海水淡化浓盐水用于电站冷却塔循环冷却水的方法

摘要

本发明涉及一种海水淡化盐水用于电站冷却塔循环冷却水的方法。海水或常规海水淡化后浓盐水经脱硬预处理后，采用各种淡化技术淡化后产生淡水的同时，所产淡化后浓盐水进入电站敞开式循环冷却系统替代海水作为冷却循环水，循环浓缩倍率为1.5～2，循环冷却后，不断向系统中补充淡化后更浓盐水，排出冷却后高浓盐水用于综合利用。用淡化后更浓盐水替代海水作为冷却介质，既解决了淡化和冷却介质海水的重复取水问题，同时解决淡化后浓盐水和冷却循环后海水的排放问题，是典型的低碳环保型项目。

说明书

技术领域

本发明涉及海水淡化技术及应用，特别是涉及一种海水淡化盐水用于电站冷却塔循环冷却水的方法，具体是采用脱硬预处理后并淡化后的海水产生淡水后所产的浓盐水进入电站敞开式循环冷却系统替代目前海水作为冷却循环水的方法。本发明通过海水淡化与电站冷却循环系统、新型盐化工技术的结合，解决电站冷却循环系统设备结垢问题，解决淡化后浓盐水和电站冷却循环浓海水COD超标、无法达标排放问题，而且解决淡化后浓盐水工厂化制盐浓缩高能耗问题，是一典型的低碳、绿色、循环经济技术。该方法适用于所有行业工业循环冷却水工艺。

背景技术

海水淡化已成为解决全球水资源短缺的重要途径，随着海水淡化技术的日臻成熟和海水淡化产业的健康发展，海水淡化工厂的淡化规模不断扩大，淡化后浓盐水排放问题一直是困扰海水淡化大规模发展的瓶颈，开发淡化后浓盐水综合利用技术已成为近年来海水淡化领域的重要课题。然而，将淡化后浓盐水浓缩为可真空制盐的近饱和溶液的高能耗成了制约淡化后浓盐水综合利用的技术瓶颈。

对于海水淡化的专利相当多，对于海水淡化与综合利用结合的文献及专利相对较少，中国专利CN 200610046624低成本零排放海水淡化综合利用的组合生产工艺技术，通过海水预处理使海水净化，应用电渗析(ED)浓缩设备和真空低温蒸发提浓设备将海水浓缩成饱和盐水，再以饱和盐水为原料提取各种盐化工产品。

CN02111670.9利用深层海水淡化、浓缩制取深海饮用水及深海添加剂的方法本发明涉及一种利用深层海水淡化、浓缩制取深海饮用水及深海添加剂的方法，用水泵抽取深海水，在海上进行化验、检测，将深海水灌装入船上容器内运输回港，在陆上进行化验、检测、调质，经检测合格的深海水通过反渗透技术进行淡化。将淡化后得到的30％～40％的深海淡化水制成瓶罐装的深海饮用水，将其余60％～70％的初步浓液进行蒸馏，经蒸馏得到的深海淡化水制成瓶罐装的深海饮用水，蒸馏后的其余浓缩部分是深海饱和盐液作为深海饱和盐液添加剂。

CN200710057303.7公开了一种利用高硬度高盐度浓缩海水作工业循环冷却水的方法，其步骤有钝化预处理；集水沉清；活性处理；过滤；热交换；步骤繁杂，引入过多试剂和设备，成本较高，难于实现工业化。目前尚未见到以海水或常规海水淡化后浓盐水为原料，在预处理过程中通过提钙、提镁脱硬处理，再采用淡化技术，海水淡化后浓盐水经电站冷却塔循环浓缩，再综合利用的相关技术。

我们结合电厂研究开发了低碳海水淡化的新技术，即海水或常规海水淡化后浓盐水在预处理过程中通过提钙、提镁脱硬预处理，再采用淡化技术(CN201010507614.0海水脱硬预处理淡化的生产方法)，再淡化后浓盐水替代海水作为冷却循环水经电站冷却塔循环浓缩，然后综合利用(可提溴、提钾、真空制盐)。由于钙、镁离子的去除和海水的净化，充分保证冷却循环系统无结垢，通过冷却循环塔将部分淡水蒸发掉，使淡化后浓盐水浓缩一倍以上，而且是无能耗浓缩，打破了淡化后浓盐水利用热能蒸发浓缩成本过高无法综合利用的瓶颈，解决了淡化和电厂冷却循环系统排放浓盐水COD超标、无法达标排放问题。

发明内容

本发明的目的是提供一种海水淡化盐水用于电站冷却塔循环冷却水的方法，它是一种无能耗的浓缩淡化后的浓盐水的方法。海水或常规海水淡化后浓盐水在预处理过程中通过提钙、提镁脱硬处理，再采用淡化技术，在获得淡水的同时得到更高浓度浓盐水，高浓度浓盐水替代海水作为电厂冷却循环水经冷却塔循环再浓缩，实现了无能耗地再浓缩海水淡化后的浓盐水，然后再进行综合利用，具有重大的经济效益和社会效益。

