多段式冷凝器多效蒸馏海水淡化装置 (一)技术领域
本发明涉及一种多段式冷凝器多效蒸馏海水淡化装置。属海水淡化技术领域。
(二)背景技术
随着经济的持续发展和人民生活水平的提高，人们对淡水的需求越来越大，对水质的要求越来越高，而水资源的不足、分布的不均等，使本来紧张的水资源供需矛盾更加尖锐。海水淡化技术中的低温多效蒸馏海水淡化装置是采用热能制水，制水的品质高，具有广阔的发展前景。
多效蒸馏海水淡化装置是用一定量的工作蒸汽驱动通过多次蒸发和冷凝，从而得到多倍于加热蒸汽量的凝结水。多效蒸馏海水淡化冷凝器用于冷凝末效蒸发器产生的二次蒸汽，同时提升蒸发器进料海水的温度。由于冷凝器的负荷较大，升温后的海水一部分作为冷却水排入大海，另一部分加入阻垢剂后作为蒸发器蒸馏的进料海水。如图1为四效蒸馏海水淡化装置，它由一效蒸发器3、二效蒸发器6、三效蒸发器7、四效蒸发器8、冷凝器12、海水进口13、海水冷却水排出口14、海水进口支管16等构成。
目前多效蒸馏海水淡化装置的造水比和成本与首、末效蒸发器的温差直接相关，温差越大，效数多造水比高，单位造水量成本低。由于首效蒸发器受海水结垢、腐蚀等因素的影响，海水一般最高蒸发温度不能超过70℃。要加大首、末效蒸发器的温差必须降低冷凝温度，冷凝温度受进料海水出冷凝器温度的限制，比进料海水出冷凝器温度高2～4℃，由于进料海水受自然条件限制，夏季海水的平均温度一般在25～35℃左右，海水经冷凝器换热温度升高后进入蒸发器。使冷凝温度降低受到限制，若提高单位造水量的海水量，则可以降低冷凝温度，增加温差，但进料海水取水系统和输送系统加大，初投资和运行成本提高。如何在不提高单位造水量的进料海水量的前提下，通过降低冷凝温度进而加大首、末效蒸发器的总温差，进而提高造水比，降低运行成本和材料成本成为目前需要解决的问题。
(三)发明内容
本发明的目的在于解决上述不足，提供一种在不提高单位造水量的进料海水量的前提下，能加大首、末效蒸发器总温差的多段式冷凝器多效蒸馏海水淡化装置。
本发明的目的是这样实现的：一种多段式冷凝器多效蒸馏海水淡化装置，包括蒸发器、冷凝器、工作蒸汽进口、工作蒸汽凝水出口、浓海水连管、凝结淡水连管、浓海水排出泵、淡水排出泵、二次蒸汽进冷凝器管、海水进口、海水冷却水排出口、不凝性气体排出口和海水进口支管，将所述冷凝器分为1、2、3…N段，每段冷凝器为独立腔体，海水串联进入N、N-1、…2、1段冷凝器，所述蒸发器是在原来M效蒸发器基础上增加与N段冷凝器对应的N-1效蒸发器，原M效蒸发器出来的二次蒸汽分成二路，并联进入第1效冷凝器和M+1效蒸发器，依次类推，最后M+N-1效蒸发器出来的二次蒸汽进入第N效冷凝器。
本发明的有益效果是：
冷凝温度主要受进料海水出冷凝器温度的限制，比进料海水出冷凝器温度高2～4℃，由于多效蒸馏海水淡化装置通过冷凝器的海水温升较低，一般均超过10℃以上。通过将原来完成整个海水温升的冷凝器分为1、2、3…N段，海水串联进入N、N-1、…2、1段冷凝器，一般每段海水温升在3～5℃，使其成为N段冷凝器，通过此种方式使第1段冷凝器和原系统相同，其他各段冷凝器中的冷凝温度依次降低，蒸发器在原来M效基础上增加与N段冷凝器对应的N-1效蒸发器，原M效出来直接进入冷凝器的二次蒸汽分成二路，并联进入第1效冷凝器加热进料海水和M+1效蒸发器加热管外海水产生二次蒸汽。