本實(shí)用新型屬于海水淡化領(lǐng)域，尤其是涉及一種以煉化企業(yè)低溫工藝熱水為熱源的低溫余熱利用海水淡化系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

煉化企業(yè)往往有大量的低溫余熱，主要是95℃的工藝熱水(回水溫度要求為70℃左右)。目前，國(guó)內(nèi)煉化廠低溫余熱的熱利用水平很低，雖然近年來通過引進(jìn)國(guó)外低溫余熱回收利用的技術(shù)，開始將低溫余熱用于發(fā)電、維溫采暖、余熱制冷等方面，但成效不大，且仍然有不少低溫余熱被直接排放，既造成了能源的重復(fù)浪費(fèi)，又對(duì)環(huán)境產(chǎn)生了熱污染。

在解決淡水資源緊張的諸多方法當(dāng)中，海水淡化是一種切實(shí)可行且有效的辦法，尤其是對(duì)于沿海城市和海島。但海水淡化是能量密集型產(chǎn)業(yè)，且目前海水淡化工廠多采用化石燃料。海水淡化的高能耗使得制水成本居高不下，另一方面，燃燒大量燃料向環(huán)境中釋放出大量的溫室氣體，也給環(huán)境帶來了很大壓力。如何進(jìn)一步降低海水淡化裝置的制水成本已成為國(guó)際海水淡化界有待解決的關(guān)鍵問題。

在現(xiàn)有的技術(shù)中低溫多效蒸餾法海水淡化系統(tǒng)(簡(jiǎn)稱MED系統(tǒng)，下同)需要以蒸汽作為輸入熱源，當(dāng)外界熱源為熱水時(shí)，需要先將熱水轉(zhuǎn)變成蒸汽才能供給MED系統(tǒng)使用。在不設(shè)置額外加熱器(電加熱器、燃?xì)?油/煤加熱器等)的前提下，利用熱水產(chǎn)生蒸汽的常用方法為閃蒸法，即將熱水導(dǎo)入到一個(gè)大空間容器中，該容器內(nèi)壓力比熱水壓力低，則熱水會(huì)發(fā)生閃蒸，產(chǎn)生一部分蒸汽，蒸汽的溫度等于容器內(nèi)壓力對(duì)應(yīng)的飽和溫度，這部分蒸汽作為MED系統(tǒng)的輸入熱源，即“熱水閃蒸+MED”工藝。

當(dāng)熱源熱水中存在揮發(fā)性物質(zhì)(例如煉化的工藝熱水中可能含有上游工藝流程各環(huán)節(jié)泄漏出來的烴類物質(zhì))時(shí)，傳統(tǒng)做法的熱水直接閃蒸法對(duì)于MED系統(tǒng)來說不再安全，因?yàn)闊崴锌赡芎谢ば孤┪镔|(zhì)，熱水直接閃蒸時(shí)，蒸汽中會(huì)夾帶一些液滴，液滴中的化工物質(zhì)會(huì)隨著蒸汽進(jìn)入MED系統(tǒng)，有很大概率污染海水淡化產(chǎn)水；直接利用低溫?zé)崴?，熱水中泄露的油品太多，直接閃蒸還可能出現(xiàn)爆炸的可能，泄露介質(zhì)帶來安全生產(chǎn)隱患，嚴(yán)重將發(fā)生安全生產(chǎn)事故；另外，直接利用低溫?zé)崴?，還可能對(duì)淡化裝置造成不利影響，如管道污堵及增加清洗頻率等。

對(duì)此，有設(shè)計(jì)方案考慮利用板式換熱器對(duì)化工熱水進(jìn)行一次換熱，即化工熱水作為熱工質(zhì)流過板式換熱器的熱側(cè)流道，純凈的蒸餾水作為冷工質(zhì)流過板式換熱器的冷側(cè)流道，這樣化工熱水的熱量就傳遞給了蒸餾水，這部分蒸餾水再被導(dǎo)入到閃蒸容器中以閃蒸出蒸汽供MED系統(tǒng)使用，即“板式換熱器+閃蒸器+MED”工藝。該方案利用板式換熱器阻斷化工熱水與MED系統(tǒng)的直接接觸，起到了中間換熱作用，大大降低了海水淡化產(chǎn)水的污染風(fēng)險(xiǎn)。但是，該方案使系統(tǒng)變得更加復(fù)雜，增加了運(yùn)行控制的繁瑣程度，并且額外增加的板式換熱器使得系統(tǒng)占地和投資也相應(yīng)增加。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

