申请日2016.09.06
公开(公告)日2016.12.14
IPC分类号C02F9/10; B01D61/36; F28D1/047
摘要
本发明公开了一种直接空冷机组热回收及水处理装置，原水进入预处理装置进水端，预处理装置出水端与加热池进水端相连，加热池出水端与膜蒸馏装置进水端相连，膜蒸馏装置出水端与产水池相连;水泵位于膜蒸馏装置出水端，加热池出水通过水泵抽吸进膜蒸馏装置，膜蒸馏装置出水通过水泵回流进加热池;或水泵位于膜蒸馏装置进水端，加热池出水通过压力进膜蒸馏装置，膜蒸馏装置出水通过水泵回流进加热池;乏汽通过抽气泵进加热池，冷凝水回流到锅炉中。本发明还提供了一种直接空冷机组热回收及水处理方法。本发明的有益效果：充分利用乏汽余热，通过膜蒸馏系统冷凝，节约能源和空冷系统动力消耗，生产高品质淡水资源，节能环保。
摘要附图
权利要求书
1.一种直接空冷机组热回收和水处理装置，其特征在于，包括预处理装置(1)、加热池(2)、抽气泵(3)、第一换热器(4)、第一搅拌装置、锅炉(5)、膜蒸馏装置(9)、水泵(10)和产水池(11)，所述加热池(2)内设有所述第一换热器(4)和所述第一搅拌装置;
待处理的原水进入所述预处理装置(1)的进水端，所述预处理装置(1)的出水端与所述加热池(2)的进水端相连，所述加热池(2)的出水端与所述膜蒸馏装置(9)的进水端相连，所述膜蒸馏装置(9)的出水端与所述产水池(11)相连;
所述水泵(10)位于所述膜蒸馏装置(9)的出水端，所述加热池(2)的出水通过所述水泵(10)抽吸进入所述膜蒸馏装置(9)，所述膜蒸馏装置(9)的出水通过所述水泵(10)回流进入所述加热池(2);或，所述水泵(10)位于所述膜蒸馏装置(9)的进水端，所述加热池(2)的出水通过压力进入所述膜蒸馏装置(9)，所述膜蒸馏装置(9)的出水通过所述水泵(10)回流进入所述加热池(2);
乏汽通过所述抽气泵(3)进入所述加热池(2)，乏汽冷凝后产生的冷凝水回流到所述锅炉(5)中。
2.根据权利要求1所述的直接空冷机组热回收和水处理装置，其特征在于，还包括辅助加热池(6)、抽气泵(7)、第二换热器(8)和第二搅拌装置，所述辅助加热池(6)内设有所述第二换热器(8)和所述第二搅拌装置;
待处理的原水进入所述预处理装置(1)的进水端，所述预处理装置(1)的出水端与所述加热池(2)的进水端相连，所述加热池(2)的出水端与所述辅助加热池(6)的进水端相连，所述辅助加热池(6)的出水端与所述水膜蒸馏装置(9)的进水端相连，所述膜蒸馏装置(9)的出水端与所述产水池(11)相连;
所述水泵(10)位于所述膜蒸馏装置(9)的出水端，所述辅助加热池(6)的出水通过所述水泵(10)抽吸进入所述膜蒸馏装置(9)，所述膜蒸馏装置(9)的出水通过所述水泵(10)回流进入所述加热池(2);或，所述水泵(10)位于所述膜蒸馏装置(9)的进水端，所述辅助加热池(6)的出水通过压力进入所述膜蒸馏装置(9)，所述膜蒸馏装置(9)的出水通过所述水泵(10)回流进入所述加热池(2);
高温蒸汽通过所述抽气泵(7)进入所述辅助加热池(6)，乏汽通过所述抽气泵(3)进入所述加热池(2)，乏汽冷凝后产生的冷凝水回流到所述锅炉(5)中，同时，高温蒸汽冷凝后产生的冷凝水回流到所述锅炉(5)中。
3.根据权利要求1或2所述的直接空冷机组热回收和水处理装置，其特征在于，所述预处理装置(1)为沉淀池、隔油池、氧化池、软化池、过滤器和生化池中的一种或几种的组合。
4.根据权利要求1或2所述的直接空冷机组热回收和水处理装置，其特征在于，所述第一换热器(4)中乏汽的气流方向与所述加热池(2)中的水流方向为逆向。
5.根据权利要求1或2所述的直接空冷机组热回收和水处理装置，其特征在于，所述膜蒸馏装置(9)采用气隙式膜蒸馏装置、气扫式膜蒸馏装置、真空气隙式膜蒸馏装置、直接接触式膜蒸馏装置中的一种或几种的组合。
6.根据权利要求2所述的直接空冷机组热回收和水处理装置，其特征在于，所述高温蒸汽为与汽轮机中发电后温度高于80℃的高温蒸汽。
