低温多效海水淡化可行性探究课件

热力压缩低温多效蒸馏技术热力压缩低温多效蒸馏技术（TVC-MED）海水淡化可行性探究海水淡化可行性探究第四小组第四小组汇报人：王承喆、王晶汇报人：王承喆、王晶市政与环境工程系市政与环境工程系热力压缩低温多效蒸馏技术（TVC-MED）海水淡化可行性探1 1、海水淡化研究背景、海水淡化研究背景2 2、TVC-MEDTVC-MED海水淡化工海水淡化工艺3 3、方案可行性分析、方案可行性分析4 4、研究、研究综述述 汇报要点汇报要点2024/6/1621、海水淡化研究背景2、TVC-MED海水淡化工艺3、方案可1 1、海水淡化研究背景、海水淡化研究背景2024/6/163北方沿海地区的资源型缺水北方沿海地区的资源型缺水南部沿海周边的水质型缺水南部沿海周边的水质型缺水水资源亟待保护和科学利用水资源亟待保护和科学利用u课题意义课题意义u国内外研究现状国内外研究现状商业规模蒸馏法多级闪蒸压气蒸馏多效蒸馏反渗透法国际尤其是中东地区占有较多份额中国海水淡化水的生产销售海水淡化水的生产销售和装备制造两大产业和装备制造两大产业1、海水淡化研究背景2023/8/93北方沿海地区的资源型缺u2.1处理工艺选择:u热力压缩低温多效蒸馏（热力压缩低温多效蒸馏（TVC-MEDTVC-MED）技术）技术多效蒸馏技术（多效蒸馏技术（MEDMED）是将一系列的水平管喷淋降膜蒸发器是将一系列的水平管喷淋降膜蒸发器串联起来，蒸汽进入第一效蒸发器，与进料海水热交换后，冷凝成串联起来，蒸汽进入第一效蒸发器，与进料海水热交换后，冷凝成淡化水；海水蒸发，蒸汽进入第二效蒸发器，并使几乎同量的海水淡化水；海水蒸发，蒸汽进入第二效蒸发器，并使几乎同量的海水以比第一效更低的温度蒸发，自身又被冷凝。这一过程一直重复到以比第一效更低的温度蒸发，自身又被冷凝。这一过程一直重复到最后一效，连续产出淡化水。最后一效，连续产出淡化水。蒸汽热力压缩器蒸汽热力压缩器(TVC)TVC)是以具有一定压力的蒸汽为动力，将低是以具有一定压力的蒸汽为动力，将低压蒸汽压缩，使其压力有一定的升高，实现低压蒸汽再利用的设备压蒸汽压缩，使其压力有一定的升高，实现低压蒸汽再利用的设备2024/6/1642 2、海水淡化方案制定、海水淡化方案制定低温多效蒸馏技术低温多效蒸馏技术低温多效蒸馏技术低温多效蒸馏技术2.1处理工艺选择:2023/8/942、海水淡化方案制定低方法方法缺点缺点工程适用工程适用电渗析能耗大，对于不导电的颗粒没有去除能力原水含盐量低于3000mg/L的苦咸水淡化装置离子交换且处理量较小，原材料消耗量大主要处在试验研究阶段反渗透海水预处理投资高、二次污染，膜易损坏，单级反渗透水质不稳定难成便携式海水淡化装置2024/6/165最高蒸发温度一般不高于最高蒸发温度一般不高于7070解决了换热设备的腐蚀和结垢问解决了换热设备的腐蚀和结垢问题；题；预处理较简单，化学药剂消耗较低；预处理较简单，化学药剂消耗较低；系统的操作安全可靠；系统的操作安全可靠；节能高效节能高效TVC-MED技术具有的优点方法缺点工程适用电渗析能耗大，对于不导电的颗粒没有去除能力原2024/6/166u2.2工艺流程设计:本TVC-MED海水淡化工程主要分为：1、海水取水2、海水预处理3、低温多效蒸馏4、淡水收集5、浓盐水排放2023/8/962.2工艺流程设计:本TVC-MED海水2024/6/1672.2.12.2.1、海水预处理、海水预处理项目项目参数参数项目最高工项目最高工作压力作压力/MPa/MPa0.60.6最高工作温最高工作温度度/6060容积容积/L/L23002300最高流速最高流速/kg/kgs s-1-1820820表表1 1 自反洗过滤器设计参数自反洗过滤器设计参数图图1 1 预处理系统图预处理系统图当过滤器进出口压差达到设定值当过滤器进出口压差达到设定值时，过滤器进入反洗状态。时，过滤器进入反洗状态。2023/8/972.2.1、海水预处理项目参数项目最高工作2024/6/168冬季低温 时反应慢、矾花细小。导致后续的板式换热器和凝汽器出现铁红色污泥软垢；传统预处理系统采用中间海水池进行自然沉淀和自反洗过滤器(过滤精度500m)进行粗滤。本方案预处理系统严重影响海水淡化设严重影响海水淡化设备制水效率的现象。备制水效率的现象。此预处理方法简单有此预处理方法简单有效，是其他工艺的预效，是其他工艺的预处理方法无法比拟的。