直接空冷机组热回收和水处理装置的制作方法

本实用新型涉及节能环保技术领域，具体而言，涉及一种直接空冷机组热回收和水处理装置。

背景技术：

在我国缺水地区，一些燃煤电厂采用空冷机组发电，空冷机组一般分为直接空冷机组和间接空冷机组。直接空冷机组中首先将乏汽引到空冷凝汽器，乏汽在空冷凝汽器(空冷岛)中依靠轴流风机进行表面换热冷却，凝结成水后，回到热井(或凝结水箱)，继而进入热力系统。因此，直接空冷机组不需要循环冷取水，可以节约大量水资源，但由于需要大型轴流风机的吹扫，动力消耗大。此外，乏汽中大量热量进入大气中，这不仅造成能源浪费，同时会引起大气环境问题。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，膜组件都可以正常运行。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。

技术实现要素：

针对上述问题中存在的不足之处，本实用新型提供一种直接空冷机组热回收和水处理装置，将膜蒸馏技术与直接空冷机组冷却系统相结合，减少甚至避免直接空冷机组中乏汽热量浪费，回收了能源。

为实现上述目的，本实用新型提供一种直接空冷机组热回收和水处理装置，包括预处理装置、加热池、抽气泵、第一换热器、第一搅拌装置、锅炉、膜蒸馏装置、水泵和产水池，所述加热池内设有所述第一换热器和所述第一搅拌装置；

待处理的原水进入所述预处理装置的进水端，所述预处理装置的出水端与所述加热池的进水端相连，所述加热池的出水端与所述膜蒸馏装置的进水端相连，所述膜蒸馏装置的出水端与所述产水池相连；

所述水泵位于所述膜蒸馏装置的出水端，所述加热池的出水通过所述水泵抽吸进入所述膜蒸馏装置，所述膜蒸馏装置的出水通过所述水泵回流进入所述加热池；或，所述水泵位于所述膜蒸馏装置的进水端，所述加热池的出水通过压力进入所述膜蒸馏装置，所述膜蒸馏装置的出水通过所述水泵回流进入所述加热池；

乏汽通过所述抽气泵进入所述加热池，乏汽冷凝后产生的冷凝水回流到所述锅炉中。

作为本实用新型进一步改进，还包括辅助加热池、抽气泵、第二换热器和第二搅拌装置，所述辅助加热池内设有所述第二换热器和所述第二搅拌装置；

待处理的原水进入所述预处理装置的进水端，所述预处理装置的出水端与所述加热池的进水端相连，所述加热池的出水端与所述辅助加热池的进水端相连，所述辅助加热池的出水端与所述水膜蒸馏装置的进水端相连，所述膜蒸馏装置的出水端与所述产水池相连；

所述水泵位于所述膜蒸馏装置的出水端，所述辅助加热池的出水通过所述水泵抽吸进入所述膜蒸馏装置，所述膜蒸馏装置的出水通过所述水泵回流进入所述加热池；或，所述水泵位于所述膜蒸馏装置的进水端，所述辅助加热池的出水通过压力进入所述膜蒸馏装置，所述膜蒸馏装置的出水通过所述水泵回流进入所述加热池；

高温蒸汽通过所述抽气泵进入所述辅助加热池，乏汽通过所述抽气泵进入所述加热池，乏汽冷凝后产生的冷凝水回流到所述锅炉中，同时，高温蒸汽冷凝后产生的冷凝水回流到所述锅炉中。

