CN101935078A - 一种海水淡化的装置及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种海水淡化装置及方法,装置包括储水箱,储水箱上连接有进水管,储水箱的顶部具有蒸汽出口;储水箱内设有第一冷凝器,第一冷凝器的一端连接有压缩机,压缩机连接有蒸发器;蒸发器的下方设置有收集水槽;具有一空腔,蒸汽出口与空腔相通,空腔设有一与外界连通的进风口,蒸发器设在空腔内,空腔上位于蒸发器处设有出风口,出风口处设有风机,空腔上设有与出风口连通的回风口;第一冷凝器的输出端连接有第二冷凝器,第二冷凝器与蒸发器连通,且在第二冷凝器和蒸发器之间设有膨胀阀。方法包括同时从海水和空气中取得淡水的方法。本发明海水淡化装置和方法,淡水的产水量高,能耗低,结构简单,成本低。
Description
技术领域
本发明涉及海水淡化的装置和方法。
背景技术
真正意义上的海水淡化是在第二次世界大战以后发展起来的。战后由于国际资本大力开发中东地区石油,使这一地区经济迅速发展,人口快速增加,这个原本干旱的地区对淡水资源的需求与日俱增。而中东地区独特的地理位置和气候条件,加之其丰富的能源资源,又使得海水淡化成为该地区解决淡水资源短缺问题的现实选择,并对海水淡化装置提出了大型化的要求。
到目前为止,海水淡化方法有冷冻法、蒸馏法、电解法、反渗透法。
冷冻法,即冷冻海水使之结冰,在液态淡水变成固态冰的同时盐被分离出去,这种方法虽然能够从海水中分离淡水,但是,冷冻法要将液体变成固体,需要消耗许多能源,而得到的淡水味道却不佳,难以使用。
蒸馏法主要有:多级闪蒸、低温多效和压汽蒸馏三种技术。多级闪蒸海水淡化是将经过加热的海水,依次在多个压力逐渐降低的闪蒸室中进行蒸发,将蒸汽冷凝而得到淡水;低温多效海水淡化技术是指盐水的最高蒸发温度低于70℃的淡化技术,其特征是将一系列的水平管喷淋降膜蒸发器串联起来,用一定量的蒸汽输入通过多次的蒸发和冷凝,后面一次的蒸发温度均低于前面一次,从而得到多倍于蒸汽量的蒸馏水的淡化过程;压汽蒸馏海水淡化技术,是海水预热后,进入蒸发器并在蒸发器内部分蒸发,所产生的二次蒸汽经压缩机压缩提高压力后引入到蒸发器的加热侧,蒸汽冷凝后作为产品水引出,如此实现热能的循环利用。所有上述的蒸馏法需要蒸汽或电力作为热源,加热蒸发海水,蒸馏法一般需将海水加热到沸点以上,产生蒸汽,此法设备体积大、结构较复杂、造价高、投资大,消耗的能源多,若采用高温蒸馏方式,还容易引起设备的结垢和腐蚀。
电解法法是将具有选择透过性的阳膜与阴膜交替排列,组成多个相互独立的隔室从而使海水被淡化,而相邻隔室海水浓缩,淡水与浓缩水得以分离,电解法需要消耗大量的电能,产水量也不高,因此,成本高。
反渗透法就是在一定压力下,将海水压入反渗透膜,这种膜只允许海水中的水分子透过,而将绝大部分盐分子截住,从而得到淡水。对于反渗透海水淡化,影响成本最大的因素是电力费用,其次是药剂费和膜更换费用,再次,产水量不高,因此,成本也高。
发明内容
本发明的第一目的是提供一种海水淡化的装置,利用本发明的海水淡化装置,能提高淡水的产水量,结构简单,成本低。
本发明的第二目的是提供一种海水淡化的方法,利用本发明的海水淡化方法,淡水的产水量高,能耗低。
