一种烟气余热全梯度回收利用的海水淡化装置的制作方法

本实用新型涉及海水淡化装置领域，尤其涉及一种烟气余热全梯度回收利用的海水淡化装置。

背景技术：

淡水资源紧缺已发展成一个全球性的问题，特别是对于一些内陆苦咸水地区、孤立海岛、海上钻井平台，淡水缺乏问题尤为严重。

海水淡化，又称海水脱盐，是分离海水中盐和水的技术过程。蒸馏法是最早采用的海水淡化技术，是海水淡化主要的方法之一。蒸馏法海水淡化是将海水加热蒸发，再使水蒸气冷凝得到淡水的过程。

烟气余热回收装置可以分为间接接触式和直接接触式。间接接触式体积小，但存在接触面热阻影响导致传热系数低，效率低、烟气压损高、成本高。直接接触式又分为填料直接接触式和无填料直接接触式两种。填料直接接触式在装置内加装填料，增加了烟气侧阻力，在使用一段时间后，填料会被污染和堵塞，清理维护困难。无填料直接接触式，将液体介质均匀雾化，增大了与烟气的换热面积，换热效率高，烟气阻力小。

目前，利用烟气余热进行海水淡化装置存在着烟气余热利用不充分、海水淡化系统部件布置分散、系统控制复杂的问题。

技术实现要素：

为了提高海水淡化时烟气余热的回收利用效率，本实用新型公开了一种烟气余热全梯度回收利用的海水淡化装置。

本实用新型是通过以下技术方案实现的：一种烟气余热全梯度回收利用的海水淡化装置，包括一体化壳体、喷淋式烟气潜热回收器、预热器Ⅱ、蒸汽冷凝器、冷凝水盘、降膜蒸汽发生器和预热器Ⅰ，一体化壳体内部由隔板分隔成上、下两个腔室；喷淋式烟气潜热回收器和 预热器Ⅱ从上到下依次安装在上腔室内，上腔室下部外侧固定有与上腔室连通的堰式储水箱Ⅱ，堰式储水箱Ⅱ连接海水排出管道；蒸汽冷凝器、冷凝水盘、降膜蒸汽发生器和预热器Ⅰ从上到下依次安装在下腔室内，上腔室下部外侧固定有与上腔室连通的堰式储水箱Ⅰ；

喷淋式烟气潜热回收器的中温中浓度海水布液管进口通过安装有动力泵Ⅱ的管道与堰式储水箱Ⅰ连通；

预热器Ⅱ与预热器Ⅰ的管侧进口均通过管道与安装有动力泵Ⅰ的低温低浓度海水管道并联连通，预热器Ⅱ与预热器Ⅰ的管侧出口通过管道合并连通后又与蒸汽冷凝器的管侧进口连通；

蒸汽冷凝器的管侧出口通过管道与降膜蒸汽发生器上方安装的布液器的进口连通；

冷凝水盘上开设有淡化水出口，并通过管道延伸至一体化壳体外部；

降膜蒸汽发生器中烟气走管程，降膜蒸汽发生器的烟气进口通过前管箱接管与外部高温烟气管道相连，烟气出口通过后管箱接管与一体化壳体上腔室中喷淋式烟气潜热回收器后烟箱上开设的中温烟气进口连通，一体化壳体上腔室顶部前端开设低温烟气排出口。

高温烟气从降膜蒸汽发生器的管侧烟气进口进入，与降膜蒸汽发生器管外布液器滴淋的中温低浓度海水进行换热后形成中温烟气，而后折返向上进入一体化壳体的上腔室内，与喷淋式烟气潜热回收器喷淋的中温中浓度海水进行传热和传质后形成低温烟气，最后从低温烟气排出口排出；低温低浓度海水从低温低浓度海水管道进入，经动力泵Ⅰ分成两股分别进入预热器Ⅰ与预热器Ⅱ的管侧中进行预热，经预热器Ⅰ与预热器Ⅱ预热后的海水合股后进入蒸汽冷凝器的管侧中，经换热后形成中温低浓度海水，中温低浓度海水经过降膜式蒸汽发生器布液器的管外滴淋与降膜式蒸汽发生器管内的高温烟气换热后被分离成水蒸气和中温中浓度海水，水蒸气通过气液分离器进入蒸汽冷凝器的壳侧后与蒸汽冷凝器管内的低温低浓度海水换热后，水蒸气冷凝落 入至冷凝水盘中，中温中浓度海水向下进入预热器I，在预热器I的管外发出热量后流入堰式储水箱Ⅰ中，然后经动力泵Ⅱ输送至喷淋式烟气潜热回收器的喷淋管中进行喷淋，喷淋出的中温中浓度海水与在降膜式蒸汽发生器管内释放出热量后进入上腔室的中温烟气进行传热、传质后，向下进入预热器II中，与预热器Ⅱ中管内的低温低浓度海水进行换热，释放能量后最终形成低温混合海水，低温混合海水进入堰式储水箱Ⅱ中，最后经由海水排出管道排出。