有鑒于此，本實(shí)用新型旨在提出一種低溫余熱利用海水淡化系統(tǒng)，即浸沒式蒸汽發(fā)生器與低溫多效蒸餾法海水淡化耦合系統(tǒng)，以解決現(xiàn)有的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)復(fù)雜、運(yùn)行控制繁瑣、及占地投資大等問題。

為達(dá)到上述目的，本實(shí)用新型的技術(shù)方案是這樣實(shí)現(xiàn)的：

一種低溫余熱利用海水淡化系統(tǒng)，包括浸沒式蒸汽發(fā)生器3及MED系統(tǒng)；

所述浸沒式蒸汽發(fā)生器3上設(shè)有熱工質(zhì)入口、熱工質(zhì)出口、補(bǔ)水口及蒸汽出口；

所述蒸汽出口通過蒸汽管道8與MED系統(tǒng)的第1效蒸發(fā)器的管程相連；

所述MED系統(tǒng)的第1效蒸發(fā)器的蒸汽凝結(jié)水通過凝結(jié)水管道9與所述補(bǔ)水口相連。

進(jìn)一步的，所述浸沒式蒸汽發(fā)生器3的熱工質(zhì)入口與煉化系統(tǒng)的工藝熱水來水管道10相連，所述浸沒式蒸汽發(fā)生器3的熱工質(zhì)出口與煉化系統(tǒng)的工藝熱水回水管道11相連。

進(jìn)一步的，所述浸沒式蒸汽發(fā)生器3為帶蒸汽室的管殼式換熱器。

進(jìn)一步的，所述管殼式換熱器包括殼體、設(shè)置在殼體內(nèi)的換熱管束及與所述殼體相連的蒸汽室，所述蒸汽室上設(shè)有所述蒸汽出口，所述熱工質(zhì)入口、熱工質(zhì)出口設(shè)置在所述換熱管束兩端。

進(jìn)一步的，所述MED系統(tǒng)包括海水供給管道14、凝汽器2、低溫多效蒸發(fā)器組1及海水排放管道15；

所述海水供給管道14與所述凝汽器2相連，所述凝汽器2冷卻水出口分別與所述低溫多效蒸發(fā)器組1、海水排放管道15相連；

沿蒸汽流動(dòng)方向，所述低溫多效蒸發(fā)器組1中前一效蒸發(fā)器的蒸汽出口與后一效蒸發(fā)器的蒸汽入口相連，所述低溫多效蒸發(fā)器組1的末效蒸發(fā)器的蒸汽出口與所述凝汽器2的蒸汽入口相連；

所述凝汽器2的冷凝水出口及低溫多效蒸發(fā)器組1中第二效蒸發(fā)器至末效蒸發(fā)器的蒸汽凝結(jié)水出口均連接有產(chǎn)品水回收管13；

低溫多效蒸發(fā)器組1中的濃鹽水連接濃鹽水排放管道12。

進(jìn)一步的，所述濃鹽水排放管道12上設(shè)有濃鹽水排放泵5；

所述產(chǎn)品水回收管13上設(shè)有產(chǎn)品水泵4；

所述凝汽器2的冷卻水出口通過物料海水升壓泵7與所述低溫多效蒸發(fā)器組1相連。

進(jìn)一步的，所述凝汽器2冷卻水出口通過物料海水升壓泵7及噴淋裝置均勻噴淋到所述低溫多效蒸發(fā)器組1中各效蒸發(fā)器的換熱管束外部。

進(jìn)一步的，所述凝結(jié)水管道9上設(shè)有凝結(jié)水泵6。

一種海水淡化方法，采用MED系統(tǒng)進(jìn)行海水淡化，浸沒式蒸汽發(fā)生器(3)產(chǎn)生蒸汽為MED系統(tǒng)提供熱源。

相對(duì)于現(xiàn)有技術(shù)，本實(shí)用新型所述的低溫余熱利用海水淡化系統(tǒng)具有以下優(yōu)勢(shì)：

本實(shí)用新型所述的低溫余熱利用海水淡化系統(tǒng)中浸沒式蒸汽發(fā)生器的設(shè)置相當(dāng)于結(jié)合了傳統(tǒng)方案中的間壁式換熱器及閃蒸室，集中間換熱與蒸汽發(fā)生功能于一體，既大大降低了海水淡化產(chǎn)水污染風(fēng)險(xiǎn)，又簡(jiǎn)化了系統(tǒng)，使運(yùn)行操控更簡(jiǎn)單，占地更?。?/p>