处理方法无法比拟的。2.2.12.2.1、海水预处理、海水预处理2023/8/98传统预处理系统冬季低温 时反应慢2024/6/169u2.2工艺流程设计:本TVC-MED海水淡化工程主要分为：1、海水取水2、海水预处理3、低温多效蒸馏4、淡水收集和浓盐水排放2023/8/992.2工艺流程设计:本TVC-MED海水2024/6/16102.2.32.2.3、低温多效蒸馏装置、低温多效蒸馏装置2023/8/9102.2.3、低温多效蒸馏装置2024/6/1611u2.2.4主要设置装备蒸发器海水系统蒸汽系统产水系统化学加药系统名称名称型号规格型号规格数量数量蒸发器蒸发器总长约70m，直径6.7m1台凝汽器凝汽器直径2.5m，SS316L1台热力压缩机热力压缩机材料SS316L1台海水增压泵海水增压泵流量1550m3,扬程34m1台盐水泵盐水泵流量1376m3,扬程25m1台淡泵水淡泵水流量358m3,扬程58m1台凝结水泵凝结水泵流量115m3,扬程90m1台主要设备配置2023/8/9112.2.4主要设置装备蒸发器海水系统蒸汽2024/6/1612u2.2.4主要设置装备蒸发器海水系统蒸汽系统产水系统化学加药系统2023/8/9122.2.4主要设置装备蒸发器海水系统蒸汽冷却海水系统物料水系统2024/6/1613u2.2.4主要设置装备蒸发器海水系统蒸汽系统产水系统化学加药系统冷却海水系统2023/8/9132.2.4主要设置装备蒸发器加热蒸汽系统：TVC的设置提高了MED的造水比，降低了制水成本，且采用调节锥方式调整TVC进口蒸汽流量，降低了蒸汽压力变化对TVC效率的影响，极大地提高了MED对机组负荷变化的适应性。抽真空系统：将蒸发器内不凝结气体排出，保证其工作在要求的真空状态下。2024/6/1614u2.2.4主要设置装备蒸发器海水系统蒸汽系统产水系统化学加药系统加热蒸汽系统：2023/8/9142.2.4主要设置装备蒸发凝结水系统：凝结水由第l效热井排出后经凝结水泵升压，经凝结水冷却器冷却后输送至厂区凝结水母管。盐水系统：逐级回流方式淡水系统：逐级回流排放2024/6/1615u2.2.4主要设置装备蒸发器海水系统蒸汽系统产水系统化学加药系统凝结水系统：2023/8/9152.2.4主要设置装备蒸发器2024/6/1616u2.2.4主要设置装备蒸发器海水系统蒸汽系统产水系统化学加药系统加药单元加药单元加药目的加药目的加药位置加药位置加药量加药量消泡剂加药单元降低海水的表面张力，防止和减少泡沫的产生物料水入口处0.20.3 mgL-1阻垢剂加药单元防止换热管表面积垢影响热效率物料水入口处45 mgL-1偏亚硫酸氢钠加药单元去除海水中残留的余氯自反洗过滤器进口处控制MED进口海水余氯小于0.1 mgL-12023/8/9162.2.4主要设置装备蒸发器海水系统蒸汽2024/6/1617u 运行参数控制 液位控制 运行压力 运行温度u 防止结垢与腐蚀u 经济成本3 3、方案可行性分析、方案可行性分析 3.13.13.13.1运行参数控制运行参数控制运行参数控制运行参数控制运行压力降低时，一方面使得各效饱和温度降低，有利于提高产量；但另一方面，装置运行压力降低会导致TVC引射口压力(即末效二次蒸汽压力)降低，从而使得TVC从末效抽汽更为困难，当TVC进汽参数不变时，引射蒸汽量减少，使得造水比降低。因此，运行中通常需将末端凝汽器压力稳定在10kPa左右。压力控制顶值盐水温度(TBT)在70以下，严格控制第一效的盐水温度在设计值附近，末效温度不宜低于35温度高于40后硫酸钙的溶解度降低，更易产生结垢，因此，将运行温度控制在70以下，可保持CaSO4具有相对较高的溶解度，从而降低结垢的风险。温度控制采用管壳式设计，即保持所有加热管均呈水膜蒸发盐水液位、产品水液位和第一效进汽端凝结水液位应控制在底排换热管以下通常情况下，盐水排放泵、成品水泵和凝结水泵入口的液位被控制在蒸发器底排换热管以下约200mm处。液位控制2023/8/9173、方案可行性分析 3.1运行参数控制运3.2.1结垢 在海水沸腾蒸发过程中，海水中的碳酸氢盐会发生以下反应：Ca(HCO3)2 CaCO3+CO2+H2OMg(HCO3)2 MgCO3+H2O Mg(OH)2+CO2 2024/6/1618 3.23.23.23.2防止结垢与腐蚀防止结垢与腐蚀防止结垢与腐蚀防止结垢与腐蚀吸热反应严格控制温度真空下运行，易使气体分离出来添加阻垢剂影响因素：采取措施：3.2.1结垢2023/8/918 3.2防止结垢与腐蚀吸热3.2.2腐蚀低温下氧对设备的腐蚀 应保持设备内部干燥，需放尽设备内的所有存水，包括盐水、产品水、凝结水和换热器内的海水。