带预热器的多效蒸馏海水淡化装置抽气系统

摘要

本发明涉及一种用于用蒸汽、热水等为热源，采用多效蒸馏方法以海水为原料制取淡水装置的带预热器的多效蒸馏海水淡化装置抽气系统。包括一效蒸发器(2)二效蒸发器(9)一直到n效蒸发器及挡液装置(6)、蒸发器海水喷淋装置(19)、冷凝器(14)和海水进料管，在沿海水流动方向的海水进料管上设置有第一海水预热器(20)第二海水预热器(21)一直到n海水预热器；在第二海水预热器(21)一直到n海水预热器壳程间设置有不凝性气体排出连管(26)，在第n海水预热器壳程和冷凝器(14)壳程间设置不凝性气体排出连管(26)，在冷凝器壳程设置有不凝性气体排出口(17)。本发明在相同传热面积下造水能力提升，降低装置的整体造价。

权利要求

1.一种带预热器的多效蒸馏海水淡化装置抽气系统，包括一效蒸发器(2)、二效蒸发器(9)、一直到n效蒸发器及挡液装置(6)、蒸发器海水喷淋装置(19)、冷凝器(14)和海水进料管，所述海水进料管包括海水进料总管和进入各效蒸发器的海水进料支管(18)，其特征在于：在沿海水流动方向的海水进料管上设置有第一海水预热器(20)、第二海水预热器(21)、一直到第n海水预热器，各效蒸发器进料海水走海水预热器管程，各效蒸发器管程的蒸汽通过蒸汽进海水预热器管(22)进入海水预热器壳程，蒸汽凝结后通过凝水出海水预热器管(23)回到蒸发器中；在第二海水预热器(21)一直到第n海水预热器壳程间设置有不凝性气体排出连管(26)，在第n海水预热器壳程和冷凝器(14)壳程间设置不凝性气体排出连管(26)，在冷凝器壳程设置有不凝性气体排出口(17)。

2.根据权利要求1所述的一种带预热器的多效蒸馏海水淡化装置抽气系统，其特征在于：所述各海水预热器并联设置在沿海水流动方向的各效蒸发器海水进料支管(18)上。

3.根据权利要求1所述的一种带预热器的多效蒸馏海水淡化装置抽气系统，其特征在于：所述各海水预热器串联设置在沿海水流动方向的海水进料总管上。

4.根据权利要求1、2或3所述的一种带预热器的多效蒸馏海水淡化装置抽气系统，其特征在于：所述第一海水预热器(20)的壳程设置有不凝性气体排出口(17)。

5.根据权利要求1、2或3所述的一种带预热器的多效蒸馏海水淡化装置抽气系统，其特征在于：所述第一海水预热器(20)和第二海水预热器(21)的壳程间设置不凝性气体排出连管(26)。

6.根据权利要求1、2或3所述的一种带预热器的多效蒸馏海水淡化装置抽气系统，其特征在于：所述各效蒸发器是水平管降膜蒸发器或垂直管降膜蒸发器。

7.根据权利要求4所述的一种带预热器的多效蒸馏海水淡化装置抽气系统，其特征在于：所述各效蒸发器是水平管降膜蒸发器或垂直管降膜蒸发器。

8.根据权利要求5所述的一种带预热器的多效蒸馏海水淡化装置抽气系统，其特征在于：所述各效蒸发器是水平管降膜蒸发器或垂直管降膜蒸发器。

说明书

带预热器的多效蒸馏海水淡化装置抽气系统

(一)技术领域

[0001] 本发明涉及一种带预热器的多效蒸馏海水淡化装置抽气系统，主要用于用蒸汽、热水等为热源，采用多效蒸馏方法以海水为原料制取淡水装置的抽气系统。 属换热设备技术领域。(二)背景技术

