一種海水淡化的系統及方法
【專利摘要】本發明提供了一種海水淡化的系統及方法，所述系統包括：蒸發器，用于對海水進行預熱；第一換熱器，用于利用高爐沖渣水對蒸發器預熱后的所述海水進行二級加熱；第二換熱器，用于利用低壓蒸汽對所述二級加熱后的所述海水進行三級加熱；其中，所述蒸發器利用所述三級加熱后的所述海水產生的蒸汽作為熱源與進入所述蒸發器中的所述海水進行換熱生產產品水。如此，所述系統利用高爐沖渣水的余熱以及少量低壓蒸汽作為海水升溫的熱介質，充分利用了高爐煉鐵中的爐渣余熱資源，降低了海水淡化時的蒸汽成本，提高了經濟效益。
【專利說明】
一種海水淡化的系統及方法
技術領域
[0001]本發明屬于海水淡化的技術領域，尤其涉及一種海水淡化的系統及方法。
【背景技術】
[0002]隨著世界經濟發展和淡水資源日益匱乏，海水淡化技術越來越受到沿海國家的普遍重視，已成為解決淡水資源不足的一個重要途徑。
[0003]但在海水淡化過程中，高額的成本成為制約海水淡化行業發展的瓶頸，而熱源成本又占到總成本的60%，因此，怎樣降低熱源成本是目前海水淡化行業面臨的主要問題。
[0004]基于此，本發明提供一種海水淡化系統及方法，以降低海水淡化成本，提高經濟效益。

【發明內容】

[0005]針對現有技術存在的問題，本發明實施例提供了一種海水淡化的系統及方法，用以解決現有技術中的海水淡化成本高，經濟效益低的技術問題。
[0006]本發明提供一種海水淡化的系統，所述系統包括:
[0007]蒸發器，用于對海水進行預熱；
[0008]第一換熱器，用于利用高爐沖渣水對預熱后的所述海水進行二級加熱；
[0009]第二換熱器，用于利用低壓蒸汽對所述二級加熱后的所述海水進行三級加熱；其中，
[0010]所述蒸發器利用所述三級加熱后的所述海水產生的蒸汽作為熱源與進入所述蒸發器中的所述海水進行換熱生產產品水。
[0011]上述方案中，所述蒸發器利用所述三級加熱后的所述海水作為熱源與進入所述蒸發器中的所述海水進行換熱生產產品水和濃鹽水具體包括:
[0012]所述蒸發器對所述三級加熱后的所述海水進行蒸餾，產生蒸汽;利用所述蒸汽與所述海水進行換熱、冷凝后形成所述產品水。
[0013]上述方案中，所述低壓蒸汽的壓力為4?6bar。
[0014]上述方案中，所述產品水中的含鹽量不大于5mg/L。
[0015]上述方案中，所述蒸發器對所述海水進行預熱后，所述海水的溫度為60?80°C。
[0016]上述方案中，利用高爐沖渣水對預熱后的所述海水進行二級加熱后，所述海水的溫度為85?95°C。
[0017]上述方案中，所述三級加熱后的所述海水的溫度為110?130°C。
[0018]上述方案中:抽真空裝置，所述抽真空裝置與所述蒸發器連接，用于對所述蒸發器進行抽真空。
[0019]上述方案中，所述系統還包括:增壓調節裝置，所述增壓調節裝置與所述第二換熱器連接，用于對低壓蒸汽的流量進行調節。
[0020]本發明還提供一種海水淡化的方法，所述方法包括:[0021 ]利用蒸發器對海水進行預熱；
[0022]利用高爐沖渣水對預熱后的所述海水進行二級加熱；
[0023]利用低壓蒸汽對所述二級加熱后的所述海水進行三級加熱;其中，
[0024]所述蒸發器利用所述三級加熱后的所述海水作為熱源與進入所述蒸發器中的所述海水進行換熱生產產品水和濃鹽水。
