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海水淡化

发布时间:2013-12-22 作者:服务中心


一、北疆电厂海水淡化基本情况


北疆电厂规划建设60万吨/日海水淡化装置。工程分三期建设,一期工程建设日产20万吨海水淡化装置,其生产工艺采用目前国际先进的“效率高、成本低、防腐性能好、适应性强”的低温多效海水淡化技术,利用汽轮发电机组的部分余热和低品位抽汽将海水蒸馏出淡化水。一期工程20万吨/日海水淡化共建设8套海水淡化装置,每套装置由14效蒸发器组成,单套出力为2.5万吨/日。


北疆电厂一期工程20万吨/日海水淡化装置生产的淡化水除约10%用于电厂自用外,其余90%均可对社会供应,供水量可满足滨海新区约四分之一的城市用水需求,为滨海新区开发、开放提供了大量的淡水资源。海水淡化产生的浓盐水排至临近的汉沽盐场用于制盐及其它副产品。


海水淡化项目采用以色列IDE公司先进的低温多效(MED)海水淡化技术,利用发电机组的低品位抽汽(#5#6级抽汽)作为热源,以115的造水比生产蒸馏淡化海水,海水淡化投产后生产运行稳定,所产淡化水水质经权威检测全部达到或优于国家《生活饮用水卫生标准》的106项指标。


主体设备






二、低温多效蒸馏海水淡化的工艺路线


硫酸钙是海水淡化中非常麻烦的结垢物,与碳酸钙相比,它的问题是结垢以后很难去除,因为它不能溶于酸也不能溶于碱,而且与换热器的结合程度非常牢固。硫酸钙有三种晶体,分别为CaSO4•2H2O CaSO4CaSO4•0.5H2O。海水的浓缩倍数一般为2,如果再浓缩的话,CaSO4将很容易沉淀。温度的影响,当温度超过70℃以后,硫酸钙的不同晶体也容易结晶沉淀。因此在70℃以下进行低温多效蒸馏可以有效地避免无机盐的结垢。


 

1 IDE公司低温多效海水淡化系统图片


1是低温多效海水淡化流程示意图,其特征是将一系列的水平管喷淋降膜蒸发器串联起来,用一定量的蒸汽输入通过多次的蒸发和冷凝,后面一效的蒸发温度均低于前面一效,从而得到多倍于蒸汽量的蒸馏水。


进料海水在冷凝器中被预热和脱气之后被分成两股物流。一股物流作为冷却水排回大海,另外一股物流变成蒸馏过程的进料液,加入阻垢剂后的料液被引入到蒸发器温度最低的一组中。喷淋系统把料液分布到各蒸发器的顶排管上,在自上而下流动的过程中,部分海水吸收管内冷凝蒸汽的潜热而汽化。剩余料液用泵打入到蒸发器效的下一组中,该组的操作温度要比上一组高。在新的组中又重复了蒸发和喷淋过程。剩余的料液接着往前打,在温度最高的效组中以浓缩液的形式离开。生蒸汽输入到温度最高一效的蒸发管内部。在管内冷凝的同时,在管外产生了基本等量的蒸发。二次蒸汽穿过汽液分离器,进入下一效传热管内,第二效的操作温度和压力要略低于第一效。这种蒸发和冷凝过程沿着一串蒸发器的各效重复,最后一效的蒸汽在冷凝器被海水冷却液冷凝。第一效的冷凝液被收集起来,该蒸馏水的一部分又返回到蒸汽发生器,超过输入的生蒸汽量的部分流入到一系列特殊容器的首个容器中,每一个容器都连接到下一低温效的冷凝侧。这样使一部分蒸馏水产生闪蒸并使剩余的产品水冷却下来,同时把热量传回蒸发器。产品水呈阶梯状流动并逐级闪蒸冷却,放出的热量提高了系统的总效率。被冷却的蒸馏水最后用产品水泵抽出并输入储罐,生产出的产品水是平均含盐量小于5 mg/L的纯水。像蒸馏水一样,浓缩海水从第一效呈阶梯状流入一系列的浓盐水闪蒸罐中,闪蒸冷却以回收其热量。经过冷却之后,浓盐水排回大海。凝性气体从冷凝管中抽出,并从一效流到另一效。这些不凝性气体最后在冷凝器富集,并用蒸汽喷射器或机械式真空泵抽出。


低温多效技术主要有以下优点:

1)多效蒸馏的传热过程是沸腾和冷凝换热,是双侧相变传热,因此传热系数很高,对于相同的温度范围,多效蒸馏所用的传热面积少;

2)多效蒸馏的动力消耗少。由于多级闪蒸产生淡水依赖的是海水吸收的显热,而潜热远大于显热,因此生产同样多的淡水;

