[發(fā)明專利]多效濃度交換除垢系統(tǒng)

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201480017819.7
• 申請(qǐng)日: 2014-11-26
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN105121355A
• 公開(kāi)（公告）日: 2015-12-02
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: B·斯帕羅;S·納維德
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 蘇特沃克技術(shù)有限公司
• 主分類號(hào): C02F1/26
• 分類號(hào): C02F1/26;C02F1/00;C02F1/04
• 代理公司: 北京市中咨律師事務(wù)所 11247
• 代理人: 吳鵬;馬江立

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明提供了一種提高多效蒸發(fā)或閃蒸脫鹽過(guò)程的可靠性的方法。更具體地，該方法定期交換以每種效果處理的鹽水的濃度以使得在運(yùn)行期間實(shí)現(xiàn)除垢。

背景技術(shù)

處理廢鹽水以減小體積變得日益重要，尤其對(duì)于采礦、油氣和內(nèi)陸脫鹽系統(tǒng)而言。礦山會(huì)產(chǎn)生通常被筑塘的尾礦水。油氣開(kāi)采操作會(huì)在油氣儲(chǔ)層內(nèi)或在處理期間產(chǎn)生鹽水。脫鹽越來(lái)越多地用于兩種行業(yè)中，因?yàn)橐?guī)章要求處理受損的水。脫鹽還在沿海地區(qū)用來(lái)由海水產(chǎn)生淡水，其中更多的廢鹽水返回海洋。內(nèi)陸淡鹽水可被脫鹽；然而，常常沒(méi)有方便的處理廢鹽水的方式。

常見(jiàn)的廢鹽水管理選擇包括向下水道或環(huán)境排出、筑塘、深井注入或在濃縮器和結(jié)晶器中處理以產(chǎn)生固體鹽。前面兩種方法的使用由于越來(lái)越嚴(yán)格的環(huán)境管制和相關(guān)的成本而變得更加具有挑戰(zhàn)性。這使得將重心轉(zhuǎn)移到所謂的零液體排出(ZLD)工藝。在這樣的工藝中，濃縮器和結(jié)晶器被用來(lái)蒸餾提取水和產(chǎn)生固體，該固體然后可被填埋或投入二次使用。由于對(duì)在超過(guò)反滲透系統(tǒng)的滲透壓力極限的高濃度下操作的需求，這樣的ZLD工藝包含蒸發(fā)-冷凝循環(huán)。在這樣的蒸發(fā)-冷凝循環(huán)中，含鹽的廢鹽水中的水被蒸發(fā)至接近純蒸氣并冷凝以回收接近純的液態(tài)水。盡管它們被普及，但ZLD工藝是昂貴的，成本為采用傳統(tǒng)深井的約5倍之多。ZLD工藝還由于固有的飽和點(diǎn)操作而經(jīng)歷相當(dāng)大的可靠性挑戰(zhàn)。

ZLD工藝的投資成本高，因?yàn)榇罅渴褂昧嗽诓僮鳒囟群蛪毫ο滤璧暮辖痄摵外仭Ｄ茉闯杀靖撸驗(yàn)槭褂昧舜笮蛪嚎s機(jī)，其每處理一立方米平均消耗20至60kWh的電-機(jī)械功率。

相當(dāng)大一部分精力已集中在多效熱脫鹽過(guò)程上。這些過(guò)程包括蒸發(fā)-冷凝過(guò)程的串級(jí)(cascade)，該串級(jí)中的每個(gè)后續(xù)過(guò)程在比該串級(jí)的前一過(guò)程低的溫度下操作。該串級(jí)中的特定蒸發(fā)-冷凝過(guò)程從前一個(gè)較高溫度的蒸發(fā)-冷凝過(guò)程引起的冷凝熱獲得其所需的蒸發(fā)潛熱。

