CN105439227A - 一种低温单级多效的可循环再利用海水淡化装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供的一种低温单级多效的可循环再利用海水淡化装置，包括海水储蓄池、海水脱气室与支撑架，支撑架上设有蒸发室，结构简单，设计合理，蒸发室内设有海绵板、疏水膜与蒸发腔，疏水膜为毛细多孔膜可以让凝结的水直接流到淡水出口，不会吸附水滴，效果更佳，蒸发室呈75°角倾斜设置，可以让淡水蒸汽直接冷凝沿着疏水膜流下收集，用于加热海水的热蒸汽与海水换热降温后，沿着蒸发腔上升，随着高度增加，海水的沸点降低，从而再次产生淡水蒸气，提升工作效率，同时未转换成功的海水在利用蒸发室出水端的海水出水口经海水循环管路排放到海水储蓄池，循环在利用，节约能源，整体占地面积较小，成本较低，更能满足厂家的需求。

Description

一种低温单级多效的可循环再利用海水淡化装置

技术领域

本发明涉及海水淡化技术领域，特别是一种低温单级多效的可循环再利用海水淡化装置。

背景技术

海水淡化的本质是以能换水，日益增长的淡水需求量与能源短缺的矛盾是限制海水淡化技术的迅速发展的瓶颈问题。以最少的能量换取最多的淡水是最令人期待的淡化方法。海水淡化的主要方法大体上分为：膜法和蒸馏法。膜法以反渗透为主，蒸馏法最常见的有多级闪蒸、多效蒸馏、压气蒸馏。无论采取哪种方法，盐与水的分离是一种反自发过程，必须消耗一定的能量。实际操作中，要根据规模大小、能源费用、原水水质、气候条件以及技术与安全性要求选择最佳的解决方案。而现有的热法海水淡化装置，普通通过设置多个蒸发室，以串联的方式实现上一级的蒸汽用作下一集热源，以实现能量的多次再利用，达到一份能量换取多份淡水的目的。如申请号为201110325674.5的专利，提供了一种利用低温多效实现海水淡化的方法，其特征是将海水通入一级蒸发室，进行闪蒸得到淡水蒸汽，再依次将二次蒸汽和浓缩海水通入下一级，继续闪蒸得到淡水蒸汽，实现低温多级多效。但这类淡化设备所用的蒸发室体积较大，并且多个蒸发室阵列布置，占地面较广，装备繁琐，其成本较高，满足不了厂家的需求。

发明内容

本发明所要解决的问题是提供一种低温单级多效的可循环再利用海水淡化装置，解决现有的海水淡化装置通过串联多个蒸发室实现蒸汽多次再利用造成的设备投资成本高、占地面积大的问题。本发明借助重力水头，在竖直高度方向设置蒸发室的方式，利用水头高沸点低以及蒸汽密度低自下而上流动的特性结合起来，实现单级蒸发室达到传统技术中多级蒸发室阵列的效果，彻底解决多个蒸发室整列设备异常庞大，设备投资成本高的问题。

为解决以上问题本发明所采用的方案：

一种低温单级多效的可循环再利用海水淡化装置，包括海水储蓄池、海水脱气室与支撑架，所述的支撑架上设有蒸发室，所述的支撑架包括第一支撑架、第二支撑架与第三支撑架，所述的第一支撑架通过摆放架与第二支撑架、第三支撑架连成一体式结构，所述的第一支撑架与第二支撑架平行，第二支撑架与第三支撑架平行，所述的第一支撑架、第二支撑架与第三支撑架在同一直线上，所述的第一支撑架的长度R1大于第二支撑架的长度R2，第二支撑架的长度R2大于第三支撑架的长度R3，所述的摆放架一端设有固定架，所述的摆放架与蒸发室配合使用，所述的蒸发室倾斜设置，所述的倾斜度为α，α为75°，所述的蒸发室内设有海绵板、疏水膜与蒸发腔，所述的疏水膜位于海绵板和蒸发腔中间，所述的海绵板的宽度r1小于等于蒸发腔的宽度r2，所述的疏水膜的宽度r3为海绵板的宽度r1的二份之一，所述的蒸发室包括进水端与出水端，所述的进水端的海绵板上设有海水进水口，进水端的蒸发腔上设有过剩蒸汽出口，所述的出水端的海绵板上设有海水出水口，所述的海水出水口通过海水循环管路与海水储蓄池相连，所述的出水端的蒸发腔上设有热蒸汽入口与淡水出口，所述的海水脱气室一端通过海水进水管路与海水储蓄池相连，另一端通过海水管路与蒸发室进水端的海水进水口相连，所述的海水进水管路内设有过滤网，所述的海水进水管路上设有排污阀与循环泵，所述的海水脱气室上设有真空泵。

