[发明专利]基于烟气余热利用的高温耐腐蚀蒸馏海水淡化系统及方法

说明书

技术领域

本发明涉及余热回收利用和海水淡化技术领域，特别是涉及一种基于烟气余热利用的高温耐腐蚀蒸馏海水淡化系统及海水淡化方法。

背景技术

随着我国经济的持续稳定发展，能源与环境问题日益严峻。能源方面，除了要大力发展风能、太阳能等清洁能源外，另一方面也要努力发展余热回收再利用等节能技术。余热广泛存在于电站锅炉等工业设备中，按其来源可分为高温烟气余热、冷却介质余热、废汽废水余热、高温产品和炉渣余热、化学反应余热、可燃废气废液和废料余热等类型，其中，高温烟气余热总量约占余热总资源的50％或更高，可见我国余热回收潜力巨大。环境方面，除大气污染外，水资源也是制约我国经济发展的瓶颈，尤其是在东部沿海地区淡水资源短缺造成的直接经济损失每年高达数百亿元。为了应对水源危机，除了有计划的实施蓄水、调水工程和推广节水技术外，开发海水淡化技术，从海洋中提取淡水是解决我国尤其是沿海地区淡水危机的有效途径之一。然而目前我国海水淡化的推广速度仍相对较慢，其主要阻碍因素是淡化制水成本相对较高。

就上述两方面而言，如果利用高温烟气余热为蒸馏法海水淡化装置提供动力，不仅能够实现煤电、炼化等行业高温烟气余热的回收再利用，而且可以大大降低海水淡化的制水成本。利用高温烟气的低品位余热作为海水淡化过程的热源，实现对能源的合理利用，是适应我国能源状况的海水淡化方法。

但是由于煤电、炼化、钢铁等行业所排高温烟气常含有硫氧化物、氮氧化物等腐蚀性气体，在对高温烟气降温使其能量有效利用从而使海水蒸发的过程中，必须充分考虑换热设备中的低温酸露腐蚀问题。除此之外，煤电、炼化、钢铁行业用工业锅炉等燃烧设备的排烟温度都在120℃以上，燃烧高硫煤的工业锅炉其排烟温度甚至达到160℃。将该部分高温烟气与海水热交换之后可使海水温度升高到90℃甚至更高，而目前规模化的蒸馏法海水淡化方法(如低温多效海水淡化技术)其最高操作温度在70℃左右，这主要是由于高温条件下碳酸钙、硫酸钙和氢氧化镁等逆溶解度的无机盐容易结晶，并在传热面上沉积，严重影响传热效率，而且一些金属换热材料在海水中的腐蚀速度会随着温度的升高而加剧，因此目前广泛推广应用的低温多效蒸馏法海水淡化方法一般在低温下操作，蒸发温度的变化范围一般在70-40℃，按2-5℃的操作温差进行设计，蒸发器的效数一般不超过15效，并不能与高温烟气换热后的海水温度(90℃甚至更高)相匹配，而且在高温操作条件下垢物的结垢倾向、换热材料的腐蚀速度都会进一步增强。

由此可见，亟需提供一种新型的利用高温烟气尤其是高温含硫、含氮烟气余热的节能回收系统以及与之相匹配的高温耐腐蚀海水淡化系统及其工艺方法，不仅可以耐受高温烟气在换热降温过程中出现的酸露对换热面的腐蚀问题，而且能够有效避免90℃以上高温操作条件下逆溶解度无机盐在换热面上沉积而引起的传热效率下降问题。

发明内容

本发明的目的是针对煤电、炼化、钢铁等行业产生的高温烟气尤其是高温含硫、含氮烟气与海水直接进行热交换而引起的酸露腐蚀以及受热产生的高温海水在蒸发过程中引起的结垢问题，提供一种基于烟气余热利用的高温耐腐蚀蒸馏海水淡化系统。

本发明的第二个目的是提供一种基于烟气余热利用的高温耐腐蚀蒸馏海水淡化方法。

本发明的技术方案概述如下：