熱交換器11的第一路熱液體進口，多效蒸發室12的蒸餾水出口連接熱交換器11的第二路熱液體進口，出熱交換器11和冷凝器13的預熱海水經氣動給水泵送至反滲透單元2。

所述反滲透單元2采用RO系統。

本發明還提供了一種新型熱膜耦合海水淡化工藝，包括：

基于低溫多效蒸餾技術(MED)，對海水進行淡化處理得到蒸餾水、濃鹽水以及一部分預熱海水；

利用所述蒸餾水和濃鹽水與海水進水進行熱交換，加熱海水進水，得到另一部分預熱海水；

將上述兩部分預熱海水進行脫鹽，得到淡化水；

采用上流式石灰石工藝，對所述淡化水進行硬度和堿度調節，以避免淡化水對管網腐蝕。

利用反滲透工藝進行脫鹽，利用燃煤鍋爐為低溫多效蒸餾工藝提供蒸汽熱源，為反滲透工藝提供動力，在第一效蒸發室冷凝形成的凝結水回送至燃煤鍋爐，而不凝結氣則送往上流式石灰石工藝步驟為其提供CO₂。

所述燃煤鍋爐產生4.9MPa高壓蒸汽，利用氣動給水泵做功，為反滲透工藝提供壓力，排氣壓力控制在0.2MPa以下，排出的低壓蒸汽作為低溫多效蒸餾工藝的蒸汽熱源，所述兩部分預熱海水通過氣動給水泵送至反滲透工藝。

現有技術中，熱膜耦合海水淡化工藝只是簡單地利用蒸餾法工藝溫排水，提高反滲透法海水進水溫度，降低膜法噸水電耗，但綜合考慮發電及海水淡化整個過程，對能源的利用效率有待于進一步提升。而本工藝針對大型海水淡化廠，具有如下有益效果：