上述的一种低温单级多效的可循环再利用海水淡化装置，其中，所述的疏水膜为多孔疏水透气膜。

本方案的有益效果：

本发明提供的一种低温单级多效的可循环再利用海水淡化装置，包括海水储蓄池、海水脱气室与支撑架，支撑架上设有蒸发室，结构简单，设计合理，蒸发室内设有海绵板、疏水膜与蒸发腔，疏水膜为毛细多孔膜可以让凝结的水直接流到淡水出口，不会吸附水滴，效果更佳，蒸发室呈75°角倾斜设置，可以让淡水蒸汽直接冷凝沿着疏水膜流下收集，用于加热海水的热蒸汽与海水换热降温后，沿着蒸发腔上升，随着高度增加，海水的沸点降低，从而再次产生淡水蒸气，提升工作效率，同时未转换成功的海水在利用蒸发室出水端的海水出水口经海水循环管路排放到海水储蓄池，循环在利用，节约能源，整体占地面积较小，成本较低，更能满足厂家的需求。

附图说明

图1是本发明整体结构图。

图2是本发明支撑架与蒸发室结构图。

图3是本发明蒸发室结构图。

具体实施方式

如图所示，一种低温单级多效的可循环再利用海水淡化装置，包括海水储蓄池1、海水脱气室2与支撑架3，所述的支撑架3上设有蒸发室4，所述的支撑架3包括第一支撑架5、第二支撑架6与第三支撑架7，所述的第一支撑架5通过摆放架8与第二支撑架6、第三支撑架7连成一体式结构，所述的第一支撑架5与第二支撑架6平行，第二支撑架6与第三支撑架7平行，所述的第一支撑架5、第二支撑架6与第三支撑架7在同一直线上，所述的第一支撑架5的长度R1大于第二支撑架6的长度R2，第二支撑架6的长度R2大于第三支撑架7的长度R3，所述的摆放架8一端设有固定架9，所述的摆放架8与蒸发室4配合使用，所述的蒸发室4倾斜设置，所述的倾斜度为α，α为75°，所述的蒸发室4内设有海绵板10、疏水膜11与蒸发腔12，所述的疏水膜11位于海绵板10和蒸发腔12中间，所述的海绵板10的宽度r1小于等于蒸发腔12的宽度r2，所述的疏水膜11的宽度r3为海绵板10的宽度r1的二份之一，所述的蒸发室4包括进水端13与出水端14，所述的进水端13的海绵板10上设有海水进水口15，进水端13的蒸发腔12上设有过剩蒸汽出口16，所述的出水端14的海绵板10上设有海水出水口17，所述的海水出水口17通过海水循环管路18与海水储蓄池1相连，所述的出水端14的蒸发腔12上设有热蒸汽入口19与淡水出口20，所述的海水脱气室2一端通过海水进水管路21与海水储蓄池1相连，另一端通过海水管路22与蒸发室4进水端13的海水进水口15相连，所述的海水进水管路21内设有过滤网23，所述的海水进水管路21上设有排污阀24与循环泵25，所述的海水脱气室2上设有真空泵26。

本发明提供的一种低温单级多效的可循环再利用海水淡化装置，脱气室设置在距离海水储水池液面10米高处，蒸发室紧随脱气室，脱气室和蒸发室通过管路与海水储水池相连，利用管路中水柱高度形成自然真空。

本发明提供的一种低温单级多效的可循环再利用海水淡化装置，疏水膜为孔径0.1-1微米、厚度50微米多孔疏水透气膜，水蒸汽可以很轻松穿透这层膜，水却不能穿透。

本发明提供的一种低温单级多效的可循环再利用海水淡化装置，真空泵是用于抽取海水中溢出的不凝气体，为间歇性启动。整体的真空由管路中的水柱高度自然形成，与真空泵无关。海绵板上端与脱气室海水出口相连接，下端与浓海水出口管路相连。设置海绵板作用是利用毛细力将整个海绵板中充满海水，解决海水在腔室中分布不均，导致疏水膜海水侧补水不足的劣势。

更具托里实验表明，大气压力能维持的最高水柱高度为10.3米，该水头高度下水的沸点为0℃。水头高度为0米，对应水的沸点为100℃。也就是说，托里实验下，水柱高度从0米上升到10.3米过程中，对应的水的沸点从100℃，降低到0℃。利用不同水柱高度下对应水的沸点不一样，通过低水柱高度下沸腾产生的一次水蒸汽作为热源加热高水柱高度下的水至沸腾产生二次水蒸汽。通过在特定高度区间设置一个蒸发室，以一种类似“滚雪球”的方式实现热源自下而上多次叠加利用。