进一步地，预热器Ⅰ和预热器Ⅱ均为沉浸式换热器。

进一步地，动力泵Ⅰ和动力泵Ⅱ均为变频动力泵，堰式储水箱Ⅰ内安装有与动力泵Ⅰ和动力泵Ⅱ连接的高液位传感器和低液位传感器。

进一步地，堰式储水箱Ⅰ内还安装有海水浓度传感器，低温低浓度海水管道上设有一支通过常闭型电磁阀与堰式储水箱Ⅰ相连的旁路，海水浓度传感器与常闭型电磁阀连接，当堰式储水箱Ⅰ中海水浓度过高时，常闭型电磁阀打开，低温低浓度海水管道中的一部分低温低浓度海水输入至堰式储水箱Ⅰ中，对堰式储水箱Ⅰ中的中温中浓度海水进行降温、稀释的作用，可以有效防止堰式储水箱Ⅰ中海水浓度过高发生的结晶现象，进而防止由于结晶现象而导致动力泵Ⅱ故障的发生。

进一步地，喷淋式烟气潜热回收器的布液管路采用树枝型管路方式，主管路上沿轴向方向两侧分布支管路，主管路与支管路均匀布置喷嘴，喷嘴的分布保证液体能被360度喷淋。

进一步地，蒸汽冷凝器进入降膜蒸汽发生器的布液器的管路上有按照连通器原理设计的水封U管。

进一步地，海水淡化装置为卧式结构，即海水淡化装置内所有换热器的换热管均为水平布置，保证管内外介质有充足的流程长度进行热交换。

进一步地，冷凝水盘的两侧安装有倾斜设置的气液分离器，降膜蒸汽发生器中产生的蒸汽只有通过气液分离器才能进入蒸汽冷凝器壳侧，有效分离蒸汽中所夹带的海水水滴，有效保证淡化水的水质。

进一步地，堰式储水箱Ⅱ中安装有高液位排水管和低液位排水管，分别用来控制预热器II中的高液位和低液位。

进一步地，海水淡化装置外连接有用于控制动力泵Ⅰ和动力泵Ⅱ启动、变频及显示动力泵故障报警和堰式储水箱I中海水浓度的控制箱。

上述技术方案提供的烟气余热全梯度回收利用的海水淡化装置将烟气余热的深度利用与海水淡化有机结合起来，是一种烟气余热利用充分、结构紧凑、操作方便、易于控制、全梯度、分阶段利用烟气余热的海水淡化装置，该装置中的高温烟气在降膜式蒸汽发生器的管内释放热量后成为中温烟气(通常为80℃的烟气)，中温烟气进入喷淋式烟气潜热回收器与喷淋的中温中浓度海水进行传热和传质的交换，最终形成低温烟气。上述技术方案采用间壁式与直接接触式换热相结合的方式，有效避免了中温烟气中的硫化成分对换热管的腐蚀，达到梯级利用烟气余热，实现了海水的淡化。

附图说明

图1为本实用新型的结构示意图；

图2为本实用新型的烟气流程图；

图3为本实用新型的原理流程图。

图中，1、喷淋式烟气潜热回收器；2、预热器Ⅱ；3、蒸汽冷凝器；4、冷凝水盘；5、降膜蒸汽发生器；6、预热器Ⅰ；7、动力泵Ⅰ；8、常闭型电磁阀；9、堰式储水箱Ⅰ；10、动力泵Ⅱ；11、布液器；12、气液分离器；13、堰式储水箱Ⅱ；14、隔板；15、一体化壳体。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型做进一步的说明。

如图1所示的烟气余热全梯度回收利用的海水淡化装置采用卧式结构，包括一体化壳体15、喷淋式烟气潜热回收器1、预热器Ⅱ2、蒸汽冷凝器3、冷凝水盘4、降膜蒸汽发生器5、预热器Ⅰ6，一体化壳体15内部由隔板14分隔成上下两个腔室，喷淋式烟气潜热回收器1和预热器Ⅱ2从上到下依次安装在上腔室内，上腔室下部外侧固定有与上腔 室连通的堰式储水箱Ⅱ13，堰式储水箱Ⅱ连接海水排出管道，蒸汽冷凝器3、冷凝水盘4、降膜蒸汽发生器5和预热器Ⅰ6从上到下依次安装在下腔室内，下腔室下部外侧固定有与下腔室连通的堰式储水箱Ⅰ9。

喷淋式烟气潜热回收器1的布液管路采用树枝型管路方式，即主管路上沿轴向方向两侧分布支管路，主管路与支管路均匀布置喷嘴，喷嘴均匀分布保证液体能被360度喷淋。

预热器Ⅰ6和预热器Ⅱ2均采用沉浸式换热，两者的管侧进口均通过管道与安装有动力泵Ⅰ7的低温低浓度海水管道并联连通，动力泵Ⅰ7将低温低浓度海水分成两股分别流入预热器Ⅰ6和预热器Ⅱ2管侧中，两者的管侧出口通过管道合并连通后与蒸汽冷凝器3的管侧进口连通。