可以通過并聯(lián)多臺(tái)，實(shí)現(xiàn)在線切換和在線檢修，符合石化煉化行業(yè)的設(shè)計(jì)要求，即使上游發(fā)生泄漏，也能即使實(shí)現(xiàn)切斷和切換功能，既沒有安全隱患，也不影響淡化裝置的正常運(yùn)行；

本發(fā)明利用煉化企業(yè)的低溫余熱，進(jìn)行低溫多效蒸餾海水淡化的工藝路線，不僅可以達(dá)到節(jié)能減排、有效降低海水淡化成本的目的，而且可以解決沿海煉化企業(yè)用水困難的問題。

附圖說明

構(gòu)成本實(shí)用新型的一部分的附圖用來提供對(duì)本實(shí)用新型的進(jìn)一步理解，本實(shí)用新型的示意性實(shí)施例及其說明用于解釋本實(shí)用新型，并不構(gòu)成對(duì)本實(shí)用新型的不當(dāng)限定。在附圖中：

圖1為本實(shí)用新型所述的低溫余熱利用海水淡化系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖。

1-低溫多效蒸發(fā)器組；2-凝汽器；3-浸沒式蒸汽發(fā)生器；4-水泵；5-濃鹽水排放泵；6-凝結(jié)水泵；7-物料海水升壓泵；8-蒸汽管道；9-凝結(jié)水管道；10-煉化系統(tǒng)的工藝熱水來水管道；11-煉化系統(tǒng)的工藝熱水回水管道；12-濃鹽水排放管道；13-產(chǎn)品水回收管；14-海水供給管道；15-海水排放管道。

具體實(shí)施方式

需要說明的是，在不沖突的情況下，本實(shí)用新型中的實(shí)施例及實(shí)施例中的特征可以相互組合。

在本實(shí)用新型的描述中，需要理解的是，術(shù)語“中心”、“縱向”、“橫向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“豎直”、“水平”、“頂”、“底”、“內(nèi)”、“外”等指示的方位或位置關(guān)系為基于附圖所示的方位或位置關(guān)系，僅是為了便于描述本實(shí)用新型和簡(jiǎn)化描述，而不是指示或暗示所指的裝置或元件必須具有特定的方位、以特定的方位構(gòu)造和操作，因此不能理解為對(duì)本實(shí)用新型的限制。此外，術(shù)語“第一”、“第二”等僅用于描述目的，而不能理解為指示或暗示相對(duì)重要性或者隱含指明所指示的技術(shù)特征的數(shù)量。由此，限定有“第一”、“第二”等的特征可以明示或者隱含地包括一個(gè)或者更多個(gè)該特征。在本實(shí)用新型的描述中，除非另有說明，“多個(gè)”的含義是兩個(gè)或兩個(gè)以上。

在本實(shí)用新型的描述中，需要說明的是，除非另有明確的規(guī)定和限定，術(shù)語“安裝”、“相連”、“連接”應(yīng)做廣義理解，例如，可以是固定連接，也可以是可拆卸連接，或一體地連接；可以是機(jī)械連接，也可以是電連接；可以是直接相連，也可以通過中間媒介間接相連，可以是兩個(gè)元件內(nèi)部的連通。對(duì)于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員而言，可以通過具體情況理解上述術(shù)語在本實(shí)用新型中的具體含義。

下面將參考附圖并結(jié)合實(shí)施例來詳細(xì)說明本實(shí)用新型。

本實(shí)用新型提供一種低溫余熱利用海水淡化系統(tǒng)，如圖1所示，包括浸沒式蒸汽發(fā)生器3及MED系統(tǒng)；

浸沒式蒸汽發(fā)生器3上設(shè)有熱工質(zhì)入口、熱工質(zhì)出口、補(bǔ)水口及蒸汽出口；

蒸汽出口通過蒸汽管道8與MED系統(tǒng)的第1效蒸發(fā)器的管程相連；

MED系統(tǒng)的第1效蒸發(fā)器的蒸汽凝結(jié)水通過凝結(jié)水管道9與補(bǔ)水口相連。

浸沒式蒸汽發(fā)生器3的熱工質(zhì)入口與煉化系統(tǒng)的工藝熱水來水管道10相連，浸沒式蒸汽發(fā)生器3的熱工質(zhì)出口與煉化系統(tǒng)的工藝熱水回水管道11相連。

浸沒式蒸汽發(fā)生器3為帶蒸汽室的管殼式換熱器。

管殼式換熱器包括殼體、設(shè)置在殼體內(nèi)的換熱管束及與殼體相連的蒸汽室，蒸汽室上設(shè)有蒸汽出口，熱工質(zhì)入口、熱工質(zhì)出口設(shè)置在換熱管束兩端。