作为本实用新型进一步改进，所述预处理装置为沉淀池、隔油池、氧化池、软化池、过滤器和生化池中的一种或几种的组合。

作为本实用新型进一步改进，所述第一换热器中乏汽的气流方向与所述加热池中的水流方向为逆向。

作为本实用新型进一步改进，所述膜蒸馏装置采用气隙式膜蒸馏装置、气扫式膜蒸馏装置、真空气隙式膜蒸馏装置、直接接触式膜蒸馏装置中的一种或几种的组合。

作为本实用新型进一步改进，所述高温蒸汽为与汽轮机中发电后温度高于80℃的高温蒸汽。

作为本实用新型进一步改进，所述原水为电厂废水或生活污水或海水或地表水或地下水。

本实用新型的有益效果为：

1、充分利用了直接空冷机组的乏汽余热，不仅节约了能源和空冷系统的动力消耗，同时可以生产大量高品质淡水资源，实现节能与环保双赢，有利于实现整个电厂的热效率最大化；

2、可以根据实际需要，设置膜蒸馏辅助蒸汽加热系统(辅助加热池、抽气泵、第二换热器和第二搅拌装置)，以满足膜蒸馏系统对不同进水温度的要求，有利于节约电厂的占地面积，便于现有系统的改造；

3、适用于处理废水和海水淡化等纯水生产或其他溶液脱盐处理。

附图说明

图1为本实用新型第一实施例所述的直接空冷机组热回收和水处理装置的结构示意图；

图2为本实用新型第二实施例所述的直接空冷机组热回收和水处理装置的结构示意图。

图中，

1、预处理装置；2、加热池；3、抽气泵；4、第一换热器；5、锅炉；6、辅助加热池；7、抽气泵；8、第二换热器；9、膜蒸馏装置；10、水泵；11、产水池。

具体实施方式

实施例1，如图1所示，本实用新型实施例所述的一种直接空冷机组热回收和水处理装置，包括预处理装置1、加热池2、抽气泵3、第一换热器4、第一搅拌装置、锅炉5、膜蒸馏装置9、水泵10和产水池11，加热池2内设有第一换热器4和第一搅拌装置。待处理的原水进入预处理装置1的进水端，预处理装置1的出水端与加热池2的进水端相连，加热池2的出水端与膜蒸馏装置9的进水端相连，膜蒸馏装置9的出水端与产水池11相连。水泵10位于膜蒸馏装置9的出水端，加热池2的出水通过水泵10抽吸进入膜蒸馏装置9，膜蒸馏装置9的出水通过水泵10回流进入加热池2；或，水泵10位于膜蒸馏装置9的进水端，加热池2的出水通过压力进入膜蒸馏装置9，膜蒸馏装置9的出水通过水泵10回流进入加热池2。乏汽通过抽气泵3进入加热池2，乏汽冷凝后产生的冷凝水回流到锅炉5中。

其中，

预处理装置1为沉淀池、隔油池、氧化池、软化池、过滤器和生化池中的一种或几种的组合。

第一换热器4中乏汽的气流方向与加热池2中的水流方向为逆向。

膜蒸馏装置9采用气隙式膜蒸馏装置、气扫式膜蒸馏装置、真空气隙式膜蒸馏装置、直接接触式膜蒸馏装置中的一种或几种的组合。

以海水为处理对象，利用该直接空冷机组热回收和水处理装置进行海水淡化处理的方法包括以下步骤：

步骤1，含盐量约3.2％的海水经过预处理装置1的软化、絮凝沉淀、过滤等预处理后，去除了海水中悬浮物和硬度等污染物，预处理后的海水进入加热池2中。

步骤2，抽气泵3抽取直接空冷机组汽轮机排出的65℃的乏汽至加热池2中，海水通过第一换热器4加热至60℃，乏汽换热冷凝后产生的冷凝水经过回热和除氧处理后回流到锅炉5中。

步骤3，加热后的海水在水泵10的抽吸作用下被抽吸进入膜蒸馏装置9进行膜蒸馏浓缩处理；或加热后的海水通过压力进入膜蒸馏装置9进行膜蒸馏浓缩处理。

步骤4，膜蒸馏产生的浓水在水泵10的作用下回流至加热池2中，加热和膜蒸馏浓缩处理。

步骤5，膜蒸馏装置9的产水被产水池11收集，并回收用于电厂生产、居民生活等用途。

采用抽吸的进水方式，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。

本实施例中由于电厂厂内空地充足，有足够空间用于建设膜蒸馏系统，为了不影响主机发电效率，因此取消海水辅助加热系统(辅助加热池、抽气泵、第二换热器和第二搅拌装置)的设置。当加热池2中的海水含盐量达到20％时，排出加热池2进行后续处理，重复上述加热和浓缩过程。