7.一种利用权利要求1所述的直接空冷机组热回收和水处理装置的热回收和水处理方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：
步骤1，待处理的原水经过所述预处理装置(1)的预处理后，进入所述加热池(2)中;
步骤2，所述抽气泵(3)抽取直接空冷机组汽轮机排出的55℃～65℃的乏汽至所述加热池(2)中，将预处理后的原水经过所述第一换热器(4)加热至45℃～60℃，乏汽换热冷凝后产生的冷凝水回流到所述锅炉(5)中;
步骤3，所述加热池(2)中的水经过加热后，在所述水泵(10)的抽吸作用下被抽吸进入所述膜蒸馏装置(9)进行膜蒸馏浓缩处理;或，所述加热池(2)中的水经过加热后，通过压力进入所述膜蒸馏装置(9)进行膜蒸馏浓缩处理;
步骤4，膜蒸馏产生的浓水在所述水泵(10)的作用下回流至所述加热池(2)中，并重复步骤2和步骤3;
步骤5，所述产水池(11)收集所述膜蒸馏装置(9)的产水用于生产或生活。
8.根据权利要求7所述的热回收和水处理方法，其特征在于，步骤3替换为：
所述加热池(2)中的水经过加热后进入辅助加热池(6)中，抽气泵(7)将汽轮机中发电后温度高于80℃的高温蒸汽抽取至所述辅助加热池(6)中，将所述辅助加热池(6)中的水通过第二换热器(8)加热至70℃～95℃，高温蒸汽换热冷凝后回流到所述锅炉(5)中;同时，所述辅助加热池(6)中的水经过加热后，在所述水泵(10)的抽吸作用下被抽吸进入所述膜蒸馏装置(9)进行膜蒸馏浓缩处理，或，所述辅助加热池(6)中的水经过加热后，通过压力进入所述膜蒸馏装置(9)进行膜蒸馏浓缩处理。
9.根据权利要求7或8所述的热回收和水处理方法，其特征在于，步骤1中的预处理为化学沉底、化学氧化、生物处理、过滤和吸附中的一种或几种。
10.根据权利要求7或8所述的热回收和水处理方法，其特征在于，步骤1中，所述原水为电厂废水或生活污水或海水或地表水或地下水。
说明书
直接空冷机组热回收和水处理装置及热回收和水处理方法
技术领域
本发明涉及节能环保技术领域，具体而言，涉及一种直接空冷机组热回收和水处理装置及热回收和水处理方法。
背景技术
在我国缺水地区，一些燃煤电厂采用空冷机组发电，空冷机组一般分为直接空冷机组和间接空冷机组。直接空冷机组中首先将乏汽引到空冷凝汽器，乏汽在空冷凝汽器(空冷岛)中依靠轴流风机进行表面换热冷却，凝结成水后，回到热井(或凝结水箱)，继而进入热力系统。因此，直接空冷机组不需要循环冷取水，可以节约大量水资源，但由于需要大型轴流风机的吹扫，动力消耗大。此外，乏汽中大量热量进入大气中，这不仅造成能源浪费，同时会引起大气环境问题。因此，如何回收利用乏汽中的热量，一直是节能领域重点研究领域。
膜蒸馏(MD)技术是一种高效的膜分离技术，是通过控制废水温度，以疏水性微孔膜为分离介质，以膜两侧蒸汽压差为传质推动力，实现废水浓缩和纯水回收的过程，MD技术与传统膜分离技术相比具有众多优点，如对盐的截留效率极高，对绝大多数非挥发性物质具有近100%截留效率，以及对进水水质要求低、操作条件温和(不需要高压设备)、运行维护方便、不容易发生膜污染和能耗比传统蒸发低等。此外，膜蒸馏对废水中含盐量变化适应性强，理论上只要溶质不饱和析出，膜组件都可以正常运行。由于膜蒸馏需要对原水进行加热，因此能耗相对较高，这也是限制MD工艺大规模应用的重要因素之一。
发明内容
为解决上述问题，本发明的目的在于提供一种直接空冷机组热回收和水处理装置及热回收和水处理方法，将膜蒸馏技术与直接空冷机组冷却系统相结合，减少甚至避免直接空冷机组中乏汽热量浪费，回收了能源。
本发明提供了一种直接空冷机组热回收及水处理装置，包括预处理装置、加热池、抽气泵、第一换热器、第一搅拌装置、锅炉、膜蒸馏装置、水泵和产水池，所述加热池内设有所述第一换热器和所述第一搅拌装置;
待处理的原水进入所述预处理装置的进水端，所述预处理装置的出水端与所述加热池的进水端相连，所述加热池的出水端与所述膜蒸馏装置的进水端相连，所述膜蒸馏装置的出水端与所述产水池相连;