本发明提供的一种低温单级多效的可循环再利用海水淡化装置，通过设置疏水膜蒸发面，热源一次蒸汽自下而上与疏水膜表面换热，蒸汽在疏水膜表面冷凝汇聚成液滴在疏水膜表面滚落到淡水出口。蒸汽冷凝过程中释放大量的潜热加热疏水膜内侧海绵板中海水，海水受热蒸发产生二次蒸汽，蒸汽透过疏水膜流入蒸汽腔中。二次蒸汽沿蒸发面向上作为更高水柱处海水蒸发的热源，依次产生三次蒸汽等循环过程，该过程实现了同一个蒸发室中，达到传统淡化技术多个蒸发室的功能，实现梯级式多效。淡化过程中上一级蒸汽与下一级蒸汽件温差约为3℃。

本发明提供的一种低温单级多效的可循环再利用海水淡化装置，所设置的海水管路高度10m，脱气室设置在水头高度为10米处，真空泵与脱气室连接，用于抽取海水中的不凝气体，脱气室真空值为3.1KPa。脱气室出水口处紧紧接着蒸发室，蒸发室倾斜布置，倾角75°，蒸发室底部是一层海绵板，海绵板上表面紧贴一层厚度50微米的疏水膜。蒸发室竖直方向高度为1.6米，蒸发室底部浓盐水出口处水头高度为8.4米。根据水头高度与水沸点间的关系，蒸发室底部水头高度8.4米对应的蒸发温度为60℃，而蒸发室顶部水头高度为10米对应的蒸发温度为30℃。蒸发室从下而上，在竖直高度1.6米水头高度区间内，蒸发温度从60℃降低至30℃。利用外部63℃的工厂低温乏蒸汽作为海水淡化的热源，63℃一次蒸汽从蒸发室底部蒸汽入口流入，在疏水膜表面凝结释放潜热，一次蒸汽冷凝成淡水滚落至淡水出口。热量传给疏水层内侧毛细面上海水到沸点60℃，产生60℃的二次蒸汽，二次蒸汽穿透疏水膜流入蒸汽腔室。60℃的二次蒸汽沿正疏水膜向上，又可以作为热源加热高水头处海水，产生新蒸汽，进而多次完成蒸-凝过程。根据换热温差，一般本领域取3℃，在本实施例，仅设置一级蒸发室结构中，可以实现10效的淡水产量。相比于传统淡化方法中，必须设置10个蒸发室，该技术方案的成功实施，可直接节约设备成本近90%。

本发明提供的一种低温单级多效的可循环再利用海水淡化装置，包括海水储蓄池、海水脱气室与支撑架，支撑架上设有蒸发室，结构简单，设计合理，蒸发室内设有海绵板、疏水膜与蒸发腔，疏水膜为毛细多孔膜可以让凝结的水直接流到淡水出口，不会吸附水滴，效果更佳，蒸发室呈75°角倾斜设置，可以让淡水蒸汽直接冷凝沿着疏水膜流下收集，用于加热海水的热蒸汽与海水换热降温后，沿着蒸发腔上升，随着高度增加，海水的沸点降低，从而再次产生淡水蒸气，提升工作效率，同时未转换成功的海水在利用蒸发室出水端的海水出水口经海水循环管路排放到海水储蓄池，循环在利用，节约能源，整体占地面积较小，成本较低，更能满足厂家的需求。

仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求书的保护范围为准。

Claims (2)

1.一种低温单级多效的可循环再利用海水淡化装置，包括海水储蓄池、海水脱气室与支撑架，其特征为，所述的支撑架上设有蒸发室，所述的支撑架包括第一支撑架、第二支撑架与第三支撑架，所述的第一支撑架通过摆放架与第二支撑架、第三支撑架连成一体式结构，所述的第一支撑架与第二支撑架平行，第二支撑架与第三支撑架平行，所述的第一支撑架、第二支撑架与第三支撑架在同一直线上，所述的第一支撑架的长度R1大于第二支撑架的长度R2，第二支撑架的长度R2大于第三支撑架的长度R3，所述的摆放架一端设有固定架，所述的摆放架与蒸发室配合使用，所述的蒸发室倾斜设置，所述的倾斜度为α，α为75°，所述的蒸发室内设有海绵板、疏水膜与蒸发腔，所述的疏水膜位于海绵板和蒸发腔中间，所述的海绵板的宽度r1小于等于蒸发腔的宽度r2，所述的疏水膜的宽度r3为海绵板的宽度r1的二份之一，所述的蒸发室包括进水端与出水端，所述的进水端的海绵板上设有海水进水口，进水端的蒸发腔上设有过剩蒸汽出口，所述的出水端的海绵板上设有海水出水口，所述的海水出水口通过海水循环管路与海水储蓄池相连，所述的出水端的蒸发腔上设有热蒸汽入口与淡水出口，所述的海水脱气室一端通过海水进水管路与海水储蓄池相连，另一端通过海水管路与蒸发室进水端的海水进水口相连，所述的海水进水管路内设有过滤网，所述的海水进水管路上设有排污阀与循环泵，所述的海水脱气室上设有真空泵。

2.如权利要求1所述的一种低温单级多效的可循环再利用海水淡化装置，其特征为，所述的疏水膜为多孔疏水透气膜。