蒸汽冷凝器3的管侧出口通过管道与降膜蒸汽发生器5上方安装的布液器11的进口连通；蒸汽冷凝器3的下方安装冷凝水盘4，用来盛装冷凝后的淡化水，冷凝水盘4的两侧安装有倾斜设置的气液分离器12，蒸汽通过气液分离器12进入蒸汽冷凝器中进行冷凝，冷凝水盘4的底部开设淡化水出口，通过管道延伸至一体化壳体15外部。蒸汽冷凝器3管侧海水进入降膜蒸汽发生器5的布液器11的管路上有按照连通器原理设计的水封U管。

降膜蒸汽发生器5中烟气走管程，降膜蒸汽发生器5的烟气进口通过前管箱接管与外部高温烟气管道相连，烟气出口通过后管箱接管与一体化壳体15上腔室中喷淋式烟气潜热回收器后烟箱上开设的中温烟气进口连通，该中温烟气进口与喷淋式烟气潜热回收器中的喷淋管主管路水平方向一致，一体化壳体上腔室顶部前端开设低温烟气排出口，并通过管道延伸至一体化壳体15外部。降膜蒸汽发生器5的上方安装布液器11，布液器11的进口通过管道与蒸汽冷凝器3的管侧出口连通。降膜蒸汽发生器5采用水平布管方式，高温烟气走降膜蒸汽发生器5的换热管的内部，由蒸汽冷凝器3输送至布液器11的海水通过 布液器的滴淋后，均匀地在降膜蒸汽发生器5的换热管外下降、成膜、蒸发分离。一体化壳体内所有的换热器的换热管均为水平布置。

低温低浓度海水管道上设有一支通过常闭型电磁阀8与堰式储水箱Ⅰ9相连的旁路。堰式储水箱Ⅰ9通过管道与喷淋式烟气潜热回收器1的进口连通，该管道上安装有动力泵Ⅱ10，动力泵Ⅱ10将堰式储水箱Ⅰ9中的中温中浓度海水抽送至喷淋式烟气潜热回收器1中。

堰式储水箱Ⅰ9中安装有高液位传感器、低液位传感器和海水浓度传感器，高液位传感器和低液位传感器与动力泵Ⅰ7和动力泵Ⅱ10连接，为两个动力泵的发信器，动力泵Ⅰ7和动力泵Ⅱ10均为变频动力泵，海水浓度传感器与常闭型电磁阀8连接，通过堰式储水箱Ⅰ9中的海水浓度传感器的信号控制常闭型电磁阀8；堰式储水箱Ⅱ13中安装有高液位排水管和低液位排水管用来控制预热器Ⅱ2中的高液位和低液位。海水淡化装置外连接有用于控制动力泵Ⅰ和动力泵Ⅱ启动、变频及显示动力泵故障报警和堰式储水箱I中海水浓度的控制箱。

本实用新型的工作原理是：如图1-3所示，高温烟气由降膜蒸汽发生器5管侧烟气进口进入，与布液器11滴淋的中温低浓度海水进行热交换，降温成为中温烟气，然后进入喷淋式烟气潜热回收器1，与从堰式储水箱Ⅰ9输送的中温中浓度海水进行传质与传热的交换后，成为低温烟气从低温烟气排出口排出。低温低浓度海水通过动力泵Ⅰ7后分成两股，一股进入到预热器Ⅰ6，另一股进入到预热器Ⅱ2；经过预热器Ⅰ6和预热器Ⅱ2预热后的低浓度海水合成一股后进入到蒸汽冷凝器3进行再次预热，形成中温低浓度海水；经过蒸汽冷凝器3再次预热的中温低浓度海水而后进入到布液器11中进行滴淋；滴淋的中温低浓度海水在吸收完降膜蒸汽发生器5换热管内烟气的热量后，分离成水蒸气和中温中浓度海水，分别向上和向下与蒸汽冷凝器3和预热器Ⅰ6接触，水蒸气与蒸汽冷凝器3中的低温低浓度海水进行换热后冷凝成淡化水聚集在冷凝水盘4后被引出，中温中浓度海水在预热器Ⅰ6处释放完热量后，进入堰式储水箱Ⅰ9中，然后通过动力泵Ⅱ10输送至喷淋 式烟气潜热回收器1中进行喷淋，再通过与中温烟气的传质和传热后，落至预热器Ⅱ2，将预热器Ⅱ内的低温低浓度海水预热，释放热量后成为低温混合海水流入堰式储水箱Ⅱ13，继而经由海水排出管道排出。

以上所述实施方式仅表达了本实用新型的一种或多种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本实用新型专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本实用新型的保护范围。