CN101935078A - 一种海水淡化的装置及方法 - Google Patents

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

一种海水淡化的装置及方法

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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