CN209276190U - 单效海水淡化装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种单效海水淡化装置，包括蒸发壳体，所述蒸发壳体的下部连接有加热壳体，所述加热壳体内填充有蒸发传热介质及热源发生器；所述蒸发壳体内设有若干中空设置的蒸发板片，所述蒸发板片的下端口连通所述加热壳体的内腔且顶端密闭设置，若干所述蒸发板片上端设有降膜布液器，所述蒸发壳体管道连接有淡水冷凝器，所述蒸发壳体与所述淡水冷凝器之间设有气流风机，所述降膜布液器管道连接有海水箱；本实用新型整个蒸发结构上下布置，结构紧凑，免去了负压泵的使用，能耗需求小，蒸发主要为液膜换热加热和风流促进作用，不易产生飞沫，淡化水质更好，尤其适用于小型海水淡化场合。

Description

单效海水淡化装置

技术领域

本实用新型涉及一种海水淡化装置，尤其涉及一种单效海水淡化装置。

背景技术

海水淡化是一种重要的解决水资源短缺和在独立环境下获得淡水的重要方法。按分离方法不同，目前主流海水淡化工艺可分为膜法和热法，当具有廉价易得的低品位废热来源时，热法更具优势，因而在化工、热电、航海等领域得到广泛的应用。根据对热源利用方式的不同，热法又可分为单效蒸发和多效蒸发等。

与单效蒸发相比，多效蒸发有热能利用效率高、单位能耗低的优点，但工艺复杂、流程较长，所需配套动力设施较多，不利于在小型场合应用。因而在缺乏动力的小型海水淡化场合，多采用单效蒸馏工艺。

目前单效蒸馏装置多采用低温真空沸腾蒸发工艺，使海水在蒸发器内进行真空沸腾蒸发，蒸发产生的蒸汽通过除沫器分离大部分夹带的液沫，在冷凝器冷凝产生淡水，部分蒸汽和不凝气体通过真空泵排出***。单效蒸发装置结构简单，可靠性高，但同时也存在以下问题：一、沸腾蒸发的蒸汽夹带较多液沫，液沫中盐分较高，不可避免地会被带入冷凝器中，影响淡水水质；二、通过真空泵维持负压，需消耗较多动力，尤其是对于发电成本较高的小型渔船等场合来说，单位成本过高。

实用新型内容

本实用新型所要解决的技术问题是提供一种结构紧凑，能耗较低，淡化水质更好，尤其适用于小型海水淡化场合的单效海水淡化装置。

为解决上述技术问题，本实用新型的技术方案是：单效海水淡化装置，包括蒸发壳体，所述蒸发壳体的下部连接有加热壳体，所述加热壳体的内腔内填充有蒸发传热介质及浸没在所述蒸发传热介质内的热源发生器；所述蒸发壳体内设有若干中空设置的蒸发板片，所述蒸发板片的下端口连通所述加热壳体的内腔且顶端密闭设置，所述蒸发壳体内位于若干所述蒸发板片上端设有降膜布液器，所述蒸发壳体管道连接有淡水冷凝器，所述蒸发壳体与所述淡水冷凝器之间设有气流风机，所述降膜布液器管道连接有海水箱。

作为优选的技术方案，所述淡水冷凝器包括冷凝壳体，所述冷凝壳体上贯穿设有若干冷凝管，位于若干所述冷凝管一端的所述冷凝壳体上固定密封安装有海水进液封头，位于若干所述冷凝管另一端的所述冷凝壳体上固定密封安装有海水出液封头；所述冷凝壳体的一端连接所述气流风机，所述冷凝壳体的另一端与所述蒸发壳体之间连接有循环风道，所述冷凝壳体上设有淡水出口。

作为优选的技术方案，所述海水出液封头的出液口管道连接所述海水箱。

作为优选的技术方案，所述海水箱包括箱体，所述箱体内通过浓淡海水隔板分隔为新鲜海水室和高浓度海水室，所述浓淡海水隔板的下部设有连通所述新鲜海水室和所述高浓度海水室的海水连通口，所述新鲜海水室上设有新鲜海水入口，所述高浓度海水室位于所述海水连通口上部设有浓海水回流口和浓海水溢流口，所述浓海水回流口管道连接所述蒸发壳体的底部。

作为优选的技术方案，所述降膜布液器与所述海水箱之间设有海水循环泵，所述海水循环泵的进水口连接所述海水箱，所述海水循环泵的出水口连接所述降膜布液器。

作为优选的技术方案，所述海水循环泵的出水口还连接所述海水箱，所述海水循环泵的出水口与所述海水箱之间设有海水循环量调节阀。

作为优选的技术方案，所述热源发生器包括贯穿所述加热壳体设置的低温热源发生装置。

由于采用了上述技术方案，单效海水淡化装置，包括蒸发壳体，所述蒸发壳体的下部连接有加热壳体，所述加热壳体的内腔内填充有蒸发传热介质及浸没在所述蒸发传热介质内的热源发生器；所述蒸发壳体内设有若干中空设置的蒸发板片，所述蒸发板片的下端口连通所述加热壳体的内腔且顶端密闭设置，所述蒸发壳体内位于若干所述蒸发板片上端设有降膜布液器，所述蒸发壳体管道连接有淡水冷凝器，所述蒸发壳体与所述淡水冷凝器之间设有气流风机，所述降膜布液器管道连接有海水箱；本实用新型利用所述热源发生器将所述蒸发传热介质加热，加热的整体向上对所述蒸发板片进行加热，传热冷凝后的液滴顺着所述蒸发板片的内壁流回，重复利用；蒸发板片的外壁上由所述降膜布液器将海水布成液膜，增大蒸发表面积，在不沸腾的情况下，由强风促进蒸发，蒸汽进入淡水冷凝器后冷却形成淡水；本实用新型整个蒸发结构上下布置，结构紧凑，免去了负压泵的使用，能耗需求小，蒸发主要为液膜换热加热和风流促进作用，不易产生飞沫，淡化水质更好，尤其适用于小型海水淡化场合。

