一种海水淡化的系统及方法
【专利摘要】本发明提供了一种海水淡化的系统及方法，所述系统包括：蒸发器，用于对海水进行预热；第一换热器，用于利用高炉冲渣水对蒸发器预热后的所述海水进行二级加热；第二换热器，用于利用低压蒸汽对所述二级加热后的所述海水进行三级加热；其中，所述蒸发器利用所述三级加热后的所述海水产生的蒸汽作为热源与进入所述蒸发器中的所述海水进行换热生产产品水。如此，所述系统利用高炉冲渣水的余热以及少量低压蒸汽作为海水升温的热介质，充分利用了高炉炼铁中的炉渣余热资源，降低了海水淡化时的蒸汽成本，提高了经济效益。
【专利说明】
一种海水淡化的系统及方法
技术领域
[0001]本发明属于海水淡化的技术领域，尤其涉及一种海水淡化的系统及方法。
【背景技术】
[0002]随着世界经济发展和淡水资源日益匮乏，海水淡化技术越来越受到沿海国家的普遍重视，已成为解决淡水资源不足的一个重要途径。
[0003]但在海水淡化过程中，高额的成本成为制约海水淡化行业发展的瓶颈，而热源成本又占到总成本的60%，因此，怎样降低热源成本是目前海水淡化行业面临的主要问题。
[0004]基于此，本发明提供一种海水淡化系统及方法，以降低海水淡化成本，提高经济效益。
【发明内容】
[0005]针对现有技术存在的问题，本发明实施例提供了一种海水淡化的系统及方法，用以解决现有技术中的海水淡化成本高，经济效益低的技术问题。
[0006]本发明提供一种海水淡化的系统，所述系统包括:
[0007]蒸发器，用于对海水进行预热；
[0008]第一换热器，用于利用高炉冲渣水对预热后的所述海水进行二级加热；
[0009]第二换热器，用于利用低压蒸汽对所述二级加热后的所述海水进行三级加热；其中，
[0010]所述蒸发器利用所述三级加热后的所述海水产生的蒸汽作为热源与进入所述蒸发器中的所述海水进行换热生产产品水。
[0011]上述方案中，所述蒸发器利用所述三级加热后的所述海水作为热源与进入所述蒸发器中的所述海水进行换热生产产品水和浓盐水具体包括:
[0012]所述蒸发器对所述三级加热后的所述海水进行蒸馏，产生蒸汽;利用所述蒸汽与所述海水进行换热、冷凝后形成所述产品水。
[0013]上述方案中，所述低压蒸汽的压力为4?6bar。
[0014]上述方案中，所述产品水中的含盐量不大于5mg/L。
[0015]上述方案中，所述蒸发器对所述海水进行预热后，所述海水的温度为60?80°C。
[0016]上述方案中，利用高炉冲渣水对预热后的所述海水进行二级加热后，所述海水的温度为85?95°C。
[0017]上述方案中，所述三级加热后的所述海水的温度为110?130°C。
[0018]上述方案中:抽真空装置，所述抽真空装置与所述蒸发器连接，用于对所述蒸发器进行抽真空。
[0019]上述方案中，所述系统还包括:增压调节装置，所述增压调节装置与所述第二换热器连接，用于对低压蒸汽的流量进行调节。
[0020]本发明还提供一种海水淡化的方法，所述方法包括:[0021 ]利用蒸发器对海水进行预热；
[0022]利用高炉冲渣水对预热后的所述海水进行二级加热；
[0023]利用低压蒸汽对所述二级加热后的所述海水进行三级加热;其中，
[0024]所述蒸发器利用所述三级加热后的所述海水作为热源与进入所述蒸发器中的所述海水进行换热生产产品水和浓盐水。
[0025]本发明提供了一种海水淡化的系统及方法，所述系统包括:蒸发器，用于对海水进行预热；第一换热器，用于利用高炉冲渣水对预热后的所述海水进行二级加热；第二换热器，用于利用低压蒸汽对所述二级加热后的所述海水进行三级加热；其中，所述蒸发器利用所述三级加热后的所述海水产生的蒸汽作为热源与进入所述蒸发器中的所述海水进行换热生产产品水。如此，所述系统利用高炉冲渣水以及少量低压蒸汽的余热作为海水升温的热介质，充分利用了高炉炼铁中的炉渣余热资源，降低了海水淡化时的蒸汽成本，提高了经济效益。
【附图说明】