MED系統(tǒng)包括海水供給管道14、凝汽器2、低溫多效蒸發(fā)器組1及海水排放管道15；

海水供給管道14與凝汽器2相連，凝汽器2冷卻水出口分別與低溫多效蒸發(fā)器組1、海水排放管道15相連；

沿蒸汽流動(dòng)方向，低溫多效蒸發(fā)器組1中前一效蒸發(fā)器的蒸汽出口與后一效蒸發(fā)器的蒸汽入口相連，低溫多效蒸發(fā)器組1的末效蒸發(fā)器的蒸汽出口與凝汽器2的蒸汽入口相連；

凝汽器2的冷凝水出口及低溫多效蒸發(fā)器組1中第二效蒸發(fā)器至末效蒸發(fā)器的蒸汽凝結(jié)水出口均連接有產(chǎn)品水回收管13；

低溫多效蒸發(fā)器組1中的濃鹽水連接濃鹽水排放管道12。

濃鹽水排放管道12上設(shè)有濃鹽水排放泵5；

產(chǎn)品水回收管13上設(shè)有產(chǎn)品水泵4；

凝汽器2的冷卻水出口通過物料海水升壓泵7與低溫多效蒸發(fā)器組1相連。

凝汽器2冷卻水出口通過物料海水升壓泵7及噴淋裝置均勻噴淋到低溫多效蒸發(fā)器組1中各效蒸發(fā)器的換熱管束外部。

凝結(jié)水管道9上設(shè)有凝結(jié)水泵6。

本實(shí)例的工作過程：煉化工藝熱水由煉化工藝熱水來水管道10進(jìn)入浸沒式蒸汽發(fā)生器3，煉化工藝熱水走管程，從換熱管束管內(nèi)流過，然后從熱工質(zhì)出口流出，并由煉化工藝熱水回水管道11排出。純凈的蒸餾水作為冷工質(zhì)由補(bǔ)水口進(jìn)入浸沒式蒸汽發(fā)生器3的殼程，在殼體內(nèi)部，換熱管束浸沒在蒸餾水中，蒸餾水被換熱管束內(nèi)部的煉化工藝熱水加熱并蒸發(fā)，蒸汽匯聚在蒸汽室內(nèi)。

浸沒式蒸汽發(fā)生器3蒸汽室內(nèi)的蒸汽通過蒸汽管道8進(jìn)入MED系統(tǒng)第1效蒸發(fā)器封頭，然后進(jìn)入第1效蒸發(fā)器換熱管束內(nèi)部，被管束外部的海水冷卻，凝結(jié)成蒸餾水，匯入第1效蒸發(fā)器淡水室，最后由凝結(jié)水管道9回到浸沒式蒸汽發(fā)生器3殼體內(nèi)。

海水經(jīng)海水供給管道14進(jìn)入凝汽器2，將MED系統(tǒng)最后一效蒸發(fā)器即末效蒸發(fā)器產(chǎn)生的蒸汽冷凝，自身溫度升高，一部分作為MED系統(tǒng)的物料水經(jīng)噴淋裝置均勻噴淋到MED系統(tǒng)各效蒸發(fā)器的換熱管束外部，剩余的海水則經(jīng)過海水排放管道15排回大海；在第1效蒸發(fā)器中，浸沒式蒸汽發(fā)生器3產(chǎn)生的蒸汽進(jìn)入到第1效蒸發(fā)器換熱管束內(nèi)部并在管束內(nèi)冷凝，所釋放出的熱量使得噴淋到管束上的海水部分蒸發(fā)，所產(chǎn)生的蒸汽進(jìn)入第2效蒸發(fā)器，在第2效蒸發(fā)器的管束內(nèi)冷凝，并釋放出熱量使得噴淋到管束上的海水部分蒸發(fā)，所產(chǎn)生的蒸汽進(jìn)入第3效蒸發(fā)器，以此類推。后一效蒸發(fā)器的蒸發(fā)溫度始終比前一效蒸發(fā)器的蒸發(fā)溫度低。噴淋到每一效蒸發(fā)器換熱管外部的物料水都只有一部分蒸發(fā)，剩余的部分(現(xiàn)在稱為濃鹽水)則在重力作用下流到蒸發(fā)器的底部。所產(chǎn)生的蒸汽流入后一效的管束中，并繼續(xù)發(fā)生冷凝，冷凝得到的蒸餾水成為海水淡化的產(chǎn)品水，產(chǎn)品水和濃鹽水以逐級(jí)自流方式流入到下一效，以簡(jiǎn)化結(jié)構(gòu)和充分利用熱量。產(chǎn)品水匯聚在凝汽器凝結(jié)水出口并由產(chǎn)品水泵4抽出，經(jīng)淡水管道13送至淡水箱。濃鹽水在MED系統(tǒng)最后一效蒸發(fā)器濃鹽水排放口被濃鹽水泵5排出，經(jīng)濃鹽水排放管道5排回大海。