[0025]本發明提供了一種海水淡化的系統及方法，所述系統包括:蒸發器，用于對海水進行預熱；第一換熱器，用于利用高爐沖渣水對預熱后的所述海水進行二級加熱；第二換熱器，用于利用低壓蒸汽對所述二級加熱后的所述海水進行三級加熱；其中，所述蒸發器利用所述三級加熱后的所述海水產生的蒸汽作為熱源與進入所述蒸發器中的所述海水進行換熱生產產品水。如此，所述系統利用高爐沖渣水以及少量低壓蒸汽的余熱作為海水升溫的熱介質，充分利用了高爐煉鐵中的爐渣余熱資源，降低了海水淡化時的蒸汽成本，提高了經濟效益。
【附圖說明】
[0026]圖1為本發明實施例一提供的海水淡化系統的整體結構示意圖；
[0027]圖2為本發明實施例二提供的海水淡化的方法流程示意圖。
【具體實施方式】
[0028]為了降低海水淡化成本，提高經濟效益，本發明提供了一種海水淡化的系統及方法，所述系統包括:蒸發器，用于對海水進行預熱;第一換熱器，用于利用高爐沖渣水對預熱后的所述海水進行二級加熱；第二換熱器，用于利用低壓蒸汽對所述二級加熱后的所述海水進行三級加熱；其中，所述蒸發器利用所述三級加熱后的所述海水產生的蒸汽作為熱源與進入所述蒸發器中的所述海水進行換熱生產產品水。
[0029]下面通過附圖及具體實施例對本發明的技術方案做進一步的詳細說明。
[0030]實施例一
[0031]為了可以更好地理解本實施例的方案，先介紹下本實施例的基本構思。為了可以降低海水淡化過程中的蒸汽成本，本實施例將高爐煉鐵中的余熱作為海水淡化過程中的熱源對海水進行換熱。具體地，因為高爐煉鐵產生的爐渣溫度約為1000°C。爐渣在沖渣箱內由沖渣栗提供的高速水流冷沖成水渣并粒化，這一過程中能夠產生大量溫度在95°C左右的低溫熱水。沖渣水在沉淀過濾后引入空冷塔，冷卻后再次進行循環沖渣，但循環過程中沖渣蒸汽的熱量沒有得到有效利用，而是通過冷卻塔將大量熱量通過蒸發放散到大氣中，既造成了能源的浪費，又對環境造成了熱污染；因此，本實施例就是將沖渣水的熱量作為本系統的熱源，來對海水進行換熱。
[0032]具體地，如圖1所示，所述系統包括:蒸發器1、第一換熱器2、第二換熱器3;其中，
[0033]當對海水進行淡化時，將海水引入蒸發器I中，所述蒸發器I用于對海水進行預熱。這里，因為高爐沖渣水的余熱不能達到預設的海水最終的換熱溫度，因此需要先對海水進行預熱。其中，所述蒸發器I對所述海水進行預熱后，所述海水的溫度可以達到60?80°C，優選地，為 65°C、70°C 或 80°C。
[0034]這里，所述第一換熱器2與高爐沖渣池的底部通過兩根管道(進水管道和出水管道)相連，當所述蒸發器I對海水進行預熱后，預熱后的海水進入第一換熱器2，沖渣水通過進水管道也進入第一換熱器2中，第一換熱器2利用沖渣水與預熱后的海水進行二級加熱，當對海水進行二級加熱后，所述海水的溫度為85?95 °C，優選地，為89 0C、90 °C或91°C。其中，所述第一換熱器2具體為水-水換熱器。
[0035]這里，當沖渣水對預熱后的海水進行二級加熱后，通過出水管道流入沖渣池中。