[0026]图1为本发明实施例一提供的海水淡化系统的整体结构示意图；
[0027]图2为本发明实施例二提供的海水淡化的方法流程示意图。
【具体实施方式】
[0028]为了降低海水淡化成本，提高经济效益，本发明提供了一种海水淡化的系统及方法，所述系统包括:蒸发器，用于对海水进行预热;第一换热器，用于利用高炉冲渣水对预热后的所述海水进行二级加热；第二换热器，用于利用低压蒸汽对所述二级加热后的所述海水进行三级加热；其中，所述蒸发器利用所述三级加热后的所述海水产生的蒸汽作为热源与进入所述蒸发器中的所述海水进行换热生产产品水。
[0029]下面通过附图及具体实施例对本发明的技术方案做进一步的详细说明。
[0030]实施例一
[0031]为了可以更好地理解本实施例的方案，先介绍下本实施例的基本构思。为了可以降低海水淡化过程中的蒸汽成本，本实施例将高炉炼铁中的余热作为海水淡化过程中的热源对海水进行换热。具体地，因为高炉炼铁产生的炉渣温度约为1000°C。炉渣在冲渣箱内由冲渣栗提供的高速水流冷冲成水渣并粒化，这一过程中能够产生大量温度在95°C左右的低温热水。冲渣水在沉淀过滤后引入空冷塔，冷却后再次进行循环冲渣，但循环过程中冲渣蒸汽的热量没有得到有效利用，而是通过冷却塔将大量热量通过蒸发放散到大气中，既造成了能源的浪费，又对环境造成了热污染；因此，本实施例就是将冲渣水的热量作为本系统的热源，来对海水进行换热。
[0032]具体地，如图1所示，所述系统包括:蒸发器1、第一换热器2、第二换热器3;其中，
[0033]当对海水进行淡化时，将海水引入蒸发器I中，所述蒸发器I用于对海水进行预热。这里，因为高炉冲渣水的余热不能达到预设的海水最终的换热温度，因此需要先对海水进行预热。其中，所述蒸发器I对所述海水进行预热后，所述海水的温度可以达到60?80°C，优选地，为 65°C、70°C 或 80°C。
[0034]这里，所述第一换热器2与高炉冲渣池的底部通过两根管道(进水管道和出水管道)相连，当所述蒸发器I对海水进行预热后，预热后的海水进入第一换热器2，冲渣水通过进水管道也进入第一换热器2中，第一换热器2利用冲渣水与预热后的海水进行二级加热，当对海水进行二级加热后，所述海水的温度为85?95 °C，优选地，为89 0C、90 °C或91°C。其中，所述第一换热器2具体为水-水换热器。
[0035]这里，当冲渣水对预热后的海水进行二级加热后，通过出水管道流入冲渣池中。
[0036]当预热后的海水进行二级加热后，二级加热后的海水还需进入第二换热器3中利用低压蒸汽进行三级加热，继续升温至预设的温度，其中，所述三级加热后的所述海水的温度(即为预设的温度)为110?130 °C，优选地，为115 °C、120°C、或125 °C。其中，所述第二换热器3具体可以为汽-水换热器，所述低压蒸汽的压力为4?6bar，优选地，为4.5bar、5bar或5.5bar0
[0037]具体地，将所述低压蒸汽通过喷射器引入的方式引入第二换热器2中，对海水进行三级加热；当对海水进行三级加热后，低压蒸汽成为冷凝水，进入冷凝水管网中；而三级加热后的海水作为蒸发器I的热源，与进入蒸发器I所述海水进行换热生产产品水。其中，所述产品水中的含盐量不大于5mg/L。
[0038]这里，所述系统还包括:增压调节装置4，所述增压调节装置4与所述第二换热器3连接，以对所述低压蒸汽进行流量调节，确保第二换热器3出口的海水温度的稳定，进而确保所述蒸发器I以能稳定连续生产。其中，所述增压调节装置4具体可以包括调节阀。
[0039]具体地，当三级加热后的海水产生的蒸汽作为蒸发器I的热源进入所述蒸发器I后，由一效列管加热器进行闪蒸成为蒸汽，并与进入蒸发器I中的一效列管解热器的海水进行换热，蒸汽冷凝为第一产品水，未蒸发的海水为第一浓盐水。第一产品水会随着产品水管道栗出，第一浓盐水则通过一效列管加热器与二效列管加热器之间的挡水孔进入二效列管加热器中继续进行蒸发。