本发明采用脱硬预处理淡化后浓盐水，供电站循环冷却系统，替代海水作为冷却循环水，淡水在冷却塔中不断蒸发，随着蒸发循环水中的含盐量越来越高，为使循环冷却水中的含盐量维持在一定的浓度以维持循环水总量保持不变，排放一部分浓水供制盐及综合利用，向冷却循环系统中补充一部分淡化后浓盐水。由于冷却塔循环浓缩，浓缩倍率可以达到一倍以上，使得淡化后浓盐水浓度可实现无能耗浓缩一倍以上，极大地降低了综合利用成本，为海水淡化零排放提供了可靠的技术保障。

本发明提供的一种海水淡化盐水用于电站冷却塔循环冷却水的方法包括以下步骤：

1)脱硬预处理海水：采用化学、物理、生物等方法去除海水中的硬度，钙、镁离子含量均小于50mg/L；

2)海水淡化：脱硬预处理海水进行海水淡化(常规海水淡化技术均可)，淡化后的浓盐水中TDS 50000～125000mg/L；

3)冷却塔循环浓缩：淡化后的浓盐水经泵输送至电站敞开式循环冷却系统，作为电站循环冷却系统的补充水，经冷却循环塔冷却后水温降低8～10℃，同时部分淡水被蒸发掉，TDS增加一倍，该浓盐水可用于盐化工产品的制备等。

所述的脱硬预处理是指海水在预处理过程中采用专利CN201010507614.0，CN200710059831.6中所述的提钙、提镁方法，也可采用其它物理、化学、生物法去除海水中的钙、镁离子。

所述的常规海水淡化是指海水经加药混凝、澄清、过滤(多介质过滤、微滤、超滤等)一种工艺或几种工艺的组合方式预处理(例如CN200710059831.6)，再进行淡化。

所述的脱硬预处理后的海水含钙、镁离子含量为15～20mg/L。

所述的海水淡化后的海水为TDS 50000mg/L～120000mg/L的浓盐水。

所述的冷却塔的补充淡化后浓盐水量，可按下式计算：

Q_e＝KΔtQ

式中Q_e——蒸发损失水量(m³/h)；

Δt——冷却塔进出水的温度差(℃)；

Q——循环水水量(m³/h)；

K——系数(1/℃)，见表1

所述的蒸发淡水量可按下式计算：

Q_e＝G(X₂-X₁)

式中G——进冷却塔的干空气量(kg/h)；

X₂、X₁——分别为进出塔空气的含湿量(kg/kg)。

本发明提供一种海水淡化浓盐水用于电站冷却塔循环冷却水的方法，具有以下优越性：

1)预处理过程中去除钙、镁离子，提高了淡化后浓盐水的浓度，再经电站冷却循环系统浓缩，为工厂化制盐及综合利用提供了高品质、成本接近滩晒盐成本的近饱和浓盐水。

2)由于钙、镁离子的去除和净化，充分保证冷却循环系统无结垢，提高了冷却塔的传热系数，使得淡化后浓盐水替代海水作为冷却循环水成为可能，解决了淡化和电站冷却循环海水COD超标、无法达标排放问题。

3)由于采用淡化后浓盐水替代海水作为冷却介质，节省海水淡化取水的投资和运行成本。

4)由于采用淡化后浓盐水替代海水作为冷却介质，淡化后浓盐水的浓缩借用电站冷却循环系统的动力和设施，相当于无能耗浓缩，打破了淡化后浓盐水利用热能蒸发浓缩成本过高无法综合利用的瓶颈，为浓盐水的综合利用提供了低成本高浓度原料，使与海水淡化结合的工厂化制盐成为可能，所产盐的成本甚至接近滩晒盐成本。

5)由于钙、镁离子的去除使得工厂化制盐产生的氯化钠纯度高，节省两碱企业精制粗盐的投资和运行成本。

6)由于可实现工厂化制盐，节省滩晒盐占用的大量宝贵土地资源。

附图说明

图1电站循环冷却水系统工艺流程示意图。

图2海水淡化后浓盐水海水淡化浓盐水用于电站冷却塔循环冷却水工艺流程图。

具体实施方式

如图1所示，1_a-水泵房；2-冷水泵；3-冷水池；4-热水泵；5-热水池，6-冷却塔。

在电站敞开式循环冷却水系统(常规)中，冷却水循环流动，冷却塔是一种敞开于大气的换热设备，必然与空气接触，冷却水每次流入冷却塔的过程中，不断蒸发掉部分水而被浓缩。对于敞开式循环冷却水系统的冷却介质可以是自来水也可以是海水。循环冷却水系统由冷、热水池、泵站、冷却塔、被冷却的设备或产品、管路系统组成。