[0036]當預熱后的海水進行二級加熱后，二級加熱后的海水還需進入第二換熱器3中利用低壓蒸汽進行三級加熱，繼續升溫至預設的溫度，其中，所述三級加熱后的所述海水的溫度(即為預設的溫度)為110?130 °C，優選地，為115 °C、120°C、或125 °C。其中，所述第二換熱器3具體可以為汽-水換熱器，所述低壓蒸汽的壓力為4?6bar，優選地，為4.5bar、5bar或5.5bar0
[0037]具體地，將所述低壓蒸汽通過噴射器引入的方式引入第二換熱器2中，對海水進行三級加熱；當對海水進行三級加熱后，低壓蒸汽成為冷凝水，進入冷凝水管網中；而三級加熱后的海水作為蒸發器I的熱源，與進入蒸發器I所述海水進行換熱生產產品水。其中，所述產品水中的含鹽量不大于5mg/L。
[0038]這里，所述系統還包括:增壓調節裝置4，所述增壓調節裝置4與所述第二換熱器3連接，以對所述低壓蒸汽進行流量調節，確保第二換熱器3出口的海水溫度的穩定，進而確保所述蒸發器I以能穩定連續生產。其中，所述增壓調節裝置4具體可以包括調節閥。
[0039]具體地，當三級加熱后的海水產生的蒸汽作為蒸發器I的熱源進入所述蒸發器I后，由一效列管加熱器進行閃蒸成為蒸汽，并與進入蒸發器I中的一效列管解熱器的海水進行換熱，蒸汽冷凝為第一產品水，未蒸發的海水為第一濃鹽水。第一產品水會隨著產品水管道栗出，第一濃鹽水則通過一效列管加熱器與二效列管加熱器之間的擋水孔進入二效列管加熱器中繼續進行蒸發。
[0040]然后當一效列管加熱器產出的一次蒸汽進入蒸發器2的二效列管加熱器中，與進入蒸發器I中的二效列管加熱器的海水進行換熱，產出二次蒸汽、第二產品水及第二濃鹽水;按照這樣的原理，所述蒸發器I的各效列管加熱器利用上一效列管加熱器產出的蒸汽依次對海水進行換熱，生產產品水及濃鹽水。
[0041]其中，蒸發器I的列管加熱器的個數根據產品水的需求量確定，一般可以包括十個左右。
[0042]這里，因各效列管加熱器產出的蒸汽溫度會逐漸降低，為了保證在溫度逐漸降低的情況下依然可以與海水進行換熱，對海水進行蒸發，所述系統還包括:抽真空裝置5，所述抽真空裝置5與蒸發器I的各效列管加熱器連接，用于對各效列管加熱器進行抽真空;所述抽真空裝置具體可以包括:真空栗或蒸汽噴射器。其中，所述二效列管加熱器中的真空度大于一效列管加熱器中的真空度。
[0043]本實施例提供的海水淡化系統，可直接與高爐沖渣系統對接，利用高爐沖渣水的余熱及少量低壓蒸汽作為海水升溫的熱介質，充分利用了高爐煉鐵中的爐渣余熱資源，降低了海水淡化時的蒸汽成本，提高了經濟效益;并且第二換熱器3利用低壓蒸汽對海水進行換熱，系統依舊可以在高爐沖渣間歇時穩定生產，提高了生產效率;進一步地，節省了高爐冷卻塔的投資，降低了高爐煉鐵設備的投資成本。
[0044]實施例二
[0045]相應于實施例一，本實施例提供了一種海水淡化的方法，如圖2所示，所述方法主要包括以下步驟:
[0046]步驟110，利用蒸發器對海水進行預熱。
[0047]本步驟中，為了可以更好地理解本實施例的方案，先介紹下本實施例的基本構思。為了可以降低海水淡化過程中的蒸汽成本，本實施例將高爐煉鐵中的余熱作為海水淡化過程中的熱源對海水進行換熱。具體地，因為高爐煉鐵產生的爐渣溫度約為1000°C。爐渣在沖渣箱內由沖渣栗提供的高速水流冷沖成水渣并粒化，這一過程中能夠產生大量溫度在950C左右的低溫熱水。沖渣水在沉淀過濾后引入空冷塔，冷卻后再次進行循環沖渣，但循環過程中沖渣蒸汽的熱量沒有得到有效利用，而是通過冷卻塔將大量熱量通過蒸發放散到大氣中，既造成了能源的浪費，又對環境造成了熱污染；因此，本實施例就是將沖渣水的熱量作為本系統的熱源，來對海水進行換熱。