[0040]然后当一效列管加热器产出的一次蒸汽进入蒸发器2的二效列管加热器中，与进入蒸发器I中的二效列管加热器的海水进行换热，产出二次蒸汽、第二产品水及第二浓盐水;按照这样的原理，所述蒸发器I的各效列管加热器利用上一效列管加热器产出的蒸汽依次对海水进行换热，生产产品水及浓盐水。
[0041]其中，蒸发器I的列管加热器的个数根据产品水的需求量确定，一般可以包括十个左右。
[0042]这里，因各效列管加热器产出的蒸汽温度会逐渐降低，为了保证在温度逐渐降低的情况下依然可以与海水进行换热，对海水进行蒸发，所述系统还包括:抽真空装置5，所述抽真空装置5与蒸发器I的各效列管加热器连接，用于对各效列管加热器进行抽真空;所述抽真空装置具体可以包括:真空栗或蒸汽喷射器。其中，所述二效列管加热器中的真空度大于一效列管加热器中的真空度。
[0043]本实施例提供的海水淡化系统，可直接与高炉冲渣系统对接，利用高炉冲渣水的余热及少量低压蒸汽作为海水升温的热介质，充分利用了高炉炼铁中的炉渣余热资源，降低了海水淡化时的蒸汽成本，提高了经济效益;并且第二换热器3利用低压蒸汽对海水进行换热，系统依旧可以在高炉冲渣间歇时稳定生产，提高了生产效率;进一步地，节省了高炉冷却塔的投资，降低了高炉炼铁设备的投资成本。
[0044]实施例二
[0045]相应于实施例一，本实施例提供了一种海水淡化的方法，如图2所示，所述方法主要包括以下步骤:
[0046]步骤110，利用蒸发器对海水进行预热。
[0047]本步骤中，为了可以更好地理解本实施例的方案，先介绍下本实施例的基本构思。为了可以降低海水淡化过程中的蒸汽成本，本实施例将高炉炼铁中的余热作为海水淡化过程中的热源对海水进行换热。具体地，因为高炉炼铁产生的炉渣温度约为1000°C。炉渣在冲渣箱内由冲渣栗提供的高速水流冷冲成水渣并粒化，这一过程中能够产生大量温度在950C左右的低温热水。冲渣水在沉淀过滤后引入空冷塔，冷却后再次进行循环冲渣，但循环过程中冲渣蒸汽的热量没有得到有效利用，而是通过冷却塔将大量热量通过蒸发放散到大气中，既造成了能源的浪费，又对环境造成了热污染；因此，本实施例就是将冲渣水的热量作为本系统的热源，来对海水进行换热。
[0048]当对海水进行淡化时，将海水引入蒸发器中，所述蒸发器用于对海水进行预热。这里，因为高炉冲渣水的余热不能达到预设的海水最终的换热温度，因此需要先对海水进行预热。其中，所述蒸发器对所述海水进行预热后，所述海水的温度可以达到60?80°C，优选地，为65°C、70°C 或 80°C。
[0049]步骤111，利用高炉冲渣水对预热后的所述海水进行二级加热。
[0050]本步骤中，当所述蒸发器对所述海水进行预热后，还需利用高炉冲渣水对预热后的所述海水进行二级加热。
[0051]具体地，所述第一换热器与高炉冲渣池的底部通过两根管道(进水管道和出水管道)相连，当所述蒸发器对海水进行预热后，预热后的海水进入第一换热器，冲渣水通过进水管道也进入第一换热器中，第一换热器利用冲渣水与预热后的海水进行二级加热，当对海水进行二级加热后，所述海水的温度为85?95°C，优选地，为89 °C、90°C或91°C。其中，所述第一换热器具体为水-水换热器。
[0052]这里，当冲渣水对预热后的海水进行二级加热后，通过出水管道流入冲渣池中。
[0053]步骤112，利用低压蒸汽对所述二级加热后的所述海水进行三级加热。
[0054]本步骤中，当利用高炉冲渣水对预热后的所述海水进行二级加热后二级加热后的海水还需进入第二换热器中利用低压蒸汽进行三级加热，继续升温至预设的温度，其中，所述三级加热后的所述海水的温度(即为预设的温度)为110?130°C，优选地，为115°C、120°C、或125°C。其中，所述第二换热器具体可以为汽-水换热器，所述低压蒸汽的压力为4?6bar，优选地，为4.5bar、5bar 或 5.5bar。
