一种固液分离的热法海水淡化工艺的制作方法

所属技术领域

本发明涉及一种海水淡化工艺，具体为一种固液分离的热法海水淡化工艺。

背景技术：

海水资源综合利用是未来海洋经济的重要领域，是人类社会发展的必然选择。海水的盐和淡水固液分离是海水资源综合利用的必由之路。而现代制盐工艺和海水淡化工艺都处于盐和淡水二者不可兼得的状况。四川制盐企业产生的制盐废水，达不到排放标准，只有回注盐井。沿海大型海水淡化厂产生的浓盐水排放对环境有不良影响，盐也没有得到合理利用。中国发明专利201910757124.7提出了一套盐和淡水固液分离的海水淡化工艺，将现代热法海水淡化技术排放热浓海水废弃的热量用于淡化海水。工艺流程如下：通过燃烧燃料产生蒸汽和烟气两个热源，称为制热工序。第一级海水蒸发罐内的饱和浓度海水蒸发出蒸汽，并流入第二级海水蒸发罐冷凝器冷凝成制盐废水，第一级海水蒸发罐底析出固态盐。这个过程同现代制盐过程完全一样，称为制盐工序。第二级海水蒸发罐及以后所有海水蒸发罐都是非饱和浓度海水蒸发出蒸汽，并在下一级海水蒸发罐冷凝器冷凝成淡水，这个过程称为制水工序。为了实现固液分离，制盐废水在制水工序中放出热量，冷却后的制盐废水又同海水一道进入制水工序。为此，必须设置制盐废水换热通道、制盐废水回收通道、制盐废水罐，用于制盐废水回收。现在看来，该工艺流程并不完美，有待改进。为什么要让制盐废水冷却后才回收利用呢？难道不能在制盐废水刚产生时直接回收利用吗？通过分析发现：将制盐废水回收工序提到制水工序之前、制盐工序之后，取消制盐废水换热通道、制盐废水回收通道、制盐废水罐而成的新工艺，能实现制盐废水及所含热量百分之百回收！图1是新工艺流程图。

第二级海水蒸发罐冷凝器底部连通第二级海水蒸发罐，第二级海水蒸发罐冷凝器与第一级海水蒸发罐上部空间连通，第二级海水蒸发罐冷凝器内水位与第一级海水蒸发罐水位必然相同。在没有供热的条件下，第二级海水蒸发罐冷凝器同其他各级海水蒸发罐冷凝器一样，都浸没在同一水面以下。而且第二级海水蒸发罐冷凝器内充满海水。在供热的条件下，第一级海水蒸发罐上部空间压力不断升高，第二级海水蒸发罐冷凝器内水位与第一级海水蒸发罐水位同步下降。第一级海水蒸发罐上部空间的蒸汽进入第二级海水蒸发罐冷凝器内冷凝成制盐废水。其他各级海水蒸发罐水位相应升高，两者水位差平衡第一级海水蒸发罐上部空间升高的压力。所以，第一级海水蒸发罐冷凝器安装位置要低于其他各级海水蒸发罐冷凝器安装位置。

技术实现要素：

本发明的目的是开发一套能够完全回收利用制盐废水及其所含热量的海水固液分离工艺。

为了实现上述目的，本发明的方案是：其工艺包括制热工序、制盐工序、制盐废水回收工序、制水工序。其特征在于：所述工艺的流程是制热工序、制盐工序、制盐废水回收工序、制水工序。制盐废水回收工序设置在制水工序之前、制盐工序之后。取消现有工艺的制盐废水换热通道、制盐废水回收通道、制盐废水罐。第二级海水蒸发罐冷凝器底部连通第二级海水蒸发罐。制盐废水在制盐工序被回收利用，没有制盐废水和热量损失。而且稀释了第二级海水蒸发罐海水浓度，有利于提高淡水质量。第二级海水蒸发罐冷凝器与第一级海水蒸发罐上部空间连通。第二级海水蒸发罐冷凝器内水位与第一级海水蒸发罐水位相同。第一级海水蒸发罐冷凝器安装位置低于其他各级海水蒸发罐冷凝器安装位置，保证第一级海水蒸发罐冷凝器始终浸没在海水中。根据连通器原理，常压蒸馏时，第一级海水蒸发罐上部空间和第二级海水蒸发罐冷凝器内压力上升水位下降，第一级海水蒸发罐的蒸汽进入第二级海水蒸发罐冷凝器凝结成制盐废水；减压蒸馏时，第二级海水蒸发罐至末级海水蒸发罐的上部空间压力下降水位上升，第一级海水蒸发罐上部空间和第二级海水蒸发罐冷凝器内压力下降水位下降，第一级海水蒸发罐的蒸汽进入第二级海水蒸发罐冷凝器凝结成制盐废水。制盐废水经第二级海水蒸发罐冷凝器底部流入第二级海水蒸发罐，实现制盐废水回收利用。设置蒸汽冷凝水循环回路、烟气换热通道、海水流入通道、淡水流出通道、排盐通道。所述制热工序是在锅炉内燃料燃烧制得蒸汽并产生烟气。蒸汽进入蒸汽冷凝水循环回路，流入制盐工序冷凝成水，循环回到锅炉。烟气进入烟气换热通道，流经制盐工序和制水工序梯级换热后，排入大气层。所述制盐工序是第一级海水蒸发罐内，来自制热工序的蒸汽和烟气放出的热量使海水蒸发产生蒸汽，并析出固态盐。固态盐经排盐通道排出。第一级海水蒸发罐产生的蒸汽进入第二级海水蒸发罐冷凝成制盐废水。第二级海水蒸发罐产生的蒸汽进入制水工序。淡水流出通道末端连通淡水罐。真空泵在淡水罐罐顶连通全部海水蒸发罐构成减压蒸馏系统。所述制水工序是第三级海水蒸发罐内，来自第二级海水蒸发罐的蒸汽冷凝成淡水，淡水进入淡水流出通道。来自第二级海水蒸发罐的蒸汽、烟气放出的热量使海水蒸发产生蒸汽，本级产生的蒸汽进入第四级海水蒸发罐冷凝成淡水。以后各级海水蒸发罐都是将上一级海水蒸发罐产生的蒸汽冷凝成淡水。淡水进入淡水流出通道，制水工序所有海水蒸发罐产生的淡水都进入淡水罐。所述淡水罐、真空泵配置相同的两组。两组淡水罐、真空泵并联。两组淡水罐、真空泵轮流切换使用，减压蒸馏系统连续运行。