为达到上述目的,一种海水淡化的装置,包括储水箱,储水箱上连接有进水管,进水管上设有进水阀,储水箱的顶部具有蒸汽出口;储水箱内设有第一冷凝器,第一冷凝器的一端连接有压缩机,压缩机连接有蒸发器;蒸发器的下方设置有收集水槽;收集水槽设有出水口;具有一空腔,所述的蒸汽出口与空腔相通,空腔设有一与外界连通的进风口,所述的蒸发器设在空腔内,空腔上位于蒸发器处设有出风口,出风口处设有风机,空腔上设有与出风口连通的回风口;所述的第一冷凝器的输出端连接有第二冷凝器,第二冷凝器与蒸发器连通,且在第二冷凝器和蒸发器之间设有膨胀阀;第二冷凝器和蒸发器并排排列,第二冷凝器位于靠近风机的一侧。
海水淡化的方法包括淡化过程和冷却剂循环过程,淡化过程为:(1)打开进水阀,净化海水从进水管进入到储水箱内,第一冷凝器在储水箱内进行热交换使净化海水汽化成水蒸汽,水蒸汽经过蒸汽出口进入到空腔内;在风机的作用下,空腔形成负压,使得外界的空气从进风口进入到空腔内,空气和水蒸气混合;(2)在风机的作用下,空腔内的水蒸汽和空气进入到蒸发器中进行热交换,使得水蒸汽和空气中的水分冷却凝聚成水落入到收集水槽中,进入到收集水槽中的水通过出水口排出;(3)经过蒸发器冷却的空气的干燥度增大,并经过第二冷凝器与第二冷凝器内的冷却剂进行热交换,最后,经干燥的空气从出风口排出,且部分空气经回风口进入到空腔内形成内循环。冷却剂的循环过程为:第一冷凝器内的冷却剂在储水箱内进行热交换,放出热量,冷却剂变成液体被输送到第二冷凝器中,在第二冷凝器中,冷却剂与经过蒸发器的空气进行热交换,进一步降低冷却剂的温度,经过第二冷凝器的空气温度升高,升高的温度小于1℃,然后,经过膨胀阀减压降温成为低温低压的液体冷却剂被输送到蒸发器内,在蒸发器中冷却剂与水蒸气和空气进行热交换,冷却剂成为气体被输送到压缩机内,在压缩机内被压缩成为高温高压的气体被输送到第一冷凝器中,与净化海水进行热交换。
由于得到的淡水同时来自两部分的水源,一部分为海水,另一部分为空气中的水,并且,空气中的含水量高,不需要购买,因此,不仅提高了淡水的产水量,而且,也降低了成本。另外,经过蒸发器和第二冷凝器的空气不仅温度低,而且干燥度大,当从回风口继续内循环到空腔内时,加大了蒸发器两边的对流、加大了来自蒸汽出口的水蒸汽和来自外界空气的温度差,因此,对水蒸汽的吸收更加的快、更加的多、更加的充分,从而进一步提高了淡水的产水量。设置第二冷凝器进一步降低来自第一冷凝器的液体的温度,由于在第一冷凝器中冷却剂的大部分热量被净化海水吸收,因此,在第二冷凝器中冷却剂的降温幅度比较小,经过第二冷凝器的空气升温幅度也比较小,设置膨胀阀,当高温高压的液态制冷剂经过膨胀阀的节流孔节流后,成为低温低压的雾状的液压制冷剂,为制冷剂的蒸发创造条件,另外,能够控制制冷剂的流量:当进入蒸发器的液态制冷剂经过蒸发器后,制冷剂由液态蒸发为气态,吸收热量,降低蒸发器外界的温度,膨胀阀控制制冷剂的流量,保证蒸发器的出口完全为气态制冷剂,若流量过大,出***有液态制冷剂可能进入压缩机内产生液击,若制冷剂流量过小,提前蒸发完毕,造成制冷不足,这样,一方面蒸发器内的液体温度更低,对水蒸汽和空气的冷凝效果更好,更充分,另一方面,经蒸发器进入到压缩机内的气体的温度低压力低,起到保护压缩机的作用;第二冷凝器和蒸发器并排排列,第二冷凝器位于靠近风机的一侧,空气首先经过蒸发器干燥度增大,然后,经过第二冷凝器进一步提高了空气的干燥度。在本发明中,要取得淡水,不需要消耗大的电能,因此,整个装置耗能小,而且结构简单。
作为改进,所述的储水箱上设有排污口,排污口上连接有排污管,排污管上设有排污阀。当储水箱内产生污水和杂质时,则通过排污口和排污管排出,起到了及时清理储水箱的作用。
