专利名称：一种水电联产中海水淡化系统及淡化海水的方法
技术领域：
本发明属于海水淡化领域，涉及一种水电联产中海水淡化系统及淡化海水的方法。
背景技术：
海水淡化，又称海水脱盐，是分离海水中盐和水的技术和过程。海水淡化技术的发展与工业应用，已有半个世纪的历史，在此期间形成了以多级闪蒸、反渗透和多效蒸发为主要代表的工业技术。从地区上来讲，中东海湾国家仍将以多级闪蒸为首选，因为它具有大型化和超大型化(单台设备产水量目前已高达日产淡水4 5万吨)、适应于污染重的海湾水以及预处理费用低的优势；然而在中东以外地区将以反渗透或膜法为首选。从电力行业的实际应用考虑，热法海水淡化具有良好的发展前景；特别是近年来， 低温多效技术仍在不断发展和完善，技术经济性不断提高，尤其是对水电联产的大型海水淡化装置而言，具有独特的优势和特色。低温多效技术是利用废热或电厂、化工厂低品质蒸汽，在串联的一系列水平管降膜蒸发器内，以较低的温度(低于70°C)将海水蒸馏，用一定量的蒸汽输入通过多次的蒸发和冷凝，从而得到多倍于输入蒸汽量的蒸馏水的淡化过程。每个蒸发器又称为“效”。目前，在水电联产的设计优化、低温多效装置大型化、提高低温多效系统经济性和新材料使用等多方面还存在很大空间。如图1所示，国内水电联产中低温多效海水淡化系统一般采用高温高压(例如压力为0. 55MPa、温度为320°C )蒸汽作为热源，在提高了造水比的同时削弱了发电能力，运营成本较高。并且，在火电厂经汽轮机做功后的排汽冷凝(放热)成凝结水，再经升压、除氧、加热后送回锅炉，锅炉产生的蒸汽再在汽轮机中做功；在这个热媒的循环过程中，放出的大量的冷凝热由于品位比较低难以利用，造成了大量能源的浪费。
发明内容
本发明的目的是提供一种水电联产中海水淡化系统及淡化海水的方法，对低温的物料海水预热，降低物料海水过冷度，提高淡水产量和系统的经济性，减少能源浪费。本发明的第一个方面是提供一种水电联产中海水淡化系统，包括电站汽轮机，用于向热泵提供动力蒸汽和汽轮机排汽；热泵，由动力蒸汽驱动以吸收汽轮机排汽的热量并将热量传递给物料海水；和海水淡化单元，接收由热泵预热的物料海水并进行海水淡化。优选地，所述热泵为吸收式热泵；更优选地，为溴化锂吸收式热泵。热泵的数量为 1 20台；当热泵的数量> 2时，热泵之间为并联连接，即汽轮机排汽分别进入多台热泵对进入各热泵的海水进行预热，预热的海水汇总后进入海水淡化单元，以满足多效蒸发器需要的海水量。
本发明的另一方面是提供一种利用本发明的海水淡化系统淡化海水的方法，包括以下步骤(1)以动力蒸汽作为驱动热源驱动热泵回收电站汽轮机排汽热量；(2)物料海水进入热泵，吸收电站汽轮机排汽的热量和动力蒸汽的热量；(3)物料海水经过热泵预热后，进入海水淡化单元进行海水淡化。优选地，所述热泵为吸收式热泵；更优选地，为溴化锂吸收式热泵。热泵的数量为 1 20台；当热泵的数量> 2时，热泵之间为并联连接，即汽轮机排汽分别进入多台热泵对进入各热泵的海水进行预热，预热的海水汇总后进入海水淡化单元，以满足多效蒸发器需要的海水量。优选地，所述动力蒸汽为汽轮机抽汽。本发明中，所有的海水淡化单元是本领域已知的海水淡化设备，包括喷淋装置、多效蒸发器、淡水回收管、盐水回收管等。本发明中所使用的溴化锂吸收式热泵为现有技术，其工作原理如图3所示。该溴化锂吸收式热泵是利用低温水为热源，溴化锂溶液为吸收剂，在驱动热源的作用下将低温热源中的热量提取出来，并连同所消耗的高品质能一起转移到高温热源，进而得到较高品质的热媒。本发明的海水淡化系统和淡化海水的方法中，热泵充分回收和利用汽轮机排汽热量；动力蒸汽在作为热泵驱动热源的同时也被热泵回收热量；两部分热量均被经过热泵的物料海水吸收，提高了物料海水温度，提高淡水产量，减少能源浪费。
图1为现有技术中的水电联产系统示意图；图2为本发明的海水淡化系统示意图；图3为吸热式热泵原理图。
具体实施例方式现结合附图和具体实施方式
说明本发明，但本发明不限于本具体实施方式
