[发明专利]利用低温热源的多技术耦合海水淡化装置及其方法

说明书

本发明是一种利用低温热源的多技术耦合海水淡化装置及其方法，它包括海水储罐、闪蒸系统、膜蒸馏系统、低沸点工质热力系统、反渗透系统、一号小汽轮机、二号小汽轮机、原海水管道、低温热源换热管道。低温热源依次加热热力系统的饱和蒸汽和闪蒸器的进料海水。闪蒸器的水蒸汽作为热力系统的驱动热源，闪蒸器的热海水作为膜蒸馏系统的用水。热力系统的过热蒸汽通过多个汽轮机驱动反渗透系统的高压泵、膜蒸馏系统的循环泵，热力系统的输送泵运行。整个系统只需利用低温热源，很好地耦合了闪蒸法、反渗透法、膜蒸馏法三种海水淡化技术，具有用能廉价方便、能量利用率高、适用范围广的特点，特别适合低成本大规模生产，可被广泛应用于海水淡化领域中。

技术领域

本发明属于海水淡化技术领域，特别是涉及一种利用低温热源的多技术耦合海水淡化装置及其方法。

背景技术

我国是一个水资源严重短缺的国家。缺水已成为制约我国经济社会可持续发展的重大瓶颈。海水淡化是解决我国淡水资源短缺问题的有效的战略途径。目前海水淡化主要方法有蒸馏法和反渗透法。蒸馏法具有能量来源丰富经济、不受原海水浓度限制，淡水纯度高等优点，适合大规模建厂，其所需能量为热能和少量电能，用热方面容易与各种余热资源或提供热能的新能源进行耦合，适用范围广，而用电方面一般只能依靠外界提供的电力，因此在缺电的岛屿和边远地区受到较大限制。反渗透法具有不需要热源、工艺过程简单，能耗低，操作和控制容易等优点，近年来发展迅速，其所需能量为电能，应用范围广泛，但在缺电地区使用仍受到限制，而且容易受到电力市场的影响，造成用电成本较高。现有海水淡化方法之间的耦合技术已成为当今海水淡化领域的重要技术进步，此类技术有利于充分发挥各方法的优势及合理利用能量，从而降低成本获取综合利益。目前研究最多并应用于实际生产的是蒸馏法和反渗透法之间的耦合，其技术可概括为两种方式：一是将反渗透法排放的浓海水作为蒸馏法的进水，可以减小预处理单元的规模；二是将蒸馏法排放的热浓海水作为反渗透法的进水，在一定程度上可以增加反渗透膜的水通量。分析上述两种方式可知，目前的耦合技术只是蒸馏法和反渗透法之间的简单组合，主要体现在简单的管道连接问题上，各种方法之间依然较为独立，并非完全意义上的集成，实践结果也表明目前两者之间的耦合技术仍难以取得显著的效果。

蒸馏法和反渗透法进行耦合的一个关键点在于能量来源的选择。由于现有的组合型系统不仅要求同时使用热能和电能，而且必须具备较大的规模，才能有效地降低淡化成本，因此这类系统一般情况下需要与发电厂相结合，才能利用廉价的电能，因此使得整个系统非常复杂，并且局限性较大。而另一方面，我国低温余热资源利用和低温热源开发的潜力非常大，各类低温余热资源和低温热源都具有数量大，分布广的特点，根据不同形式能量之间可以相互转换的原则出发，若考虑利用这类热源作为海水淡化集成系统的唯一能量来源，不仅在很大程度上降低海水淡化集成系统的成本，而且使海水淡化集成系统适用性更强，应用范围更广，因此开发利用低温热源的海水淡化集成系统具有十分光明的前景。

发明内容

本发明的一个目的在于提供一种只需利用低温热源、适用范围广的利用低温热源的多技术耦合海水淡化装置。

本发明的另一个目的在于提供一种利用低温热源的多技术耦合海水淡化方法，它将闪蒸法、反渗透法和膜蒸馏法耦合起来，实现能量集成和优化利用。

本发明的目的是通过下述的技术方案加以实现的：