“熱水閃蒸+MED”、“板式換熱器+閃蒸器+MED”以及“浸沒式蒸汽發(fā)生器+MED”三種技術(shù)方案，工藝路線在MED工藝流程上基本相似，主要區(qū)別在于前端熱源利用方式。

(1)“熱水閃蒸”、“浸沒式蒸汽發(fā)生器”和“板式換熱器+閃蒸器”三種蒸汽發(fā)生方式在技術(shù)性的對(duì)比詳見下表1：

表1

(2)以單機(jī)15000t/d MED裝置為例，“熱水閃蒸+MED”、“浸沒式蒸汽發(fā)生器+MED”和“板式換熱器+閃蒸器+MED”三種工藝路線能耗對(duì)比見表2：

對(duì)于“熱水閃蒸”、“浸沒式蒸汽發(fā)生器”和“板式換熱器+閃蒸器”三種工藝路線，浸沒式蒸汽發(fā)生器的工藝路線的系統(tǒng)能耗較低。

對(duì)于單臺(tái)15000t/d MED，“熱水閃蒸”比“浸沒式蒸汽發(fā)生器”每天的電耗將多出7500kWh(按照電價(jià)0.5元/kWh，即3750元)，則一年的運(yùn)行費(fèi)用將多出約137萬元；

“板式換熱器+閃蒸器”比“浸沒式蒸汽發(fā)生器”每天的電耗將多出9750kWh(按照電價(jià)0.5元/kWh，即4875元)，則一年的運(yùn)行費(fèi)用將多出約178萬元。

所以，浸沒式蒸汽發(fā)生器+MED最節(jié)能，也是最適合的工藝路線。

另外，浸沒式蒸汽發(fā)生器+MED系統(tǒng)和傳統(tǒng)低溫多效海水淡化系統(tǒng)相比，制水成本大大降低：該余熱利用低溫多效蒸餾海水淡化裝置的造水成本可以分為如下幾個(gè)部分：化學(xué)藥品消耗、熱力消耗、電力消耗、人工工資、福利及管理費(fèi)用、維修費(fèi)用、設(shè)備折舊費(fèi)用等。工程的折舊年限以25年計(jì)，淡化裝置設(shè)備利用率以95％計(jì)算，其各部分費(fèi)用如下：

1).化學(xué)藥品消耗

在原水進(jìn)入低溫多效蒸餾裝置前，須加入阻垢劑、消泡劑等。另外，為保證裝置的正常遠(yuǎn)行，應(yīng)周期性的加入殺生劑。低溫多效蒸餾裝置每年清洗一次，清洗劑的消耗量根據(jù)結(jié)垢程度決定。每噸淡水的化學(xué)藥品費(fèi)用合計(jì)約為0.3元。

2).熱力消耗

低溫多效蒸餾裝置為余熱利用，故每噸淡水的熱力消耗為0元。

3).電力消耗

低溫多效蒸餾淡化工程每噸水的電力消耗1.2kWh，若電價(jià)以0.50元/kWh計(jì)，低溫多效蒸餾淡化的噸水電力成本為0.6元。

4).職工工資福利費(fèi)用

海水淡化裝置自動(dòng)化程度很高，不需設(shè)專人操作和維護(hù)。

5).固定資產(chǎn)折舊費(fèi)用

固定資產(chǎn)的折舊年限為25年，固定資產(chǎn)殘值為4％，每噸淡水的固定資產(chǎn)折舊費(fèi)用約為1.2元。

6).大修及日常檢修維修費(fèi)用

本裝置的大修及日常檢修維護(hù)費(fèi)取固定資產(chǎn)原值的1.5％，每噸淡化水的大修及檢修維修費(fèi)用為0.48元。

所以，余熱利用低溫多效蒸餾海水淡化裝置造水成本如下：

單位造水成本：2.58元/噸，制水成本大大降低。

以上所述僅為本實(shí)用新型的較佳實(shí)施例而已，并不用以限制本實(shí)用新型，凡在本實(shí)用新型的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本實(shí)用新型的保護(hù)范圍之內(nèi)。