残留盐分吸潮造成腐蚀 当装置停运时间较长时，在设备放尽盐水后，还需用产品水对蒸发器的海水侧进行冲洗。二氧化碳引起的酸性腐蚀 可通过采用补充水除气器来减少物料水中的含氧量，同时严格控制蒸发器的真空泄漏量，从而减缓氧腐蚀。2024/6/1619 3.23.23.23.2防止结垢与腐蚀防止结垢与腐蚀防止结垢与腐蚀防止结垢与腐蚀3.2.2腐蚀2023/8/919 3.2防止结垢与腐蚀2024/6/1620注意问题药剂选择避免氯化物应力腐蚀合金的电池效应产生选择性腐蚀新建设备的“婴儿期腐蚀”应对方法硝酸洗剂两性离子表面活性剂预膜处理3.2.3化学清洗2023/8/920注意问题药剂选择避免氯化物应力腐蚀合金的单位淡水产量的热耗率q为：其中，故热耗率 单位淡水产量的电耗率eecr为：式中 Ten环境温度，K;Th蒸汽温度，K。已知蒸汽温度为300，假设环境温度为25，把 代入，得到电耗率 2024/6/1621式中 Q 蒸汽热能，kJ/h；Md 产水量，t/h；rh系数，约为2400 kJ/kg；Pr造水比，m3/t;3.33.33.33.3经济成本经济成本经济成本经济成本-TVC-MEDTVC-MED能耗分析能耗分析2023/8/921式中 Q 蒸汽热能，kJ/h；Md项目TVC-MED反渗透备注电费0.9243.33按电价0.585元kWh-1计化学药品消耗费0.0190.391蒸汽费用2.200人工费0.050.04按10人计，人均4万元a-1膜更换费用00.923维修费1.030.23淡水生产费用总成本4.2234.9142024/6/16223.33.33.33.3经济成本经济成本经济成本经济成本表表 海水淡化生产自用水成本及对照海水淡化生产自用水成本及对照一般认为海水淡化装置容量超过日产一般认为海水淡化装置容量超过日产6000t6000t淡水淡水时，多效蒸馏法比反渗透法更经济。时，多效蒸馏法比反渗透法更经济。项目TVC-MED反渗透备注电费0.9243.33按电价0.2024/6/16234 4、研究综述、研究综述比较项目比较项目海水反渗透海水反渗透低温多效低温多效产品水水质（产品水水质（mg/Lmg/L）300500300500510510操作温度（操作温度（）4454457070装置总能耗（装置总能耗（kWh/mkWh/m3 3）5.06.05.06.05.05.0原水预处理原水预处理要求高要求高要求低要求低水利用率（水利用率（%）404015401540腐蚀结垢倾向腐蚀结垢倾向较小较小建造材质要求建造材质要求低低海水淡化技术比较表海水淡化技术比较表劣势：对于新建电厂，多效蒸馏法需要启动蒸汽；由于没有备用设备，需要淡水水源作为工业用水的备用水源。2023/8/9234、研究综述比较项目海水反渗透低温多效产2024/6/1624在预处理单元，我们设置了反冲洗过滤器代替传统预处理方法，提高了预处理的效率，也降低了腐蚀结垢的风险。在设计工艺流程后，我们对TVC-MED系统进行了分析计算，设计相应的运行参数，同时，通过计算处理成本，对比其它几种海水淡化技术，对该系统的经济效益进行了分析，结果表明此方案具有较高的可行性。综合看来，目前，TVC-MED技术具有预处理简单、对海水水质的要求低、腐蚀与结垢风险小、可高效利用低位热源、出水水质优良且含氧量低、处理水量大以及经济效益高等特点，也因此得到了越来越多的应用，具有良好的发展前景。4 4、研究综述、研究综述2023/8/924在预处理单元，我们设置了反冲洗过滤器代替附：小组分工背景背景资料收集：料收集：徐徐艺柏柏四种技四种技术对比：比：王承喆、王承喆、王开王开强、詹学渊詹学渊工工艺设计：王佳萍、王佳萍、徐菁徐菁CADCAD图：裴晋、裴晋、马岚茜茜娅、宋宋莹莹PPTPPT制作：制作：孟小然孟小然组长：组长：徐菁徐菁展示展示:王承喆、王承喆、王晶王晶附：小组分工背景资料收集：四种技术对比：工艺设计：CAD图：2010年12月13日2024/6/1626谢谢 谢！谢！2010年12月13日2023/8/926谢 谢！