本发明属于节能环保领域，具体涉及一种利用电厂余热的水处理装置及方法。
背景技术：
燃煤发电在我国能源供给中占有重要地位。为了保证发电效率和发电设备的正常运行，通常需要大量的循环冷却水对汽轮机乏汽进行冷却，通过水的挥发将乏汽中的热量带入大气中，这不仅浪费大量的热量，同时每天消耗上万吨的水资源，因此，如何回收利用乏汽中的热量，一直是节能领域重点研究领域。
膜蒸馏(MD)技术是一种高效的膜分离技术，是通过控制废水温度，以疏水性微孔膜为分离介质，以膜两侧蒸汽压差为传质推动力，实现废水浓缩和纯水回收的过程，MD技术与传统膜分离技术相比具有众多优点，如对盐的截留效率极高，对绝大多数非挥发性物质具有近100％截留效率，以及对进水水质要求低、操作条件温和(不需要高压设备)、运行维护方便、不容易发生膜污染和能耗比传统蒸发低等。此外，膜蒸馏对废水中含盐量变化适应性强，理论上只要溶质不饱和析出，膜蒸馏装置都可以正常运行。由于膜蒸馏需要对原水进行加热，因此能耗相对较高，这也是限制MD工艺大规模应用的重要因素之一。
因此，为了减少甚至避免大量使用循环水，同时回收能源，开发经济高效的热能回收工艺具有重要意义。
技术实现要素：
为解决上述问题，本发明的目的在于提供一种利用电厂余热的水处理装置及方法。本发明将电厂余热利用与膜蒸馏工艺相结合，在完成膜蒸馏水处理过程的同时，充分利用乏汽余热，节约能源和循环水消耗。
本发明的目的是通过以下技术方案实现的：
一种利用电厂余热的水处理装置，包括：
加热池，用于加热原水，所述加热池内设有换热器，所述加热池外设有乏汽管路A，所述乏汽管路A上依次设有抽气泵和蒸汽压缩机，其中，乏汽经抽气泵进入蒸汽压缩机，所述蒸汽压缩机的出气口与换热器的进气口连接，所述换热器的出气口连接锅炉；
膜蒸馏装置，其热侧溶液端进水口连接加热池的出水口，其热侧溶液端出水口经水泵连接加热池的进水口B，膜蒸馏装置的水蒸气出口经冷凝器连接产水池。
进一步的，所述利用电厂余热的水处理装置还包括预处理装置，用于对原水进行预处理，所述预处理装置的出水口连接所述加热池的进水口A，所述预处理装置为沉淀池、隔油池、氧化池、软化池、过滤器或生化池的一种或几种的组合。
进一步的，所述蒸汽压缩机为单级蒸汽压缩机或采用多级蒸汽压缩机串联运行。
进一步的，所述加热池内还设有搅拌装置。
进一步的，所述利用电厂余热的水处理装置还包括乏汽管路B，所述乏汽管路B上设有凝汽器，乏汽经所述凝汽器进入锅炉，所述凝汽器中乏汽与循环冷却水采取逆流换热。
进一步的，所述乏汽管路A上设有流量监测装置A，所述流量监测装置A设于抽气泵和蒸汽压缩机之间；
所述凝汽器的循环冷却水进水端设有流量监测装置B；
所述凝汽器内设有压力监测装置；
所述流量监测装置A、流量监测装置B和压力监测装置均连接PLC自控装置。
进一步的，所述膜蒸馏装置采用真空膜蒸馏运行方式，也可采用气隙式、气扫式、直接接触式膜蒸馏运行方式中的一种或几种的组合。
基于所述的水处理装置利用电厂余热进行水处理的方法，包括以下步骤：
步骤1，原水经预处理装置预处理后进入加热池；
步骤2，汽轮机低压缸排出的乏汽温度为30～50℃，乏汽经过抽气泵抽出后进入蒸汽压缩机；
步骤3，经蒸汽压缩机压缩后的乏汽升温至50～90℃后进入加热池内的换热器，通过换热器对加热池内的原水进行加热，同时乏汽冷凝，乏汽冷凝后产生的冷凝水经加热除氧处理后回到锅炉中；