所述水泵位于所述膜蒸馏装置的出水端，所述加热池的出水通过所述水泵抽吸进入所述膜蒸馏装置，所述膜蒸馏装置的出水通过所述水泵回流进入所述加热池;或，所述水泵位于所述膜蒸馏装置的进水端，所述加热池的出水通过压力进入所述膜蒸馏装置，所述膜蒸馏装置的出水通过所述水泵回流进入所述加热池;
乏汽通过所述抽气泵进入所述加热池，乏汽冷凝后产生的冷凝水回流到所述锅炉中。
作为本发明进一步的改进，还包括辅助加热池、抽气泵、第二换热器和第二搅拌装置，所述辅助加热池内设有所述第二换热器和所述第二搅拌装置;
待处理的原水进入所述预处理装置的进水端，所述预处理装置的出水端与所述加热池的进水端相连，所述加热池的出水端与所述辅助加热池的进水端相连，所述辅助加热池的出水端与所述水膜蒸馏装置的进水端相连，所述膜蒸馏装置的出水端与所述产水池相连;
所述水泵位于所述膜蒸馏装置的出水端，所述辅助加热池的出水通过所述水泵抽吸进入所述膜蒸馏装置，所述膜蒸馏装置的出水通过所述水泵回流进入所述加热池;或，所述水泵位于所述膜蒸馏装置的进水端，所述辅助加热池的出水通过压力进入所述膜蒸馏装置，所述膜蒸馏装置的出水通过所述水泵回流进入所述加热池;
高温蒸汽通过所述抽气泵进入所述辅助加热池，乏汽通过所述抽气泵进入所述加热池，乏汽冷凝后产生的冷凝水回流到所述锅炉中，同时，高温蒸汽冷凝后产生的冷凝水回流到所述锅炉中。
作为本发明进一步的改进，所述预处理装置为沉淀池、隔油池、氧化池、软化池、过滤器和生化池中的一种或几种的组合。
作为本发明进一步的改进，所述第一换热器中乏汽的气流方向与所述加热池中的水流方向为逆向。
作为本发明进一步的改进，所述膜蒸馏装置采用气隙式膜蒸馏装置、气扫式膜蒸馏装置、真空气隙式膜蒸馏装置、直接接触式膜蒸馏装置中的一种或几种的组合。
作为本发明进一步的改进，所述高温蒸汽为与汽轮机中发电后温度高于80℃的高温蒸汽。
本发明还提供了一种直接空冷机组热回收及水处理方法，该方法包括以下步骤：
步骤1，待处理的原水经过所述预处理装置的预处理后，进入所述加热池中;
步骤2，所述抽气泵抽取直接空冷机组汽轮机排出的55℃～65℃的乏汽至所述加热池中，将预处理后的原水经过所述第一换热器加热至45℃～60℃，乏汽换热冷凝后产生的冷凝水回流到所述锅炉中;
步骤3，所述加热池中的水经过加热后，在所述水泵的抽吸作用下被抽吸进入所述膜蒸馏装置进行膜蒸馏浓缩处理;或，所述加热池中的水经过加热后，通过压力进入所述膜蒸馏装置进行膜蒸馏浓缩处理;
步骤4，膜蒸馏产生的浓水在所述水泵的作用下回流至所述加热池中，并重复步骤2和步骤3;
步骤5，所述产水池收集所述膜蒸馏装置的产水用于生产或生活。
作为本发明进一步的改进，步骤3替换为：
所述加热池中的水经过加热后进入辅助加热池中，抽气泵将汽轮机中发电后温度高于80℃的高温蒸汽抽取至所述辅助加热池中，将所述辅助加热池中的水通过第二换热器加热至70℃～95℃，高温蒸汽换热冷凝后回流到所述锅炉中;同时，所述辅助加热池中的水经过加热后，在所述水泵的抽吸作用下被抽吸进入所述膜蒸馏装置进行膜蒸馏浓缩处理，或，所述辅助加热池中的水经过加热后，通过压力进入所述膜蒸馏装置进行膜蒸馏浓缩处理。
作为本发明进一步的改进，步骤1中的预处理为化学沉底、化学氧化、生物处理、过滤和吸附中的一种或几种。
作为本发明进一步的改进，步骤1中，所述原水为电厂废水或生活污水或海水或地表水或地下水。
本发明的有益效果为：
1、充分利用了直接空冷机组的乏汽余热，不仅节约了能源和空冷系统的动力消耗，同时可以生产大量高品质淡水资源，实现节能与环保双赢，有利于实现整个电厂的热效率最大化;
2、可以根据实际需要，设置膜蒸馏辅助蒸汽加热系统(辅助加热池、抽气泵、第二换热器和第二搅拌装置)，以满足膜蒸馏系统对不同进水温度的要求，有利于节约电厂的占地面积，便于现有系统的改造;
3、适用于处理废水和海水淡化等纯水生产或其他溶液脱盐处理。