[0055]具体地，将所述低压蒸汽通过喷射器引入的方式引入第二换热器中，对海水进行三级加热；当对海水进行三级加热后，低压蒸汽成为冷凝水，进入冷凝水管网中；而三级加热后的海水作为蒸发器的热源，与进入蒸发器所述海水进行换热生产产品水。其中，所述产品水中的含盐量不大于5mg/L。
[0056]这里，为了确保第二换热器出口的海水温度的稳定，进而确保所述蒸发器以能稳定连续生产，利用所述增压调节装置所述低压蒸汽进行流量调节。其中，所述增压调节装置具体可以包括调节阀。
[0057]步骤113，利用所述三级加热后的所述海水作为热源与进入所述蒸发器中的所述海水进行换热生产产品水和浓盐水。
[0058]本步骤中，当三级加热后的海水产生的蒸汽作为蒸发器的热源进入所述蒸发器后，由一效列管加热器进行闪蒸成为蒸汽，并与进入蒸发器中的一效列管解热器的海水进行换热，蒸汽冷凝为第一产品水，未蒸发的海水为第一浓盐水。第一产品水会随着产品水管道栗出，第一浓盐水则通过一效列管加热器与二效列管加热器之间的挡水孔进入二效列管加热器中继续进行蒸发。
[0059]然后当一效列管加热器产出的一次蒸汽进入蒸发器的二效列管加热器中时，与进入蒸发器中的二效列管加热器的海水进行换热，产出二次蒸汽、第二产品水及第二浓盐水；按照这样的原理，所述蒸发器的各效列管加热器利用上一效列管加热器产出的蒸汽依次对海水进行换热，生产产品水及浓盐水。
[0060]其中，蒸发器的列管加热器的个数根据产品水的需求量确定，一般可以包括十个左右。
[0061]这里，因各效列管加热器产出的蒸汽温度会逐渐降低，为了保证在温度逐渐降低的情况下依然可以与海水进行换热，对海水进行蒸发，本实施例还利用抽真空装置对各效列管加热器进行抽真空;所述抽真空装置具体可以包括:真空栗或蒸汽喷射器。其中，所述二效列管加热器中的真空度大于一效列管加热器中的真空度。
[0062]本实施例提供的海水淡化方法，利用高炉冲渣水的余热及少量的低压蒸汽作为海水升温的热介质，充分利用了高炉炼铁中的炉渣余热资源，降低了海水淡化时的蒸汽成本，提高了经济效益;并且第二换热器利用低压蒸汽对海水进行换热，系统依旧可以在高炉冲渣间歇时稳定生产，提高了生产效率;进一步地，节省了高炉冷却塔的投资，降低了高炉炼铁设备的投资成本。
[0063]实施例三
[0064]相应于实施例一及实施例二，本实施例中可以利用实施例一与实施例二获取出的浓盐水来制备海水杀菌剂，具体实现过程如下:
[0065]取Im3的浓盐水，在Im3的浓盐水中加入5?6kg碳酸钠，经反应、沉淀、过滤后获取第一溶液。其中，所述碳酸钠的具体重量可以包括:5.2kg、5.5kg或5.8kg。
[0066]具体地，在第一反应器中，加入Im3的浓盐水中和5?6kg碳酸钠后，两者进行反应，反应过后，获取第一反应溶液;利用第一沉降器将所述第一反应溶液进行沉降，获取第一溶液(即第一沉降器上层的溶液)；通过第一过滤膜过滤所述第一溶液。其中，所述第一过滤膜具体可以包括超滤膜等。
[0067]这里，经第一过滤膜过滤得到的超滤浓水也和沉降后获得的碳酸钙混浊液(即第一沉降器下层的溶液)一起依次进入第一过滤器和第一压滤机进行脱水，制备成为碳酸钙。
[0068]当获取到过滤后的第一溶液后，在所述第一溶液中加入3?3.5kg氢氧化钠，经反应、沉淀、过滤后获取第二溶液。其中，所述氢氧化钠的具体重量可以包括:3.2kg、3.3kg或3.4kgο
[0069]具体地，当获取到过滤后的第一溶液后，将第一溶液引入至第二反应器中，并在第一溶液中加入3?3.5kg氢氧化钠，两者进行反应后，获取第二反应溶液，利用第二沉降器将所述第二反应溶液进行沉降，获取第二溶液(即第二沉降器上层的溶液)；通过第二过滤膜过滤所述第二溶液。其中，所述第二过滤膜具体可以包括超滤膜等。所述第二溶液的硬度为20 ?30mg/L，优选地，为 21、/25S28mg/L。
[0070]这里，经第二过滤膜过滤得到的超滤浓水也会和沉降后获得的混浊液(即第二沉降器下层的溶液)一起依次进入第二过滤器和第二压滤机进行脱水，制备成为氢氧化镁。