步骤4，加热池内的原水加热至50～90℃，原水在水泵的抽吸作用下进入膜蒸馏装置进行浓缩处理，采用此种吸入式进水方式，有利于降低膜组件内的海水压力，避免疏水膜发生穿透，同时可以在同等操作条件下增大膜两侧蒸汽压差，有利于提高膜的产水通量。经过膜蒸馏浓缩后的原水再在水泵的抽吸作用下回流到加热池中，重复浓缩处理过程，膜蒸馏装置产生的水蒸汽经冷凝器进入产水池进行收集。
进一步的，根据所处理原水的水质成分和处理工况，当加热池内的原水含盐量达到排放值时，将加热池内的原水排出，再重复上述浓缩处理过程。
进一步的，步骤1中的预处理为化学沉底、化学氧化、生物处理、过滤或吸附的一种或几种。
进一步的，当膜蒸馏装置通过膜蒸馏处理水量不足时，汽轮机低压缸排出的乏汽一部分进入凝汽器通过循环冷却水冷凝。随着膜蒸馏处理水量的逐渐增大，循环冷却水用量逐渐减小；当膜蒸馏处理水量足够大时，可以取消循环冷却水的运行，凝汽器内的循环冷却水系统作为应急备用系统。
进一步的，通过PLC自控装置对凝汽器内的循环冷却水进水流量、凝汽器内的压力和乏汽进入蒸汽压缩机的抽气流量进行协调控制。
进一步的，步骤4中，在真空泵的作用下，膜蒸馏装置产生的水蒸汽排出膜组件经冷凝器进入产水池进行收集。
本发明适用于各种类型的火电机组，优选为水冷机组。
本发明的有益效果为：
本发明将电厂加压乏汽为作为膜蒸馏系统的热源，乏汽冷凝后经处理回用到锅炉，膜蒸馏系统可以进行海水淡化或处理废水等，适用于处理废水和海水淡化等纯水生产或溶液脱盐处理。此外，本发明设置循环冷却水流量、凝汽器真空度和乏汽抽气量等在线监测和控制系统，以确保发电系统安全和实现整个系统的热效率最大化。该方法可以有效降低循环冷却水蒸发量，避免大部分热量随循环冷却水挥发进入大气，同时可以利用乏汽余热进行废水处理或生产高品质的水资源。本发明可以有效节约水资源和回收能源，同时大幅降低膜蒸馏处理的运行成本，可以生产高品质水，提高整个电厂的热利用效率。
附图说明
图1为本发明所述利用电厂余热的水处理装置结构示意图；
其中，1-预处理装置，2-加热池，3-凝汽器，4-抽气泵，5-蒸汽压缩机，6-换热器，7-锅炉，8-膜蒸馏装置，9-水泵，10-冷凝器，11-产水池，12-真空泵，13-流量监测装置A，14-流量监测装置B，15-压力监测装置，16-PLC自控装置。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
如图1所示，一种利用电厂余热的水处理装置，包括：
预处理装置1，用于对原水进行预处理，所述预处理装置的出水口连接所述加热池1的进水口A，所述预处理装置1为沉淀池、隔油池、氧化池、软化池、过滤器或生化池的一种或几种的组合。
加热池2，用于加热原水，所述加热池2内设有换热器6和搅拌装置，所述加热池2外设有乏汽管路A，所述乏汽管路A上依次设有抽气泵4和蒸汽压缩机5，其中，乏汽经抽气泵4进入蒸汽压缩机5，所述蒸汽压缩机5的出气口与换热器6的进气口连接，所述换热器6的出气口连接锅炉7；所述蒸汽压缩机5为单级蒸汽压缩机或采用多级蒸汽压缩机串联运行。
所述加热池2外还设有乏汽管路B，所述乏汽管路B上设有凝汽器3，乏汽经所述凝汽器3进入锅炉，所述凝汽器3中乏汽与循环冷却水采取逆流换热。
膜蒸馏装置8，其热侧溶液端进水口连接加热池2的出水口，其热侧溶液端出水口经水泵9连接加热池2的进水口B，膜蒸馏装置8的水蒸气出口经冷凝器10连接产水池11。
