[发明专利]一种基于诱导结晶法的高倍浓缩蒸馏淡化系统及方法

说明书

本发明公开了一种基于诱导结晶法的高倍浓缩蒸馏淡化系统及方法，系统包括蒸发器、冷凝器、母液罐、晶种罐、旋流器、泵、阀等。设备启动时预先通过晶种罐向海水中投加与垢质晶核相同或相近的诱导晶种，使蒸发过程中形成的析晶垢优先附着在诱导晶种表面，从而阻断向换热面沉积，正常运行后通过旋流器、母液罐使一股含有诱晶颗粒的母液回流至强制循环管路，由强制循环泵输送至各效蒸发器充当诱导晶种的作用，无需继续添加诱导晶种。本发明的方法，整个流程无需添加化学阻垢剂，可以彻底消除化学阻垢剂对环境造成附加影响，同时本发明可以实现高倍浓缩，在产水负荷确定的前提下，可以大大降低原料海水取水量，降低系统运行电耗。

技术领域

本发明涉及蒸馏法海水淡化技术领域，特别是涉及一种基于诱导结晶法的高倍浓缩蒸馏淡化系统及海水淡化方法。

背景技术

大力开发利用海水资源，发展海水淡化技术，是解决水资源危机的重要途径，海水淡化已经成为许多国家解决淡水资源短缺、促进经济社会可持续发展的重大战略举措。到目前为止工业化应用的海水淡化技术主要有蒸馏法和反渗透法两种。由于海水是一个复杂的体系，含有大量的盐类，其中大量钙镁离子形成的碳酸盐、碳酸氢盐、硫酸盐、氯化物等使其具有很高的硬度,特别是形成的硫酸钙、碳酸钙、氢氧化镁等盐类具有逆溶解度特性,温度越高，溶解度越低。在蒸馏淡化过程中，随着浓缩倍数和操作温度的提高，这些逆溶解度无机盐很容易结晶析出并在传热管表面沉积，从而造成传热管表面结垢。

浓缩倍数是热法海水淡化系统重要操作工艺参数之一。在系统产水量和原料海水水质等设计条件确定的前提下，蒸发过程中浓缩倍数越高，系统总取水量就越少，流体输送泵的电耗也越低，与此同时排放的浓盐水浓度也相应增加，导致系统结垢倾向增加。研究和开发高效能阻垢技术和工艺，提高系统蒸发浓缩倍率是热法海水淡化领域重点关注的研究方向。

在美国、沙特、日本、以色列等制盐工业较为发达或海水淡化技术应用较早的国家，有众多学者就多效蒸馏海水浓缩过程中传热管的结垢问题进行了针对性的研究，开发了以软化预处理(预先脱除钙镁等硬度离子)、酸化和添加阻垢剂为基础的阻垢方法，大大推动了热法海水淡化工艺的技术进步。

在蒸发原料海水中投加化学阻垢剂虽然可以延缓多效蒸馏淡化装置中传热管的结垢速率，但是现阶段推广应用的阻垢剂使得蒸馏淡化工艺过程浓缩倍率很难超过3，一般控制在1.5～3之间。如果浓缩倍率超过了控制点，化学阻垢剂也很难阻止逆溶解度无机盐在传热管表面沉积形成污垢。

除此之外，在蒸发原料海水中投加化学阻垢剂需要为多效蒸馏海水淡化系统设置药剂投加装置，这在一定程度上增加了设备初期投资，另一方面药剂消耗量大，导致系统运行成本增加。并且在蒸馏淡化过程中，化学药剂并不能得到充分的利用和分解，会有一部分进入浓盐水，影响浓盐水排放水质，化学阻垢剂对环境敏感并容易引起二次污染。

通过以上分析可以看出，目前商业化热法淡化工程普遍采用的化学药剂法阻垢技术虽然在一定程度上减缓了结垢速率，但仍存在系统浓缩倍率不高、运行成本高、易对环境产生附加影响等不足。

发明内容

本发明的目的是克服现有技术存在的不足，提供一种基于诱导结晶法的高倍浓缩蒸馏淡化系统。

本发明的第二个目的是提供一种基于诱导结晶法的高倍浓缩蒸馏淡化方法。

本发明的技术方案概述如下：