[0071]当获取到第二溶液后，将所述第二溶液引入电解槽中，并同时在所述电解槽中加入浓度为33%的盐酸8?9kg，以调节所述第二溶液的PH值。其中，所述第二溶液的PH值为7?9，优选地，为7.5、8或8.5;所述盐酸的重量可以为8.2kg、8.5kg或8.8kg。
[0072]当所述第二溶液的PH值调节至7?9后，利用整流变压器向所述电解槽提供直流电源，以对所述第二溶液进行电解，生成次氯酸钠。
[0073]具体地，当电解槽通电之后，在阳极发生的化学反应如公式(I)所示:
[0074]2Cr^Cl2+2e (I)
[0075]在阴极发生的化学反应如公式(2)所示:
[0076]2Η20+2θ^Η2+0Η_ (2)
[0077]溶液发生的化学反应如公式(3)所示:
[0078]Cl2+H20^C10>Cr+2H+ (3)
[0079]由公式(5)生成的次氯酸根可以作为杀菌剂，抑制海水中的微生物生长。所述电解之后的第二溶液可以储存至储罐中。
[0080]本实施例中提供的利用浓盐水制备杀菌剂的方法，通过使用脱钙脱镁后的浓盐水进行电解制取次氯酸钠作为杀菌剂，利用浓盐水的高温度可以有效降低电耗;利用浓盐水的高含盐量(氯离子浓度较高)可以有效提高电解效率;并且，当浓盐水中的钙镁离子浓度降低时，可以有效降低电解槽中电极板结垢风险。如此，在海水淡化过程中，利用该杀菌剂消除海水中的微生物，保证入料海水的纯净度，并可以有效降低海水淡化成本，提高淡化效率。
[0081]以上所述，仅为本发明的较佳实施例而已，并非用于限定本发明的保护范围，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
【主权项】
1.一种海水淡化的系统，其特征在于，所述系统包括: 蒸发器，用于对海水进行预热； 第一换热器，用于利用高炉冲渣水对预热后的所述海水进行二级加热； 第二换热器，用于利用低压蒸汽对所述二级加热后的所述海水进行三级加热;其中， 所述蒸发器利用所述三级加热后的所述海水产生的蒸汽作为热源与进入所述蒸发器中的所述海水进行换热生产产品水。2.如权利要求1所述的系统，其特征在于，所述蒸发器利用所述三级加热后的所述海水作为热源与进入所述蒸发器中的所述海水进行换热生产产品水和浓盐水具体包括: 所述蒸发器对所述三级加热后的所述海水进行蒸馏，产生蒸汽;利用所述蒸汽与所述海水进行换热、冷凝后形成所述产品水。3.如权利要求1所述的系统，其特征在于，所述低压蒸汽的压力为4?6bar。4.如权利要求1所述的系统，其特征在于，所述产品水中的含盐量不大于5mg/L。5.如权利要求1所述的系统，其特征在于，所述蒸发器对所述海水进行预热后，所述海水的温度为60?80 °C。6.如权利要求1所述的系统，其特征在于，利用高炉冲渣水对预热后的所述海水进行二级加热后，所述海水的温度为85?95°C。7.如权利要求1所述的系统，其特征在于，所述三级加热后的所述海水的温度为110?130。。。8.如权利要求1所述的系统，其特征在于，所述系统还包括:抽真空装置，所述抽真空装置与所述蒸发器连接，用于对所述蒸发器进行抽真空。9.如权利要求1所述的系统，其特征在于，所述系统还包括:增压调节装置，所述增压调节装置与所述第二换热器连接，用于对低压蒸汽的流量进行调节。10.一种海水淡化的方法，其特征在于，所述方法包括: 利用蒸发器对海水进行预热； 利用高炉冲渣水对预热后的所述海水进行二级加热； 利用低压蒸汽对所述二级加热后的所述海水进行三级加热;其中， 所述蒸发器利用所述三级加热后的所述海水作为热源与进入所述蒸发器中的所述海水进行换热生产产品水和浓盐水。
【文档编号】C02F1/16GK106006803SQ201610451388
【公开日】2016年10月12日
【申请日】2016年6月21日
【发明人】张波, 吴礼云, 梁占林, 张达
【申请人】首钢京唐钢铁联合有限责任公司