所述乏汽管路A上设有流量监测装置A13，所述流量监测装置A13设于抽气泵4和蒸汽压缩机5之间；所述凝汽器3的循环冷却水进水端设有流量监测装置B14；所述凝汽器3内设有压力监测装置15；所述流量监测装置A13、流量监测装置B14和压力监测装置15均连接PLC自控装置16。
实施例1
基于所述的水处理装置利用电厂余热进行水处理的方法，以某燃煤电厂脱硫废水为处理对象，包括以下步骤：
步骤1，脱硫废水经过化学沉淀、软化、絮凝沉淀预处理，去除废水中重金属、悬浮物和硬度等污染物，进入加热池2；
步骤2，汽轮机低压缸排出的乏汽中，乏汽经过抽气泵4抽出后进入蒸汽压缩机5；
步骤3，经蒸汽压缩机5压缩后的乏汽升温至90℃后进入加热池2内的换热器6，通过换热器6对加热池2内的脱硫废水进行加热，同时乏汽冷凝，乏汽冷凝后产生的冷凝水经过回热和除氧处理后回到锅炉7中；
通过PLC自控装置16对凝汽器3内的循环冷却水进水流量、凝汽器3内的压力和乏汽进入蒸汽压缩机5的抽气流量进行协调控制，保证凝汽器内的真空度处在合理范围，避免影响上游发电效率。
步骤4，加热池2内的脱硫废水加热至80℃，在水泵的抽吸作用下脱硫废水进入膜蒸馏装置8，经过膜蒸馏浓缩后的脱硫废水回流到加热池2中，重复加热和膜蒸馏浓缩处理。在真空泵12的作用下，脱硫废水在膜蒸馏装置8中产生的水蒸汽排出膜组件并进入冷凝器10，冷凝水进入产水池11进行收集并回用于电厂生产中。
步骤5，加热池2内的脱硫废水含盐量达18％时，将加热池2内的脱硫废水排出，重复上述浓缩处理过程。
当膜蒸馏装置8通过膜蒸馏处理水量不足时，汽轮机低压缸排出的乏汽一部分进入凝汽器3通过循环冷却水冷凝。
随着膜蒸馏处理水量的逐渐增大，循环冷却水用量逐渐减小；当膜蒸馏处理水量足够大时，可以取消循环冷却水的运行，凝汽器内的循环冷却水系统作为应急备用系统。
实施例2
基于所述的水处理装置利用电厂余热进行水处理的方法，以某沿海燃煤电厂的海水为处理对象，对海水进行淡化处理，包括以下步骤：
步骤1，首先将海水泵入调节池，然后经过软化、絮凝沉淀、过滤等预处理，去除废水中悬浮物和硬度等污染物，进入加热池2；
步骤2，汽轮机低压缸排出的乏汽中，乏汽经过抽气泵4抽出后进入蒸汽压缩机5；
步骤3，经蒸汽压缩机5压缩后的乏汽升温至65℃后进入加热池2内的换热器6，通过换热器6对加热池2内的海水进行加热，同时乏汽冷凝，乏汽冷凝后产生的冷凝水经过回热和除氧处理后回到锅炉7中；
通过PLC自控装置16对凝汽器3内的循环冷却水进水流量、凝汽器3内的压力和乏汽进入蒸汽压缩机5的抽气流量进行协调控制，保证凝汽器内的真空度处在合理范围，避免影响上游发电效率。
步骤4，加热池2内的海水加热至60℃，在水泵的抽吸作用下海水进入膜蒸馏装置8，经过膜蒸馏浓缩后的海水回流到加热池2中，重复加热和膜蒸馏浓缩处理。在真空泵12的作用下，海水在膜蒸馏装置8中产生的水蒸汽排出膜组件并进入冷凝器10，冷凝水进入产水池11进行收集并回用于电厂生产、居民生活。
步骤5，加热池2内的海水含盐量达20％时，将加热池2内的海水排出，重复上述浓缩处理过程。
当膜蒸馏装置8通过膜蒸馏处理水量不足时，汽轮机低压缸排出的乏汽一部分进入凝汽器3通过循环冷却水冷凝。
随着膜蒸馏处理水量的逐渐增大，循环冷却水用量逐渐减小；当膜蒸馏处理水量足够大时，可以取消循环冷却水的运行，凝汽器内的循环冷却水系统作为应急备用系统。
以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。