一種帶蒸汽再熱的熱力蒸汽壓縮蒸發脫鹽系統的製作方法

2023-11-07 07:43:07

專利名稱：一種帶蒸汽再熱的熱力蒸汽壓縮蒸發脫鹽系統的製作方法
技術領域：
一種帶蒸汽再熱的熱力蒸汽壓縮蒸發脫鹽系統，主要用於海水、苦鹹水和含鹽汙水的淡化。通過一定方式的改進，可顯著降低熱力蒸汽壓縮蒸發海水淡化系統的能耗。
背景技術：
熱力蒸汽壓縮(thermal vapor compress TVC)是用高壓蒸汽在熱力壓縮機(或稱為引射式壓縮器)中吸引二次蒸汽提高其溫度，然後將壓縮後的蒸汽再送回到蒸發室內繼續加熱料液，反覆利用蒸汽潛熱的海水淡化方法。熱力蒸汽壓縮蒸發海水淡化方法由於低壓蒸汽的潛熱得到了反覆的利用，因而具有能耗低，等效造水比高的優點，在諸多海水淡化方法中具有明顯的技術優勢。


圖1為熱力蒸汽壓縮蒸發海水淡化系統圖，現以
圖1為例說明TVC海水淡化系統的工作流程質量流量為m,，溫度為f,，含鹽量為、的待處理原料海水11進入凝汽器10中被來自於降膜蒸發器1的蒸汽9 (質量流量為ms。，溫度為fb，含鹽量為0)預熱到溫度為ff。 預熱後的原料海水一部分15 (質量流量為mf，溫度為ff，含鹽量為sf)進入降膜蒸發器1，另一部分13 (質量流量為mf。，溫度為ff，含鹽量為sf)作為冷卻水排出。進入降膜蒸發器1中的原料海水15被蒸汽2 (質量流量為ms+mp，溫度為fv，含鹽量為0)加熱部分蒸發，加熱蒸汽 2 (質量流量為ms+mp，溫度為fv，含鹽量為0)的一部分被海水冷凝為質量流量為md，溫度為 fd，含鹽量為0的淡水8，降膜蒸發器1中原料海水15蒸發產生的蒸汽和加熱蒸汽2中未被冷凝的部分蒸汽一起排出降膜蒸發器，此部分蒸汽7 (質量流量為。，溫度為fb，含鹽量為 0)分為兩部分，一部分5 (質量流量為ms，溫度為fb，含鹽量為0)被卷吸進入熱力壓縮機3 壓縮，另一部分9 (質量流量為ms。，溫度為fb，含鹽量為0)進入凝汽器10中預熱原料海水。 質量流量為mp，溫度為fp，壓力為Pg的高壓蒸汽4將來自降膜蒸發器1的低壓蒸汽5 (質量流量為ms，溫度為fb，含鹽量為0)卷吸進入熱力壓縮機3並壓縮為高溫飽和蒸汽2 (質量流量為ms+mp，溫度為fv，含鹽量為0)進入降膜蒸發器1作為加熱介質。熱力壓縮機(或稱為引射式壓縮器)是TVC海水淡化系統中的關鍵設備，其工作性能的優劣是影響TVC海水淡化系統能耗的重要因素。圖2為熱力壓縮機的結構簡圖。熱力壓縮機的工作性能以每千克工作蒸汽所引射的流體質量來表示，稱為引射係數，
=被弓 工量工量(1 )。在熱力壓縮機完全合理設計條件下，如圖i所示，按工作蒸汽的質量流量
照熱力壓縮機3的能量平衡方程，mphv,p+mshv,s= (mp+ms)hv,c(2)並利用引射係數的定義式 ⑴得" = i = Ith U。(3)，其中hv,p為工作蒸汽4的比焓，J/kg，hv, s為卷吸蒸汽5
謂 ρ"v，c 打V,S
的比焓，J/kg, hv,c為熱力壓縮機出口混合蒸汽2的比焓，J/kg, nth為熱力壓縮機3的熱力學完善度，理想情況下nth為1。現有熱力蒸汽壓縮蒸發(TVC)海水淡化系統中，卷吸蒸汽5進入熱力壓縮機3之前溫度fb和比焓hv,s較低，不利於熱力壓縮機3引射係數的提高及系統能耗的降低，本實用
3新型旨在提高進入熱力壓縮機3的卷吸蒸汽5的溫度和比焓，以改善熱力壓縮機3的工作性能，提高其引射係數，降低系統能耗。