[0002] 多效蒸馏是将一系列的水平管降膜蒸发器或垂直管降膜蒸发器串联起来被分成2～n效组，用一定量的驱动热源输入进行多次蒸发和冷凝，从而得到多倍于加热热源的蒸馏水的海水淡化技术。如图1所示(图中所示为四效，效数可以是2～n效)，经处理的海水通过海水进口15，进入冷凝器14进行预热后分成二路物流，一路作为冷却水通过海水冷却水排出口16排入大海，另一路作为蒸馏过程中的进料，进料海水加热后被引入到蒸发器的几效中，料液经蒸发器海水进料支管18进入蒸发器海水喷淋装置19被均匀分布到蒸发器的顶排管上，然后沿顶排管以薄膜型式向下流动，部分水吸收管内冷凝蒸汽的潜热而蒸发，二次蒸汽在下一效中冷凝成产品水。 驱动热源被输入到第一效中的蒸发器内，加热管外的海水产生与热量相当的二次蒸汽，由于第二效的操作压力要低于第一效，二次蒸汽经挡液装置6后进入下一效换热管，蒸发、过程在各效重复，每一效均产生蒸馏水，最后一效的蒸汽在冷凝器14中被海水冷凝。各效间的产品水罐通过凝结淡水连管8相连，蒸馏后的浓海水通过浓海水连管7相连，由于各效压力不同使凝结淡水和浓海水在下一效中闪蒸，并将热量带回蒸发器，这样凝结淡水和浓海水呈阶梯状流动，并逐级闪蒸冷却，回收热量提高系统总热量。 经闪蒸冷却后的凝结淡水汇总后通过淡水出水管13进入淡水储罐。 浓海水汇总后经过浓海水出口管12通过浓盐水泵排出。 不凝性气体在冷凝器富集，通过不凝性气体排出口17由抽真空装置抽除。

[0003] 由于在运行过程中海水系统是开式系统，海水溶解的不凝性气体会在运行过程中析出，目前装置抽气口基本设置在第一效和冷凝器。 但运行时各效壳程的海水中均有不凝性气体析出，壳程蒸发出的水蒸汽带着这部分不凝性气体进入下一效的管程，作为下一效的加热源，加热管外的海水。 由于不凝性气体无法凝结，随着水蒸汽在管程中不断冷凝，不凝性气体在换热管内所占的比例越来越大，最终汇集到出口端盖上，通过排气管排放到下一效壳程。 此部分不凝性气体和下一效海水中产生的不凝性气体随壳程蒸发出的水蒸汽再一同进入下一效管程作为加热源，依次类推，最后不凝性气体汇集到冷凝器通过排气管被抽气装置抽出。 此种方式海水中的不凝性气体和外部泄露的不凝性气体需要多次经过蒸发器管程，由于不凝性气体混合在水蒸汽中，造成换热管内水蒸汽的凝结换热系数降低，同时由于不凝性气体的存在，造成凝结温度下降，最终使蒸发器的整体换热性能下降，在传热面积一定的前提下造水能力降低。

[0004] (三)发明内容

[0005] 本发明的目的在于克服上述不足，提供一种使各效不凝性气体不通过下一效蒸发器的管程的带预热器的多效蒸馏海水淡化装置抽气系统。

[0006] 本发明的目的是这样实现的：

[0007] 方案一：一种带预热器的多效蒸馏海水淡化装置抽气系统，包括一效蒸发器2二效蒸发器9一直到n效蒸发器及挡液装置6、蒸发器海水喷淋装置19、冷凝器14和海水进料管，海水进料管包括海水进料总管和进入各效蒸发器的海水进料支管18，其特征在于：在沿海水流动方向的海水进料管上设置有第一海水预热器20第二海水预热器21一直到n海水预热器，各效进料海水走海水预热器管程，各效蒸发器管程的蒸汽通过蒸汽进海水预热器管22引入海水预热器壳程，加热管程进料海水，将进料海水预热温度提高，再进入各效蒸发器壳程喷淋系统，蒸汽凝结后通过凝水出海水预热器管23回到蒸发器中；上述系统在第一海水预热器20的壳程设置有不凝性气体排出口17，在冷凝器壳程设置有不凝性气体排出口17，在第二海水预热器21一直到n海水预热器壳程间设置有不凝性气体排出连管26，在第n海水预热器壳程和冷凝器14壳程间设置不凝性气体排出连管26。 将在海水预热器聚集的不凝性气体通过不凝性气体排出连管一级一级排入下一效海水预热器中，最终排入冷凝器，通过冷凝器的不凝性气体排出口用抽气系统排出装置外。 第一效的不凝性气体在第一海水预热器中聚集，通过第一效海水预热器壳程设置的不凝性气体排出口用抽气系统排出装置外。