加濕除濕(HDH)是加拿大專利申請(qǐng)2,816,746中描述的多效熱脫鹽的一種形式，該申請(qǐng)的全部?jī)?nèi)容在此通過(guò)引用并入本文中。簡(jiǎn)言之，通過(guò)溫鹽水對(duì)空氣流加濕，所述溫鹽水滴落通過(guò)加濕區(qū)域以促進(jìn)從溫鹽水到空氣流的傳熱和傳質(zhì)，其中所述空氣流具有比溫鹽水的溫度低的濕球溫度。然后通過(guò)比加濕空氣的濕球溫度冷的散熱器表面來(lái)冷卻加濕空氣流。隨著空氣冷卻，空氣保持蒸氣的能力下降且水分在冷卻器管上冷凝，同時(shí)將其冷凝熱傳遞到散熱器管內(nèi)部的較冷鹽水，所述鹽水然后被引導(dǎo)到后述較低溫度效果的加濕器。

加拿大專利申請(qǐng)2,816,746中所述的系統(tǒng)的操作可處于或高于飽和點(diǎn)。然而，飽和操作增加了固體和垢體積累在內(nèi)表面上的傾向，從而降低了傳熱效力并且堵塞流動(dòng)路徑而導(dǎo)致性能下降和可靠性挑戰(zhàn)。事實(shí)上，任何加濕驅(qū)動(dòng)的鹽水濃縮系統(tǒng)中所需的最常見(jiàn)的重復(fù)發(fā)生的維護(hù)是對(duì)系統(tǒng)構(gòu)件的除垢。因此，還需要設(shè)計(jì)一種在多效脫鹽過(guò)程中高效并定期除垢的系統(tǒng)。

加拿大專利申請(qǐng)2,821,453——其全部?jī)?nèi)容在此通用引用并入本文中——描述了一種這樣的方法：基于預(yù)定操作標(biāo)準(zhǔn)通過(guò)一系列淡水或化學(xué)增強(qiáng)的洗滌循環(huán)定期清潔內(nèi)表面。用于除垢脫鹽系統(tǒng)的另外的方法、系統(tǒng)和技術(shù)持續(xù)被研發(fā)。

發(fā)明內(nèi)容

根據(jù)第一方面，提供了一種多級(jí)脫鹽系統(tǒng)。該系統(tǒng)包括：較高級(jí)脫鹽子系統(tǒng)，其包括用于使第一鹽水在第一溫度下蒸發(fā)的第一蒸發(fā)級(jí)和用于使來(lái)自在第一蒸發(fā)級(jí)中從鹽水蒸發(fā)的蒸氣的產(chǎn)物水冷凝的、與第一蒸發(fā)級(jí)流體聯(lián)接的第一冷凝級(jí)；較低級(jí)脫鹽子系統(tǒng)，其包括用于使第二鹽水在第二溫度下蒸發(fā)的第二蒸發(fā)級(jí)和用于使來(lái)自在第二蒸發(fā)級(jí)中從鹽水蒸發(fā)的蒸氣的產(chǎn)物水冷凝的、與第二蒸發(fā)級(jí)流體聯(lián)接的第二冷凝級(jí)，其中第二溫度比第一溫度低；第一泵和第二泵，其分別與較高級(jí)脫鹽子系統(tǒng)和較低級(jí)脫鹽子系統(tǒng)流體聯(lián)接，用于泵送鹽水通過(guò)所述脫鹽子系統(tǒng)；至少一個(gè)傳送管道，其將較高級(jí)脫鹽系統(tǒng)和較低級(jí)脫鹽系統(tǒng)流體聯(lián)接；和閥，其至少與至少一個(gè)傳送管道流體聯(lián)接。該閥可配置成使多級(jí)脫鹽系統(tǒng)在通常模式與交換模式下操作，在所述通常模式下，第一和第二鹽水分別在較高級(jí)脫鹽子系統(tǒng)和較低級(jí)脫鹽子系統(tǒng)中蒸發(fā)和冷凝，在所述交換模式下，第一和第二鹽水被交換并隨后分別在較低級(jí)脫鹽子系統(tǒng)和較高級(jí)脫鹽子系統(tǒng)中蒸發(fā)和冷凝。

該系統(tǒng)還可包括熱交換器，該熱交換器將第一冷凝級(jí)與第二蒸發(fā)級(jí)熱聯(lián)接以從第一冷凝級(jí)向第二蒸發(fā)級(jí)傳熱。

較高級(jí)脫鹽系統(tǒng)和較低級(jí)脫鹽系統(tǒng)中的每一者都可包括多效蒸餾系統(tǒng)或多級(jí)閃蒸系統(tǒng)。