[发明专利]一种膜法海水软化装置进水的预热方法

说明书

技术领域：

本发明涉及一种膜法海水软化装置进水的预热方法，特别是一种通过二级预热工艺使膜法海水软化装置冬季正常运行的方法，属于海洋油田开发与膜法海水淡化技术领域。

背景技术：

膜法水处理系统的膜通量是系统设计的重要指标，而系统进水温度是膜通量的重要影响因素。在系统操作压力一定的条件下，如果原料水温度过低，系统的产水量将大幅减低。例如，温度每下降1℃，反渗透海水淡化膜的通量将下降4％左右。我国北方冬季寒冷，海水温度较低，如渤海湾冬季最低温度可达到-2℃以下，因此冬季反渗透海水淡化系统无法正常工作，或者效率极低，难以达到额定产量。为解决膜法海水淡化系统的冬季运行问题，通常只能使用低温蒸汽、冷却水等低温热源或余热、废热等对原料水进行预热，适当提高原料水温度，提高系统产水量，降低系统能耗，如大型海水淡化厂一般与电厂联合，利用电厂的余热与低温多效海水淡化相结合，或充分利用电厂的冷却水的热源，将其作为热法和膜法海水淡化的水源。中国发明专利CN101671086B公开了一种水处理系统循环预热工艺，将原料水分为两股，分别通过产品水换热器和浓盐水换热器与膜法水处理系统的产品水和浓盐水循环换热后，再汇合并经外供热源加热器预热，进入膜法水处理系统，实现对产品水和浓盐水的热能充分利用，降低原料水预热费用；该技术方法由于产品水和浓盐水的温度通常与原料水之间的温差较小，因此，换热效果有限，而且通常不需要进行产品水的换热。

膜法水处理系统在海洋环境中主要用于海上油田的开发，海上油田注水开发和聚合物驱油开发均需要用到大量的软化水，目前供水途径主要是采出水处理回注、打水源井取水等，但目前提供的水量往往难以满足要求，含水地层打井取水成本也较高。膜法海水淡化和海水软化技术是一种新型的供水方式，采用膜法海水淡化和海水软化同样存在冬季水温太低，膜通量低，无法达到额定产水量的问题。为确保膜系统达到额定产水量，就要采用加热的方式，如采用原油或油田伴生气加热，则存在能源的大量浪费问题，也产生了一定的环境污染，增加了二氧化碳的排放。

随着我国海上油田的开发，分离原油后的油田采出水量越来越大，采出水量达到上亿立方米，且油田采出水温度较高，常规油田脱出水温度为40℃～50℃、稠油脱出水温度在50～65℃之间，特稠油和超稠油脱出水温度在70～90℃之间，因此，油田采出水蕴藏着大量的热能，余热回收利用潜力巨大。中国发明专利ZL200810139287.0公开了一种油田采出水热泵工艺，利用采出水沸腾换热器和压缩式热泵系统回收采出水废热用于加热原油，将原油温度由50℃加热到82℃。热泵技术可有效利用低品位热源，从低温热源吸热，通过外界的做功，实现向高温热源放热。一般用于所需加热流体的温度高于低温热源温度的场合。

目前多数油田的采出液含水率已达到60％以上，部分油田采出液含水率甚至达到90％或更高，原油加热和原油脱水等所需的能量只占采出水余热能量的一部分，还有多余的热量可以利用。由于采出水的温度较高，一般为50～60℃，而冬季海水水温较低，通常在5℃以下，甚至低于0℃，采出水和海水之间有很大的温差，因此，寻求一种能有效利用这部分能量用于膜法海水软化和淡化系统的原料海水预热，实现采出水热量的有效利用，是海上油田开发和海水淡化技术发展的重要任务。在化工、电力等企业生产中，需要大量的循环冷却水进行冷却，循环冷却水温度一般在40℃左右，冷却水携带的大量余热经冷却塔排放到大气，冷却后的循环水再循环使用，造成能源的大量浪费和明显的环境热影响。这部分能量的有效利用，也是降低海水淡化成本的重要措施。

发明内容：

本发明的目的在于克服现有技术存在的缺点，特别是针对膜法水处理系统中存在的冬季无法正常运行的缺陷以及油田采出水余热和工业生产过程中的高温冷却水热能利用的现状，提供一种有效利用油田油水分离后产生的油田采出水热能或工业生产过程中的高温冷却水热能用于膜法海水软化和淡化系统的原料海水预热的方法。

为了实现上述目的，本发明的技术方案是：采用两级预热工艺，先将低温海水与高温水或膜法海水软化装置的外排浓盐水在一级换热器中换热，回收外排浓盐水的余热，经过一级预热之后的海水再进入二级换热器与高温水换热，继续提高海水的温度，经过两级预热之后的海水直接进入膜法海水软化装置，经分离得到产品水；再将膜法海水软化装置的外排浓盐水汇集后返回一级换热器预热低温进料海水，实现对海水软化装置进水的两级预热；浓盐水放热降温后进入浓盐水排放管线，放热降低后的高温水则进入高温水处理管线。