本发明的优点在于：一是理论上讲，热量只有随盐和淡水排出装置的两条途径，热量利用率达到理论极限；二是在制盐工序回收制盐废水，取消现有工艺必需的制盐废水换热通道、制盐废水回收通道、制盐废水罐，节省了设备制造成本和运行费用；三是工艺流程更合理，能完全回收利用制盐废水及其所含热量，相应提高了淡水产量；四是按照此工艺制盐废水直接进入第二级海水蒸发罐，稀释第二级海水蒸发罐内海水浓度，能提高淡水质量。

附图说明

下面结合附图与实施例对本发明作进一步说明：

图1是本发明工艺流程图；

图2是本发明工艺应用实例图。

图1中，竖框是工艺流程各工序，是固定不动的；横框是各种物料，要沿着箭头所指方向，在各条物流通道中流动。

图2中，1、蒸汽冷凝水循环回路，2、烟气换热通道，3、海水流入通道，4、淡水流出通道，5、真空泵，6、淡水罐，7、排盐通道。回路和通道由同一个数字标注两次或一次。

具体实施方式

实施例是一套以油气为燃料具有7级海水蒸发罐的海水淡化装置。如图2所示。制热工序的锅炉采用中国发明专利201510379482.0所述的燃油燃气锅炉。制盐工序包含第一级和第二级的2级海水蒸发罐。制水工序包含第三级到第七级的5级海水蒸发罐。制盐废水回收工序是第二级海水蒸发罐的冷凝器底部连通第二级海水蒸发罐。制盐废水回收通道简化。蒸汽冷凝水循环回路1从锅炉蒸汽出口，经第一级海水蒸发罐冷凝器回到锅炉进水口。烟气换热通道2进口接通锅炉烟气出口，穿过7级海水蒸发罐连通大气。海水流入通道3进口在第七级海水蒸发罐上，逐级连通上一级海水蒸发罐，直到连通第一级海水蒸发罐。淡水流出通道4进口连通第三级海水蒸发罐冷凝器出口，连通后4级海水蒸发罐冷凝器并接通淡水罐6。排盐通道7进口在第一级海水蒸发罐底。真空泵5在淡水罐6罐顶连通淡水罐6。真空泵5、淡水罐6配置相同的两组。两组真空泵5、淡水罐6并联。

本实施例的工作过程是：接通海水供水管，海水通过海水流入通道3进入装置。达到规定水位，锅炉点火运行。锅炉蒸汽进入蒸汽冷凝水循环回路1，在第一级海水蒸发罐冷凝器换热冷凝成水，回到锅炉进水口。锅炉烟气进入烟气换热通道2，在7级海水蒸发罐内梯级换热后排入大气。第一级海水蒸发罐内海水吸收热量蒸发，所产生的蒸汽进入第二级海水蒸发罐冷凝器换热冷凝成制盐废水。制盐废水经第二级海水蒸发罐冷凝器底部进入第二级海水蒸发罐内。第二级海水蒸发罐内海水吸收热量蒸发，所产生的蒸汽进入第三级海水蒸发罐冷凝器换热冷凝成淡水。淡水进入淡水流出通道4后流入淡水罐6。第三级到第七级海水蒸发罐的工作过程完全一样，所产生的淡水都流入淡水罐6。第一级海水蒸发罐温度达到规定温度，启动一台真空泵5，装置进入减压蒸馏状态。制盐废水进入第二级海水蒸发罐后，有部分进入第一级海水蒸发罐，有部分蒸发后进入第三级海水蒸发罐冷凝器，全部回收利用。随着淡水不断产出，不断补充海水到规定水位。淡水罐6的水位达到规定水位，启动另一台真空泵5，将另一组淡水罐6减压到装置压力。然后两组切换。切换下来的淡水罐6内的淡水转运到用户。转空的淡水罐6等待替换正在运行的淡水罐6。如此反复轮流切换，装置保持稳定的减压蒸馏状态。固态盐在第一级海水蒸发罐底不断沉积。固态盐达到一定量后，从排盐通道7排出固态盐。各条物流通道中，物料沿着图1中的箭头所指方向流动。