實用新型內容為達到提高熱力壓縮機3的引射係數，降低熱力蒸汽壓縮蒸發(TVC)海水淡化系統能耗的目的，本實用新型擬採取如下技術方案在熱力蒸汽壓縮蒸發(TVC)海水淡化系統中，該系統依次包括降膜蒸發器，熱力壓縮機，流量分配器和凝汽器；其特徵在於在熱力壓縮機和流量分配器之間設置對卷吸蒸汽進行再熱的加熱裝置。對卷吸蒸汽5進行再熱以提高其溫度和比焓，從而提高熱力壓縮機3的引射係數，降低系統的能耗。所述的對卷吸蒸汽進行再熱的加熱裝置用太陽能集熱系統，熱泵系統，工業廢水、 廢氣廢熱回收系統，或者火電廠、化工廠低品位蒸汽熱量回收系統及工作主蒸汽抽氣再熱系統等一切可以將卷吸蒸汽加熱到預定溫度的系統和裝置。應用所述系統的方法，其特徵在於在由降膜蒸發器蒸發得到的卷吸蒸汽進入熱力壓縮機之前設置加熱裝置對卷吸蒸汽進行再熱以提高其溫度和比焓，且再熱溫度不超過 70°C。從而提高熱力壓縮機的引射係數，減少熱力壓縮機的工作蒸汽耗量，降低熱力蒸汽壓縮蒸發海水淡化系統的能耗，提高系統的性能比。卷吸蒸汽加熱後的溫度理論上可以在很寬的範圍內變化，但不難理解它至多接近熱力壓縮機蒸汽的出口溫度(也即第一效降膜蒸發器的蒸發溫度)，而且越接近這一溫度越好。當然，這一溫度的具體數值主要由兩個方面的因素確定，一個是可用於加熱再熱蒸汽的熱源溫度(例如，如果用太陽能作為輔助加熱熱源，則在現階段現實的加熱溫度不宜超過60°C ；而如果用煙氣等高溫餘熱，則這一溫度可以高一些)，另一個是TVC系統的工作溫度的高低，工作溫度高時，再熱溫度也可以高一些本實用新型的技術方案示意圖如圖3所示。現以圖3為例並結合前述背景技術的
介紹闡述本實用新型的原理如式
權利要求1.一種帶蒸汽再熱的熱力蒸汽壓縮蒸發海水淡化系統，該系統依次包括降膜蒸發器， 熱力壓縮機，流量分配器和凝汽器；其特徵在於在熱力壓縮機和流量分配器之間設置對卷吸蒸汽進行再熱的加熱裝置.
2.根據權利要求1所述的系統，其特徵在於所述的對卷吸蒸汽進行再熱的加熱裝置用太陽能集熱系統，熱泵系統，工業廢水、廢氣廢熱回收系統，或者火電廠、化工廠低品位蒸汽熱量回收系統及工作主蒸汽抽氣再熱系統。
專利摘要一種帶蒸汽再熱的熱力蒸汽壓縮蒸發脫鹽系統，該系統特徵是在卷吸蒸汽進入熱力壓縮機之前設置加熱裝置對卷吸蒸汽進行再熱以提高其溫度和比焓，從而提高熱力蒸汽壓縮蒸發海水淡化系統中的關鍵設備熱力壓縮機的引射係數，減少熱力壓縮機的工作蒸汽的耗量，降低系統能耗，提高系統性能比。本實用新型所涉及的加熱裝置的熱源來源廣泛，可以利用太陽能等可再生能源，也可以採用熱泵等先進供能技術提供的能量，或常規能量生產、轉換系統中產生的低品位能量，還可以應用工業廢氣、廢水等作為加熱熱源，回收了熱量，減少了環境熱汙染，節約了能量。
文檔編號C02F103/08GK202152286SQ201120275089
公開日2012年2月29日 申請日期2011年7月29日 優先權日2011年7月29日
發明者劉中良, 李豔霞, 韓冰 申請人:北京工業大學