作为改进,所述的出水口上设有水处理装置。从出水口出来的水通过过滤或逆渗透被处理成能够直接饮用的水。
作为改进,所述的储水箱内设有自动浮球。自动浮球用于自动控制储水箱内的水位高低,以实现自动供水。
作为改进,所述的收集水槽的底面从左右两侧相中间倾斜。收集水槽内的水从两侧向中间流,这样,在收集水槽中不容易形成污垢等杂质。
附图说明
图1为海水淡化装置的结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式对本发明进行进一步详细说明。
如图1所示的一种海水淡化的装置,包括储水箱1,储水箱1上连接有进水管2,进水管2上设有进水阀3,储水箱1的顶部具有蒸汽出口(未示出);在储水箱1的底部开有排污口,排污口上连接有排污管4,排污管4上设有排污阀5,当储水箱内有污水或杂质等需要排出储水箱1的,打开排污阀4,污水或杂质等物质通过排污口和排污管5排出,这样,能够及时的清理储水箱。在储水箱1内设置自动浮球6,能够自动判断储水箱中的水位,从而很容易的实现自动供水和限量供水。
在储水箱1中设有第一冷凝器100,第一冷凝器的输入端连接有压缩机7,输出端连接第二冷凝器8,压缩机7的输入端与蒸发器9连接,蒸发器9通过膨胀阀10与第二冷凝器11连通。在蒸发器9的下方设有收集水槽21,收集水槽21的底面从左右两侧相中间倾斜,这样,在收集水槽中不容易形成污垢等杂质,在收集水槽的底面中间具有出水口22,出水口22上设有通过过滤或逆渗透被处理成能够直接饮用的水的水处理装置23。
具有一空腔12,空腔12具有进风口13、出风口14和回风口15,出风口14位于蒸发器和第二冷凝器处,回风口15位于进风口13和出风口14之间,在出风口14出安装有风机16。所述的蒸发器和第二冷凝器处在空腔12内,蒸发器和第二冷凝器并排排列,且第二冷凝器靠近风机一侧,空气首先经过蒸发器干燥度增大,然后,经过第二冷凝器进一步提高了空气的干燥度。
海水淡化的方法包括淡化过程和冷却剂循环过程,其中淡化过程为:(1)打开进水阀3,净化海水从进水管2进入到储水箱1内,第一冷凝器在储水箱1内进行热交换使净化海水汽化成水蒸汽,水蒸汽经过蒸汽出口进入到空腔12内;在风机16的作用下,空腔12内形成负压,使得外界的空气从进风口13进入到空腔12内与水蒸汽混合;(2)在风机16的作用下,空腔12内的水蒸汽和空气进入到蒸发器9中进行热交换,使得水蒸汽和空气中的水分冷却凝聚成水落入到收集水槽21中,进入到收集水槽中的水通过出水口排出;(3)经过蒸发器的空气干燥度增大、温度降低,然后,经过第二冷凝器后,干燥度进一步增大并与第二冷凝器中的冷却剂进行热交换,最后,在风机的作用下从出风口14排出,且部分空气经回风口15进入到空腔内形成内循环;因从回风口继续内循环到空腔内的空气温度低、干燥度大,加大了蒸发器两边的对流、加大了水蒸汽和空气的温度差,因此,对水蒸汽的吸收更加的快、更加的多、更加的充分,从而淡水的产水量大大增加。
冷却剂的循环过程为:第一冷凝器100内的冷却剂在储水箱1内进行热交换,放出热量,冷却剂变成液体被输送到第二冷凝器8中,在第二冷凝器8中,冷却剂与经过蒸发器的空气进行热交换,进一步降低冷却剂的温度,经过第二冷凝器的空气温度升高,由于在第一冷凝器100内冷却剂的大部分热量被净化海水带走,因此,升高的温度小于1℃,然后,经过膨胀阀10减压降温成为低温低压的液体冷却剂被输送到蒸发器9内,在蒸发器9中冷却剂与水蒸气和空气进行热交换,冷却剂成为气体被输送到压缩机7内,在压缩机7内被压缩成为高温高压的气体被输送到第一冷凝器100中,与净化海水进行热交换。