[0008] 方案二：除海水总管上串联设置第一海水预热器一直到第n海水预热器的方式和方案一不同，其他和方案一相同。

[0009] 方案三：在方案一和方案二的基础上，对于第一效驱动工作热源为水蒸汽且不会含有对淡水水质有影响的介质时，取消在第一海水预热器壳程设置有不凝性气体排出口，增设第一海水预热器和第二海水预热器壳程间设置不凝性气体排出连管。

[0010] 通过以上方案可以使每效换热管内的蒸汽中只含有上一效壳程海水中带来的不凝性气体，凝结后不凝性气体在海水预热器中聚集后通过不凝性气体排出连管排入下一效的海水预热器中，不再进入下一效蒸发器的管程，使通过蒸发器管程的不凝性气体量成倍减少，使换热系数提高，整体换热性能上升，由于不凝性气体的存在，造成凝结温度下降幅度降低，在相同传热面积下造水能力提升，降低装置的整体造价。(四)附图说明

[0011] 图1为以往多效蒸馏海水淡化装置的总体结构示意图。

[0012] 图2为本发明方案一的结构示意图。

[0013] 图3为本发明方案二的结构示意图。

[0014] 图中：驱动蒸汽进口1、一效蒸发器2、工作蒸汽凝水出口3、蒸发器换热管束4、蒸发器出液端盖5、挡液装置6、浓海水连管7、凝结淡水连管8、二效蒸发器9、三效蒸发器10、四效蒸发器11、浓海水出口管12、淡水出水管13、冷凝器14、海水进口
15、海水冷却水排出16、不凝性气体排出口17、蒸发器海水进料支管18、蒸发器海水喷淋装置19、第一海水预热器20、第二海水预热器21、蒸汽进海水预热器管22、凝水出海水预热器管23、第三海水预热器24、第四海水预热器25、不凝性气体排出连管26。
(五)具体实施方式

[0015] 方案一：

[0016] 如图2所示(图中为四效)，该多效蒸馏海水淡化装置由一效蒸发器2二效蒸发器9一直到n效蒸发器及挡液装置6、蒸发器海水喷淋装置19、冷凝器14、在沿海水流动方向的各效蒸发器并联海水进料支管18上设有第一海水预热器20第二海水预热器21一直到n海水预热器和外部管路系统组成。 各效进料海水走海水预热器管程，各效蒸发器管程的蒸汽通过蒸汽进海水预热器管22进入海水预热器壳程，蒸汽凝结后通过凝水出海水预热器管23回到蒸发器中。 在第一效海水预热器20壳程设置有不凝性气体排出口17，在冷凝器14壳程设置有不凝性气体排出口17，第二海水预热器21一直到n海水预热器壳程间设置有不凝性气体排出连管26，第n海水预热器壳程和冷凝器14壳程间设置不凝性气体排出连管26，系统运行时，各效不凝性气体在海水预热器中聚集，通过各效海水预热器壳程相连的不凝性气体排出连管26一级一级排出，最后汇集到冷凝器14中，通过冷凝器的不凝性气体排出口被抽气系统排出装置外。 第一效的不凝性气体直接通过设在第一海水预热器壳程的不凝性气体排出口抽气系统排出装置外。

[0017] 方案二：

[0018] 如图3所示(图中为四效)，除海水总管上串联设置第一海水预热器20一直到第n海水预热器的方式和方案一不同，其他和方案一相同。

[0019] 方案三：

[0020] 在方案一和方案二的基础上，对于第一效驱动工作热源为水蒸汽且不会含有对淡水水质有影响的介质时，取消在第一海水预热器20壳程设置有不凝性气体排出口17，增设第一海水预热器20和第二海水预热器21壳程间设置不凝性气体排出连管26。

[0021] 上述方案适用于水平布置的水平管降膜蒸发器或垂直管降膜蒸发器，加热热源可以是蒸汽、热水、太阳能等多种热源，可以带热压缩、吸收式热泵或低压透平等多种型式。