冷却设备或电站产品后温度升高的热水流入热水池5，经热水泵4提升后流入冷却塔6进行冷却，经冷却后的冷水流入冷水池3，再经冷水泵2提升送入需要冷却的设备或产品进行冷却，水温提高的热水又流入热水池5，这样连续不断地往复循环。同时由于蒸发散热和传导散热、漏损、排污、漂水等造成的水量损失，需要向冷水池补充一定量的冷却水。

本发明可使用CN201010507614.0公开的海水脱硬预处理淡化的生产方法：

1)采用海水淡化后的海水为原料，加入沉淀剂碳酸盐提钙，搅拌下反应，形成碳酸钙沉淀，静止，沉降、澄清，上清液用超滤膜过滤；

2)碳酸钙后的超滤膜透过液海水与氢氧化钠溶液混合反应，进一步提镁或淡化；

3)提镁后的海水经超滤膜过滤，浓缩，回收纳米级碳酸钙；

4)超滤膜透过液海水加盐酸调整pH值，再经淡化装置淡化，产生淡水和浓盐水。

所述的提镁的条件：除钙后海水加入沉淀剂氢氧化钠，转速为50～200r/min的速度搅拌下反应0.1-5h，形成氢氧化镁沉淀，静止3～24h，沉降、澄清、上清液进入超滤膜分离，使用陶瓷超滤膜透过液供淡化。淡化方法是反渗透膜法淡化或蒸馏法淡化。

对于淡化后浓盐水替代海水为冷却介质的电站，如图2所示，1-热交换系统，2-冷水泵，3-冷水池，4-热水泵，5-热水池，6-冷却塔，7-海水淡化装置。

海水淡化装置7淡化后浓盐水替代海水作为冷却介质在系统中循环冷却，由冷水泵2将海水淡化后浓盐水送至热交换系统1，换热升温后放入热水池5，经热水泵4送至冷却塔6，经冷却塔冷却后放入冷水池3与海水淡化装置7(常规)淡化后浓盐水混合，再经冷水泵2送至热交换系统1，这样连续不断地往复循环。

循环过程中由于淡化后浓盐水在循环和冷却过程中，淡水不断被蒸发，海水中含盐量不断被浓缩而浓度将增加一倍，浓缩后更浓盐水部分引出，用于综合利用，还要向循环冷却水系统中不断补充淡化后浓盐水，补充量为由于蒸发散热、传导散热、漏损、漂水、更浓盐水的外输送等造成的损失的总和。

应用实施例1

将脱硬预处理后的海水(钙、镁离子含量均小于20mg/L具体参考CN201010507614.0海水脱硬预处理淡化的生产方法)进行反渗透淡化，淡化后浓盐水TDS(Total dissolved solids，简称TDS)75000mg/L，水温为常温15℃，用泵输送至模拟电站敞开式冷却循环系统，冷却循环塔的循环水量为2.8m³/h，经换热系统热交换后水温为25℃，经冷却塔冷却后水温为常温15℃，由于蒸发淡水不断损失，需要向冷却循环系统补充淡化后浓盐水量为60L/h，淡化后浓盐水的浓缩倍率为2，即经循环冷却塔循环冷却后浓盐水的TDS为15000mg/L，为了维持系统平衡，需要不断引出冷却后浓盐水30L/h用于综合利用。整个过程连续循环。

应用实施例2

在天津市一盐化厂车间，将脱硬预处理后的海水(钙、镁离子含量均小于50mg/L)进行反渗透淡化，淡化后浓盐水TDS为70000mg/L，流量为300m³/h，水温为20℃，直接放入电站敞开式冷却循环系统的冷水池，用冷水泵输送至换热系统，经换热系统热交换后水温为28℃，放入热水池，经热水泵输送至冷却循环塔，冷却循环塔的循环水量为14000m³/h，经冷却塔冷却后水温为常温20℃，由于冷却塔蒸发淡水不断损失，需要向冷却循环系统补充淡化后浓盐水量为300m³/h，淡化后浓盐水的浓缩倍率为1.8，即经循环冷却塔循环冷却后浓盐水的TDS为126000mg/L，为了维持系统平衡，需要不断引出冷却塔冷却后浓盐水150m³/h用于综合利用(常规方法提溴、提钾、真空制盐等盐化工产品)，整个过程连续循环。

本发明公开和提出的海水淡化浓盐水用于电站冷却塔循环冷却水的技术，本领域技术人员可通过借鉴本文内容，适当改变工艺路线等环节实现，尽管本发明的方法已通过较佳实施例子进行了描述，相关技术人员明显能在不脱离本发明内容、精神和范围内对本文所述的方法进行改动或重新组合，来实现最终结果。特别需要指出的是，所有相类似的替换和改动对本领域技术人员来说是显而易见的，它们都被视为包括在本发明精神、范围和内容中。