实施例2，如图2所示，本实用新型第二实施例的一种直接空冷机组热回收和水处理装置，与实施例1不同之处在于，还包括辅助加热池6、抽气泵7、第二换热器8和第二搅拌装置，辅助加热池6内设有第二换热器8和第二搅拌装置。待处理的原水进入预处理装置1的进水端，预处理装置1的出水端与加热池2的进水端相连，加热池2的出水端与辅助加热池6的进水端相连，辅助加热池6的出水端与水膜蒸馏装置9的进水端相连，膜蒸馏装置9的出水端与产水池11相连。水泵10位于膜蒸馏装置9的出水端，辅助加热池6的出水通过水泵10抽吸进入膜蒸馏装置9，膜蒸馏装置9的出水通过水泵10回流进入加热池2；或，水泵10位于膜蒸馏装置9的进水端，辅助加热池6的出水通过压力进入膜蒸馏装置9，膜蒸馏装置9的出水通过水泵10回流进入加热池2。高温蒸汽通过抽气泵7进入辅助加热池6，乏汽通过抽气泵3进入加热池2，乏汽冷凝后产生的冷凝水回流到锅炉5中，同时，高温蒸汽冷凝后产生的冷凝水回流到锅炉5中。

其中，高温蒸汽为与汽轮机中发电后温度高于80℃的高温蒸汽。

以海水为处理对象，利用该直接空冷机组热回收和水处理装置进行海水淡化处理的方法包括以下步骤：

步骤1，含盐量约2.8％的海水经过预处理装置1的软化、絮凝沉淀、过滤等预处理后，去除了海水中悬浮物和硬度等污染物，预处理后的海水进入加热池2中。

步骤2，抽气泵3抽取直接空冷机组汽轮机排出的55℃的乏汽至加热池2中，海水通过第一换热器4加热至45℃，乏汽换热冷凝后产生的冷凝水经过回热和除氧处理后回流到锅炉5中。

步骤3，加热后的海水进入辅助加热池6中，抽气泵7将汽轮机中发电后90℃的高温蒸汽抽取至辅助加热池6中，海水通过第二换热器8加热至80℃，高温蒸汽换热冷凝后回流到锅炉5中；同时，加热后的海水在水泵10的抽吸作用下被抽吸进入膜蒸馏装置9进行膜蒸馏浓缩处理，或，加热后的海水通过压力进入膜蒸馏装置9进行膜蒸馏浓缩处理。

步骤4，膜蒸馏产生的浓水在水泵10的作用下回流至加热池2中，加热和膜蒸馏浓缩处理。

步骤5，膜蒸馏装置9的产水被产水池11收集，并回收用于电厂生产、居民生活等用途。

采用抽吸的进水方式，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。

本实施例中由于布置紧凑，可建设用地面积有限，为了减少膜蒸馏系统占地面积，需要尽可能提高膜蒸馏系统的单位膜面积产水通量，以便减少膜组件用量，最终节约站点面积，因此需控制膜蒸馏进水处于较高温度，增加海水辅助加热系统(辅助加热池、抽气泵、第二换热器和第二搅拌装置)。当加热池2中的海水含盐量达到20％时，排出加热池2进行后续处理，重复上述加热和浓缩过程。

本实用新型针对直接空冷机组发电厂中，空冷系统能耗大和热量损失严重的缺点，将电厂余热利用与膜蒸馏工艺相结合，通过膜蒸馏系统取代直接空冷系统，以乏汽中余热为膜蒸馏系统热源，进行膜蒸馏海水淡化或其他膜蒸馏水处理过程。其中的预处理过程可以为化学沉底、化学氧化、生物处理、过滤和吸附中的一种或几种。其中，用于处理的原水为电厂废水或生活污水或海水或地表水或地下水。

以上所述仅为本实用新型的优选实施例而已，并不用于限制本实用新型，对于本领域的技术人员来说，本实用新型可以有各种更改和变化。凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。