[0048]當對海水進行淡化時，將海水引入蒸發器中，所述蒸發器用于對海水進行預熱。這里，因為高爐沖渣水的余熱不能達到預設的海水最終的換熱溫度，因此需要先對海水進行預熱。其中，所述蒸發器對所述海水進行預熱后，所述海水的溫度可以達到60?80°C，優選地，為65°C、70°C 或 80°C。
[0049]步驟111，利用高爐沖渣水對預熱后的所述海水進行二級加熱。
[0050]本步驟中，當所述蒸發器對所述海水進行預熱后，還需利用高爐沖渣水對預熱后的所述海水進行二級加熱。
[0051]具體地，所述第一換熱器與高爐沖渣池的底部通過兩根管道(進水管道和出水管道)相連，當所述蒸發器對海水進行預熱后，預熱后的海水進入第一換熱器，沖渣水通過進水管道也進入第一換熱器中，第一換熱器利用沖渣水與預熱后的海水進行二級加熱，當對海水進行二級加熱后，所述海水的溫度為85?95°C，優選地，為89 °C、90°C或91°C。其中，所述第一換熱器具體為水-水換熱器。
[0052]這里，當沖渣水對預熱后的海水進行二級加熱后，通過出水管道流入沖渣池中。
[0053]步驟112，利用低壓蒸汽對所述二級加熱后的所述海水進行三級加熱。
[0054]本步驟中，當利用高爐沖渣水對預熱后的所述海水進行二級加熱后二級加熱后的海水還需進入第二換熱器中利用低壓蒸汽進行三級加熱，繼續升溫至預設的溫度，其中，所述三級加熱后的所述海水的溫度(即為預設的溫度)為110?130°C，優選地，為115°C、120°C、或125°C。其中，所述第二換熱器具體可以為汽-水換熱器，所述低壓蒸汽的壓力為4?6bar，優選地，為4.5bar、5bar 或 5.5bar。
[0055]具體地，將所述低壓蒸汽通過噴射器引入的方式引入第二換熱器中，對海水進行三級加熱；當對海水進行三級加熱后，低壓蒸汽成為冷凝水，進入冷凝水管網中；而三級加熱后的海水作為蒸發器的熱源，與進入蒸發器所述海水進行換熱生產產品水。其中，所述產品水中的含鹽量不大于5mg/L。
[0056]這里，為了確保第二換熱器出口的海水溫度的穩定，進而確保所述蒸發器以能穩定連續生產，利用所述增壓調節裝置所述低壓蒸汽進行流量調節。其中，所述增壓調節裝置具體可以包括調節閥。
[0057]步驟113，利用所述三級加熱后的所述海水作為熱源與進入所述蒸發器中的所述海水進行換熱生產產品水和濃鹽水。
[0058]本步驟中，當三級加熱后的海水產生的蒸汽作為蒸發器的熱源進入所述蒸發器后，由一效列管加熱器進行閃蒸成為蒸汽，并與進入蒸發器中的一效列管解熱器的海水進行換熱，蒸汽冷凝為第一產品水，未蒸發的海水為第一濃鹽水。第一產品水會隨著產品水管道栗出，第一濃鹽水則通過一效列管加熱器與二效列管加熱器之間的擋水孔進入二效列管加熱器中繼續進行蒸發。
[0059]然后當一效列管加熱器產出的一次蒸汽進入蒸發器的二效列管加熱器中時，與進入蒸發器中的二效列管加熱器的海水進行換熱，產出二次蒸汽、第二產品水及第二濃鹽水；按照這樣的原理，所述蒸發器的各效列管加熱器利用上一效列管加熱器產出的蒸汽依次對海水進行換熱，生產產品水及濃鹽水。