依次类推，最后M+N-1效蒸发器出来的二次蒸汽进入第N效冷凝器。通过冷凝器的分段设置，充分利用进料海水在冷凝器中的温度梯度，降低了冷凝温度，加大了首、末效蒸发器的总温差。通过以上方案，单位造水量的进料海水量不变的前提下，提高了造水比，增加了造水量，降低运行成本。通过控制分段冷凝器的冷凝温度梯度来加大蒸发器的换热温差，降低单位造水量的蒸发器的传热面积，节省材料成本，降低初投资。
(四)附图说明
图1为以往多效蒸馏海水淡化装置示意图。
图2为本发明二段式冷凝器五效蒸馏海水淡化装置示意图。
图3为本发明三段式冷凝器六效蒸馏海水淡化装置示意图。
图中：
工作蒸汽进口1、工作蒸汽凝水出口2、一效蒸发器3、浓海水连管4、凝结淡水连管5、二效蒸发器6、三效蒸发器7、四效蒸发器8、浓海水排出泵9、淡水排出泵10、二次蒸汽进冷凝器管11、第1段冷凝器12、海水进口13、海水冷却水排出口14、不凝性气体排出口15、海水进口支管16、五效蒸发器17、第2段冷凝器18、六效蒸发器19、第3段冷凝器20。
(五)具体实施方式
如图2所示为二段式冷凝器五效蒸馏海水淡化装置示意图，它是由工作蒸汽进口1、工作蒸汽凝水出口2、一效蒸发器3、浓海水连管4、凝结淡水连管5、二效蒸发器6、三效蒸发器7、四效蒸发器8、浓海水排出泵9、淡水排出泵10、二次蒸汽进冷凝器管11、第1段冷凝器12、海水进口13、海水冷却水排出口14、不凝性气体排出口15、海水进口支管16、五效蒸发器17、第2段冷凝器18及控制系统(图中未示出)等组成。是在原低温多效蒸馏海水淡化装置基础上，将原冷凝器分为第1段冷凝器和第2段冷凝器，每段冷凝器为独立腔体，增加五效蒸发器作为末效蒸发器，自四效蒸发器出来的二次蒸汽分为二路，并联进入第1段冷凝器加热进料海水和五效蒸发器加热管外海水产生二次蒸汽。五效蒸发器产生的二次蒸汽进入第2段冷凝器加热进料海水。进料海水串联先进入第2段冷凝器后，再进入第1段冷凝器，实现进料海水分段升温，第1段、第2段冷凝器的冷凝温度依次降低，与第2段冷凝器对应地五效蒸发器的蒸发温度相应降低，因首效蒸发器温度不变，所以首、末效蒸发器的总温差比以往加大。
如图3所示为三段式冷凝器六效蒸馏海水淡化装置示意图，它与如图2所示区别在于将冷凝器分为第1段冷凝器、第2段冷凝器和第3段冷凝器20，蒸发器增加了六效蒸发器19，六效蒸发器19作为末效蒸发器，自四效蒸发器出来的二次蒸汽分为二路，并联进入第1段冷凝器加热进料海水和五效蒸发器加热管外海水产生二次蒸汽。五效蒸发器产生的二次蒸汽进入第2段冷凝器加热进料海水和六效蒸发器19加热管外海水产生二次蒸汽。六效蒸发器产生的二次蒸汽进入第3段冷凝器加热进料海水。进料海水串联依次进入第3段冷凝器、第2段冷凝器、第1段冷凝器，实现进料海水分段升温，第1段、第2段、第3段冷凝器的冷凝温度依次降低，与第3段冷凝器对应的六效蒸发器的蒸发温度降得更低，因首效蒸发器温度不变，所以首、末效蒸发器的总温差比以往加大的更多。
以上方案中的多段式冷凝器多效蒸馏海水淡化装置，系统可以是带TVC的，也可以是不带TVC的，驱动热源可以是蒸汽、热水或其他热源。