由于得到的淡水来自两部分的水源,一部分为海水,另部分为空气中的水,并且,空气中的含水量高,不需要购买,与现有的单纯从海水中提炼淡水的方法来比较,不仅提高了淡水的产水量,而且,也降低了成本。
Claims (10)
1.一种海水淡化的装置,包括储水箱,储水箱上连接有进水管,进水管上设有进水阀,储水箱的顶部具有蒸汽出口;储水箱内设有第一冷凝器,第一冷凝器的一端连接有压缩机,压缩机连接有蒸发器;蒸发器的下方设置有收集水槽;收集水槽设有出水口;其特征在于:具有一空腔,所述的蒸汽出口与空腔相通,空腔设有一与外界连通的进风口,所述的蒸发器设在空腔内,空腔上位于蒸发器处设有出风口,出风口处设有风机,空腔上设有与出风口连通的回风口;所述的第一冷凝器的输出端连接有第二冷凝器,第二冷凝器与蒸发器连通,且在第二冷凝器和蒸发器之间设有膨胀阀;第二冷凝器和蒸发器并排排列,第二冷凝器位于靠近风机的一侧。
2.根据权利要求1所述的一种海水淡化的装置,其特征在于:所述的储水箱上设有排污口,排污口上连接有排污管,排污管上设有排污阀。
3.根据权利要求1所述的一种海水淡化的装置,其特正在于:所述的出水口上设有水处理装置。
4.根据权利要求1所述的一种海水淡化的装置,其特征在于:所述的储水箱内设有自动浮球。
5.根据权利要求1所述的一种海水淡化的装置,其特征在于:所述的收集水槽的底面从左右两侧相中间倾斜。
6.一种海水淡化的方法,其步骤包括淡化过程和冷却剂循环过程,
淡化过程为:
(1)打开进水阀,净化海水从进水管进入到储水箱内,第一冷凝器在储水箱内进行热交换使净化海水汽化成水蒸汽,水蒸汽经过蒸汽出口进入到空腔内;在风机的作用下,空腔内形成负压,使得外界的空气从进风口进入到空腔内,空气和水蒸气混合;
(2)在风机的作用下,空腔内的水蒸汽和空气进入到蒸发器中进行热交换,使得水蒸汽和空气中的水分冷却凝聚成水落入到收集水槽中,进入到收集水槽中的水通过出水口排出;
(3)经过蒸发器冷却的空气的干燥度增大,并经过第二冷凝器与第二冷凝器内的冷却剂进行热交换,最后,经干燥的空气从出风口排出,且部分空气经回风口进入到空腔内形成内循环;
冷却剂的循环过程为:第一冷凝器内的冷却剂在储水箱内进行热交换,放出热量,冷却剂变成液体被输送到第二冷凝器中,在第二冷凝器中,冷却剂与经过蒸发器的空气进行热交换,进一步降低冷却剂的温度,经过第二冷凝器的空气温度升高,升高的温度小于1℃,然后,经过膨胀阀减压降温成为低温低压的液体冷却剂被输送到蒸发器内,在蒸发器中冷却剂与水蒸气和空气进行热交换,冷却剂成为气体被输送到压缩机内,在压缩机内被压缩成为高温高压的气体被输送到第一冷凝器中,与净化海水进行热交换。
7.根据权利要求6所述的一种海水淡化方法,其特征在于:所述的污水和杂质通过排污口和排污管排出。
8.根据权利要求6所述的一种海水淡化方法,其特征在于:从出水口出来的水通过过滤或逆渗透被处理成能够直接饮用的水。
9.根据权利要求6所述的一种海水淡化方法,其特征在于:自动浮球用于自动控制储水箱内的水位高低。
10.根据权利要求6所述的一种海水淡化方法,其特征在于:收集水槽内的水从两侧向中间流。
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