[0060]其中，蒸發器的列管加熱器的個數根據產品水的需求量確定，一般可以包括十個左右。
[0061]這里，因各效列管加熱器產出的蒸汽溫度會逐漸降低，為了保證在溫度逐漸降低的情況下依然可以與海水進行換熱，對海水進行蒸發，本實施例還利用抽真空裝置對各效列管加熱器進行抽真空;所述抽真空裝置具體可以包括:真空栗或蒸汽噴射器。其中，所述二效列管加熱器中的真空度大于一效列管加熱器中的真空度。
[0062]本實施例提供的海水淡化方法，利用高爐沖渣水的余熱及少量的低壓蒸汽作為海水升溫的熱介質，充分利用了高爐煉鐵中的爐渣余熱資源，降低了海水淡化時的蒸汽成本，提高了經濟效益;并且第二換熱器利用低壓蒸汽對海水進行換熱，系統依舊可以在高爐沖渣間歇時穩定生產，提高了生產效率;進一步地，節省了高爐冷卻塔的投資，降低了高爐煉鐵設備的投資成本。
[0063]實施例三
[0064]相應于實施例一及實施例二，本實施例中可以利用實施例一與實施例二獲取出的濃鹽水來制備海水殺菌劑，具體實現過程如下:
[0065]取Im3的濃鹽水，在Im3的濃鹽水中加入5?6kg碳酸鈉，經反應、沉淀、過濾后獲取第一溶液。其中，所述碳酸鈉的具體重量可以包括:5.2kg、5.5kg或5.8kg。
[0066]具體地，在第一反應器中，加入Im3的濃鹽水中和5?6kg碳酸鈉后，兩者進行反應，反應過后，獲取第一反應溶液;利用第一沉降器將所述第一反應溶液進行沉降，獲取第一溶液(即第一沉降器上層的溶液)；通過第一過濾膜過濾所述第一溶液。其中，所述第一過濾膜具體可以包括超濾膜等。
[0067]這里，經第一過濾膜過濾得到的超濾濃水也和沉降后獲得的碳酸鈣混濁液(即第一沉降器下層的溶液)一起依次進入第一過濾器和第一壓濾機進行脫水，制備成為碳酸鈣。
[0068]當獲取到過濾后的第一溶液后，在所述第一溶液中加入3?3.5kg氫氧化鈉，經反應、沉淀、過濾后獲取第二溶液。其中，所述氫氧化鈉的具體重量可以包括:3.2kg、3.3kg或3.4kgο
[0069]具體地，當獲取到過濾后的第一溶液后，將第一溶液引入至第二反應器中，并在第一溶液中加入3?3.5kg氫氧化鈉，兩者進行反應后，獲取第二反應溶液，利用第二沉降器將所述第二反應溶液進行沉降，獲取第二溶液(即第二沉降器上層的溶液)；通過第二過濾膜過濾所述第二溶液。其中，所述第二過濾膜具體可以包括超濾膜等。所述第二溶液的硬度為20 ?30mg/L，優選地，為 21、/25S28mg/L。
[0070]這里，經第二過濾膜過濾得到的超濾濃水也會和沉降后獲得的混濁液(即第二沉降器下層的溶液)一起依次進入第二過濾器和第二壓濾機進行脫水，制備成為氫氧化鎂。
[0071]當獲取到第二溶液后，將所述第二溶液引入電解槽中，并同時在所述電解槽中加入濃度為33%的鹽酸8?9kg，以調節所述第二溶液的PH值。其中，所述第二溶液的PH值為7?9，優選地，為7.5、8或8.5;所述鹽酸的重量可以為8.2kg、8.5kg或8.8kg。
[0072]當所述第二溶液的PH值調節至7?9后，利用整流變壓器向所述電解槽提供直流電源，以對所述第二溶液進行電解，生成次氯酸鈉。
[0073]具體地，當電解槽通電之后，在陽極發生的化學反應如公式(I)所示:
[0074]2Cr^Cl2+2e (I)
