[发明专利]一种低温余热利用海水淡化系统及方法

说明书

技术领域

本发明属于海水淡化领域，尤其是涉及一种以炼化企业低温工艺热水为热源的低温余热利用海水淡化系统及方法。

背景技术

炼化企业往往有大量的低温余热，主要是95℃的工艺热水(回水温度要求为70℃左右)。目前，国内炼化厂低温余热的热利用水平很低，虽然近年来通过引进国外低温余热回收利用的技术，开始将低温余热用于发电、维温采暖、余热制冷等方面，但成效不大，且仍然有不少低温余热被直接排放，既造成了能源的重复浪费，又对环境产生了热污染。

在解决淡水资源紧张的诸多方法当中，海水淡化是一种切实可行且有效的办法，尤其是对于沿海城市和海岛。但海水淡化是能量密集型产业，且目前海水淡化工厂多采用化石燃料。海水淡化的高能耗使得制水成本居高不下，另一方面，燃烧大量燃料向环境中释放出大量的温室气体，也给环境带来了很大压力。如何进一步降低海水淡化装置的制水成本已成为国际海水淡化界有待解决的关键问题。

在现有的技术中低温多效蒸馏法海水淡化系统(简称MED系统，下同)需要以蒸汽作为输入热源，当外界热源为热水时，需要先将热水转变成蒸汽才能供给MED系统使用。在不设置额外加热器(电加热器、燃气/油/煤加热器等)的前提下，利用热水产生蒸汽的常用方法为闪蒸法，即将热水导入到一个大空间容器中，该容器内压力比热水压力低，则热水会发生闪蒸，产生一部分蒸汽，蒸汽的温度等于容器内压力对应的饱和温度，这部分蒸汽作为MED系统的输入热源，即“热水闪蒸+MED”工艺。

当热源热水中存在挥发性物质(例如炼化的工艺热水中可能含有上游工艺流程各环节泄漏出来的烃类物质)时，传统做法的热水直接闪蒸法对于MED系统来说不再安全，因为热水中可能含有化工泄漏物质，热水直接闪蒸时，蒸汽中会夹带一些液滴，液滴中的化工物质会随着蒸汽进入MED系统，有很大概率污染海水淡化产水；直接利用低温热水，热水中泄露的油品太多，直接闪蒸还可能出现爆炸的可能，泄露介质带来安全生产隐患，严重将发生安全生产事故；另外，直接利用低温热水，还可能对淡化装置造成不利影响，如管道污堵及增加清洗频率等。

对此，有设计方案考虑利用板式换热器对化工热水进行一次换热，即化工热水作为热工质流过板式换热器的热侧流道，纯净的蒸馏水作为冷工质流过板式换热器的冷侧流道，这样化工热水的热量就传递给了蒸馏水，这部分蒸馏水再被导入到闪蒸容器中以闪蒸出蒸汽供MED系统使用，即“板式换热器+闪蒸器+MED”工艺。该方案利用板式换热器阻断化工热水与MED系统的直接接触，起到了中间换热作用，大大降低了海水淡化产水的污染风险。但是，该方案使系统变得更加复杂，增加了运行控制的繁琐程度，并且额外增加的板式换热器使得系统占地和投资也相应增加。

发明内容

有鉴于此，本发明旨在提出一种低温余热利用海水淡化系统及方法，即浸没式蒸汽发生器与低温多效蒸馏法海水淡化耦合系统及海水淡化方法，以解决现有的系统结构复杂、运行控制繁琐、及占地投资大等问题。

为达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：

一种低温余热利用海水淡化系统，包括浸没式蒸汽发生器3及MED系统；

所述浸没式蒸汽发生器3上设有热工质入口、热工质出口、补水口及蒸汽出口；

所述蒸汽出口通过蒸汽管道8与MED系统的第1效蒸发器的管程相连；

所述MED系统的第1效蒸发器的蒸汽凝结水通过凝结水管道9与所述补水口相连。

进一步的，所述浸没式蒸汽发生器3的热工质入口与炼化系统的工艺热水来水管道10相连，所述浸没式蒸汽发生器3的热工质出口与炼化系统的工艺热水回水管道11相连。

进一步的，所述浸没式蒸汽发生器3为带蒸汽室的管壳式换热器。

进一步的，所述管壳式换热器包括壳体、设置在壳体内的换热管束及与所述壳体相连的蒸汽室，所述蒸汽室上设有所述蒸汽出口，所述热工质入口、热工质出口设置在所述换热管束两端。

进一步的，所述MED系统包括海水供给管道14、凝汽器2、低温多效蒸发器组1及海水排放管道15；

所述海水供给管道14与所述凝汽器2相连，所述凝汽器2冷却水出口分别与所述低温多效蒸发器组1、海水排放管道15相连；

沿蒸汽流动方向，所述低温多效蒸发器组1中前一效蒸发器的蒸汽出口与后一效蒸发器的蒸汽入口相连，所述低温多效蒸发器组1的末效蒸发器的蒸汽出口与所述凝汽器2的蒸汽入口相连；

所述凝汽器2的冷凝水出口及低温多效蒸发器组1中第二效蒸发器至末效蒸发器的蒸汽凝结水出口均连接有产品水回收管13；