。如图2所示，海水淡化系统包括电站汽轮机1、热泵2和海水淡化单元，该海水淡化单元包括海水喷淋装置3和蒸发器4。电站汽轮机1向热泵2提供汽轮机排汽和作为驱动热源的动力蒸汽，即汽轮机抽汽，汽轮机抽汽管6用于向热泵2输送作为驱动热源的汽轮机抽汽，汽轮机排汽管5用于向热泵2输送汽轮机排汽。物料海水进入热泵2中以吸收热量进行预热，经预热的物料海水进入海水淡化单元。海水淡化单元中的海水喷淋装置3接收到物料海水后喷洒至蒸发器4上进行海水淡化。进行海水淡化时，从电站汽轮机1引入高压蒸汽(0. 5Mpa,320°C )为驱动热源，汽轮机抽汽从汽轮机抽汽管6进入热泵2，驱动热泵2进行工作；汽轮机排汽从汽轮机排汽管 5进入热泵2中，热泵2吸收汽轮机排汽和汽轮机抽汽的热量，汽轮机排汽和汽轮机抽汽在热泵2中冷凝后排出。物料海水进入热泵2，热泵2将吸收的汽轮机排汽和汽轮机抽汽热量传递给物料海水，使物料海水得到预热。预热后的物料海水进入海水喷淋装置3，喷洒在蒸发器4的换热管束上，经过低温多效蒸发生产淡水。
热泵2的工作原理如图3所示。该溴化锂吸收式热泵是利用低温水为热源，溴化锂溶液为吸收剂，在驱动热源的作用下将低温热源中的热量提取出来，并连同所消耗的高品质能一起转移到高温热源，进而得到较高品质的热媒。本领域技术人员可知，本发明中可以使用1 20台热泵，以满足海水淡化单元中多效蒸发器需要的物料海水量。当使用的热泵数量> 2时，热泵之间为并联连接，即汽轮机排汽分别进入多台热泵对进入各热泵的物料海水进行预热，预热的海水汇总后进入海水淡化单元进行海水淡化。实施例低温多效海水淡化项目淡水预计产量25000t/d，蒸发器总效数为9效；汽轮机抽汽参数流量约42. 2t/h，压力0. 55MPa，温度320°C，比焓31(^kJ/kg ；物料海水参数 3440t/h，温度 30°C，盐度 35. 6g/kg。海水淡化系统的设置如上所述。从汽轮机引入高压蒸汽10t/h(压力0. 5MPa，温度320°C )为驱动热源，驱使热泵进行工作，使得汽轮机排汽(温度约40°C)在热泵中冷凝，并且温度进一步降低。热泵将驱动蒸汽和流量约70t/h汽轮机排汽的余热传递给海水(海水流量3440t/ h，温度30°C )，对物料海水进行预热。预热后的物料海水进入9效蒸发器，均勻地喷洒到海水淡化蒸发器换热管束上； 海水通过低温多效的方式蒸发，最后产生淡水。与未使用热泵前相比，节约高品质蒸汽(压力0. 55MPa，温度320°C)8%左右，造水比可以从15提高到16. 5，降低了造水成本；同时一部分汽轮机排汽余热得到充分利用，减少了能源浪费和循环冷却水的使用量。
权利要求
1.一种水电联产中海水淡化系统，其特征在于，包括 电站汽轮机，用于向热泵提供汽轮机排汽和动力蒸汽；热泵，由动力蒸汽驱动以吸收汽轮机排汽的热量并将热量传递给物料海水；和海水淡化单元，接收由热泵预热的物料海水并进行海水淡化。
2.根据权利要求1所述的海水淡化系统，其特征在于，所述热泵为吸收式热泵，数量为 1 20台。
3.根据权利要求2所述的海水淡化系统，其特征在于，当热泵的数量>2时，热泵之间为并联连接。
4.根据权利要求1 3任意一项所述的海水淡化系统，其特征在于，所述海水淡化单元包括海水喷淋装置和多效蒸发器。
5.一种利用权利要求1 4任意一项所述的海水淡化系统淡化海水的方法，包括步骤(1)以动力蒸汽作为驱动热源驱动热泵回收电站汽轮机排汽热量；(2)物料海水进入热泵，吸收电站汽轮机排汽的热量和动力蒸汽的热量；(3)物料海水经过热泵预热后，进入海水淡化单元进行海水淡化。
6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述热泵为吸收式热泵，数量为1 20台。
7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，当热泵的数量>2时，热泵之间为并联连接。
8.根据权利要求5 7任意一项所述的方法，其特征在于，所述动力蒸汽为汽轮机抽汽。
全文摘要
本发明属于海水淡化领域，涉及一种水电联产中海水淡化系统及淡化海水的方法。本发明的海水淡化系统包括电站汽轮机，用于向热泵提供汽轮机排汽和动力蒸汽；热泵，由动力蒸汽驱动以吸收汽轮机排汽的热量并将热量传递给物料海水；和海水淡化单元，接收由热泵预热的物料海水并进行海水淡化。本发明的海水淡化系统和淡化海水的方法吸收了汽轮机排汽热量，对物料海水进行预热，提高了物料海水温度，提高淡水产量，减少能源浪费。
文档编号C02F103/08GK102320672SQ20111016759
公开日2012年1月18日 申请日期2011年6月21日 优先权日2011年6月21日
发明者丁涛, 张建丽, 张忠梅, 李延兵, 杨庆卫, 赵华 申请人:中国神华能源股份有限公司, 北京国华电力有限责任公司, 神华国华(北京)电力研究院有限公司