[0075]在陰極發生的化學反應如公式(2)所示:
[0076]2Η20+2θ^Η2+0Η_ (2)
[0077]溶液發生的化學反應如公式(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為殺菌劑，抑制海水中的微生物生長。所述電解之后的第二溶液可以儲存至儲罐中。
[0080]本實施例中提供的利用濃鹽水制備殺菌劑的方法，通過使用脫鈣脫鎂后的濃鹽水進行電解制取次氯酸鈉作為殺菌劑，利用濃鹽水的高溫度可以有效降低電耗;利用濃鹽水的高含鹽量(氯離子濃度較高)可以有效提高電解效率;并且，當濃鹽水中的鈣鎂離子濃度降低時，可以有效降低電解槽中電極板結垢風險。如此，在海水淡化過程中，利用該殺菌劑消除海水中的微生物，保證入料海水的純凈度，并可以有效降低海水淡化成本，提高淡化效率。
[0081]以上所述，僅為本發明的較佳實施例而已，并非用于限定本發明的保護范圍，凡在本發明的精神和原則之內所作的任何修改、等同替換和改進等，均應包含在本發明的保護范圍之內。
【主權項】
1.一種海水淡化的系統，其特征在于，所述系統包括: 蒸發器，用于對海水進行預熱； 第一換熱器，用于利用高爐沖渣水對預熱后的所述海水進行二級加熱； 第二換熱器，用于利用低壓蒸汽對所述二級加熱后的所述海水進行三級加熱;其中， 所述蒸發器利用所述三級加熱后的所述海水產生的蒸汽作為熱源與進入所述蒸發器中的所述海水進行換熱生產產品水。2.如權利要求1所述的系統，其特征在于，所述蒸發器利用所述三級加熱后的所述海水作為熱源與進入所述蒸發器中的所述海水進行換熱生產產品水和濃鹽水具體包括: 所述蒸發器對所述三級加熱后的所述海水進行蒸餾，產生蒸汽;利用所述蒸汽與所述海水進行換熱、冷凝后形成所述產品水。3.如權利要求1所述的系統，其特征在于，所述低壓蒸汽的壓力為4?6bar。4.如權利要求1所述的系統，其特征在于，所述產品水中的含鹽量不大于5mg/L。5.如權利要求1所述的系統，其特征在于，所述蒸發器對所述海水進行預熱后，所述海水的溫度為60?80 °C。6.如權利要求1所述的系統，其特征在于，利用高爐沖渣水對預熱后的所述海水進行二級加熱后，所述海水的溫度為85?95°C。7.如權利要求1所述的系統，其特征在于，所述三級加熱后的所述海水的溫度為110?130。。。8.如權利要求1所述的系統，其特征在于，所述系統還包括:抽真空裝置，所述抽真空裝置與所述蒸發器連接，用于對所述蒸發器進行抽真空。9.如權利要求1所述的系統，其特征在于，所述系統還包括:增壓調節裝置，所述增壓調節裝置與所述第二換熱器連接，用于對低壓蒸汽的流量進行調節。10.一種海水淡化的方法，其特征在于，所述方法包括: 利用蒸發器對海水進行預熱； 利用高爐沖渣水對預熱后的所述海水進行二級加熱； 利用低壓蒸汽對所述二級加熱后的所述海水進行三級加熱;其中， 所述蒸發器利用所述三級加熱后的所述海水作為熱源與進入所述蒸發器中的所述海水進行換熱生產產品水和濃鹽水。
【文檔編號】C02F1/16GK106006803SQ201610451388
【公開日】2016年10月12日
【申請日】2016年6月21日
【發明人】張波, 吳禮云, 梁占林, 張達
【申請人】首鋼京唐鋼鐵聯合有限責任公司