3)多效蒸馏的操作弹性很大,负荷范围从110%变到40%,皆可正常操作,而且不会使造水比下降;

4)由于操作温度低,避免或减缓了设备的腐蚀和结垢;

5)进料海水的预处理更为简单。系统低温操作带来的另一大好处是大大简化了海水的预处理过程。海水进入低温多效装置之前只需经过筛网过滤和加入5 mg/L左右的阻垢剂就行;

6)系统的热效率高,30余度的温差即可安排12以上的传热效数,从而达到10左右的造水比;

7)系统的操作安全可靠,在低温多效系统中,发生的是管内蒸汽冷凝而管外液膜蒸发,即使传热管发生了腐蚀穿孔而泄漏,由于汽侧压力大于液膜侧压力,浓盐水绝对不会流到产品水中,充其量只会影响造水量。


三、海水淡化系统技术原理及设备说明


海水淡化是一个从海水中获取淡水的过程,是通过物理或化学的过程实现的。就主要工艺过程来说,包括海水预处理、淡化(脱盐)、淡化水后处理等。其中预处理是指在海水进入海水淡化装置之前对其所作的必要处理,如杀除海生物、降低浊度、除掉悬浮物、或脱气、添加必要的药剂等;淡化(脱盐)则是除掉海水中的盐分以获得淡水,是整个淡化系统的核心部分。


天津北疆发电厂利用发电厂的汽轮机抽汽蒸发海水生产淡水,淡化水一部分作为电厂锅炉补给水、工业用水及生活饮用水外,大部分向城市供应淡水。海水淡化浓盐水排至盐场制盐。本工程海水淡化采用以色列IDE公司低温多效技术,日产淡水20万吨,共装设8台海水淡化装置。每台装置由14效蒸发器组成,出力为25000/日,造水比最高为15。海水淡化装置分两期建设,本期先上10万吨/日海水淡化装置,计划于20091月出淡水。


低温多效海水淡化装置介绍:


1.原理

让加热后的海水在多个串联的蒸发器中蒸发,前一个蒸发器蒸发出来的蒸

汽作为下一蒸发器的热源,并冷凝成为淡水。原理见下图



2.核心设备说明

低温多效装置的核心部分是蒸发器容器总成,共14效,分成四组,每组分别为2、

3、4和5效。其中1至2效称“热”效组,3至5效称和6至9效称“温”效组,10至14效称 “冷”效组。


3.涉及术语

1)凝结水:汽机来的蒸汽进入第1效后遇冷凝结成的水。

2)产品水:上一效海水被加热产生的蒸汽进入本效加热海水后凝结成的水。

3)浓盐水:流入到第一效的,经过加热产生再生蒸汽后被浓缩的海水。


4.每一效内部工作过程




上一效来的再生蒸汽引入本效的热传导管内,在此冷凝并将冷凝潜热释放给热传导管外表面成薄膜状流动的海水,从而产生几乎等量的再生蒸汽。该温度和压力稍低的再生蒸汽再流入到下一效的热传导管内,从此直至最后一效,蒸发和冷凝过程不断重复进行,每一效产出几乎全部能力的水量。

在从本效流入下一效时,再生蒸汽首先通过分离器除去其夹带的盐滴,从而保证所需的蒸馏水的纯度。

由于每一个产品水、浓盐水闪蒸箱内产生的蒸汽通过管道连接到冷凝段的冷却器上,从而在产品水、浓盐水冷却的同时提高了整个工艺的热效率。



5.主要系统流程

低温多效采用蒸发蒸汽与入料海水的逆流运行。工艺入料海水首先被引入冷效组,在此海水通过接受来自邻近的较热效蒸汽的冷凝潜热部分蒸发,在各效中剩余的海水,已被稍微加热和浓缩,通过泵进入下一较热的效组。

低温多效装置主要有以下几个系统:冷凝水系统、产品水系统、海水系统、不凝结性气体(NCG)去除系统等。

(1)海水系统流程

大海来海水→海水预处理装置→海水增压泵→热交换器和降膜式冷凝器加热海水→进料泵→10~14效(冷效)→中间进料泵A→6~9效(温效)→中间进料泵B→3~5效(温效)→中间进料泵C→1~2效(热效)→浓盐水泵→汉沽盐场。

(2)凝结水系统流程

第一效冷凝水→冷凝水泵→电厂化学水处理系统。

(3)产品水系统流程

第2~14效冷凝水汇合→产品水泵→电厂用水及城市用水。

(4)不凝结性气体(NCG)去除系统流程

通过喷射泵将系统中的不凝结性气体除去





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