附图说明

以下附图仅旨在于对本实用新型做示意性说明和解释，并不限定本实用新型的范围。其中：

图1是本实用新型实施例的立体结构示意图，图中以空心箭头示意水蒸气流动方向，以实心箭头示意海水流动方向，为方便整体示意，图中未示出蒸发壳体和冷凝壳体的部分结构；

图2是本实用新型实施例蒸发壳体和淡水冷凝器的整体立体结构示意图，图中以实心箭头示意水蒸气流动方向；

图3是本实用新型实施例蒸发壳体和加热壳体的内部结构原理图，图中以实心箭头示意水蒸气流动方向；

图4是本实用新型实施例海水箱的内部结构原理图，图中以实心箭头示意海水流动方向；

图5是本实用新型实施例降膜布液器的结构示意图；

图6是图5的A-A结构缩放示意图。

图中：1-蒸发壳体；2-加热壳体；21-蒸发传热介质；22-蒸发板片；23- 低温热源发生装置；3-降膜布液器；31-降膜布液箱；32-降液孔；4-气流风机； 41-风机罩；5-淡水冷凝器；51-海水进液封头；52-冷凝壳体；53-海水出液封头；54-循环风道；55-淡水出口；56-冷凝管；6-海水箱；61-浓淡海水隔板； 62-新鲜海水室；63-新鲜海水入口；64-高浓度海水室；65-浓海水回流口；66- 浓海水溢流口；67-海水连通口；7-海水循环泵；71-海水循环量调节阀。

具体实施方式

下面结合附图和实施例，进一步阐述本实用新型。在下面的详细描述中，只通过说明的方式描述了本实用新型的示范性实施例。毋庸置疑，本领域的普通技术人员可以认识到，在不偏离本实用新型的精神和范围的情况下，可以用各种不同的方式对所描述的实施例进行修正。因此，附图和描述在本质上是说明性的，而不是用于限制权利要求的保护范围。

如图1至图6共同所示，单效海水淡化装置，包括蒸发壳体1，所述蒸发壳体1的下部连接有加热壳体2，所述加热壳体2的内腔内填充有蒸发传热介质21及浸没在所述蒸发传热介质21内的热源发生器，所述蒸发传热介质21 可以为水、海水等。所述热源发生器包括贯穿所述加热壳体2设置的低温热源发生装置23，所述低温热源发生装置23可以采用柴油机冷却水路、柴油机废气、太阳能集热器等低品位热源，使得本实施例在小型海水淡化场合更易应用。

所述蒸发壳体1内设有若干中空设置的蒸发板片22，所述蒸发板片22的下端口连通所述加热壳体2的内腔且顶端密闭设置，所述蒸发壳体1内位于若干所述蒸发板片22上端设有降膜布液器3，所述蒸发传热介质21在受热后蒸发形成传热蒸汽，传热蒸汽向上到达所述蒸发板片22内，热量传递给所述蒸发板片22，同时传热蒸汽冷凝到所述蒸发板片22的内壁上，通过自重回流到所述加热壳体2内，重复循环使用。

所述降膜布液器3包括固定密封套装在若干所述蒸发板片22上部的降膜布液箱31，所述降膜布液箱31与所述蒸发板片22接触的侧面上均匀设有若干竖向设置的降液孔32。本实施例所述固定密封套装为在所述降膜布液箱31上开设有与所述蒸发板片22横截面外形对应的开口，将所述降膜布液箱31直接从若干所述蒸发板片22上端向下套入，所述降膜布液箱31与所述蒸发板片22 自然实现密封，当然所述降膜布液箱31的内腔应在若干所述蒸发板片22之间相互连通形成布水腔，所述降膜布液箱31上设有向此布水腔供海水的入口。所述降膜布液箱31可通过螺栓或者螺钉固定到所述蒸发板片22上，此为本领域技术人员所熟知的，在此不再赘述且在图中未示出。所述降液孔32可将供给到所述降膜布液箱31内的海水，通过海水自由降落，布置到所述蒸发板片 22的侧面上，在液体表面张力作用下，相邻所述降液孔32降下的海水可在所述蒸发板片22的外壁上均匀流动，形成均匀的液膜。上述结构可避免在降膜过程产生细小的液滴，从而可防止风流产生飞沫，进一步提高海水淡化效果。当然本实施例所述降膜布液器3的结构不限于此，任何可在所述蒸发板片22 上形成液膜且不易产生细小液滴的结构，均可在此使用。

所述蒸发壳体1管道连接有淡水冷凝器5，所述蒸发壳体1与所述淡水冷凝器5之间设有气流风机4，通过气流风机4产生风流，使所述蒸发板片22 上的液膜加速蒸发，并同时将产生的水蒸气送入所述淡水冷凝器5进行冷凝使用。

所述淡水冷凝器5包括冷凝壳体52，所述冷凝壳体52上贯穿设有若干冷凝管56，位于若干所述冷凝管56一端的所述冷凝壳体52上固定密封安装有海水进液封头51，位于若干所述冷凝管56另一端的所述冷凝壳体52上固定密封安装有海水出液封头53。所述冷凝壳体52的一端连接所述气流风机4，所述冷凝壳体52的另一端与所述蒸发壳体1之间连接有循环风道54，所述冷凝壳体52上设有淡水出口55。本实施例若干所述冷凝管56竖向设置，所述淡水冷凝器5并排安装在所述蒸发壳体1一侧，如图2所示，所述海水进液封头51 位于所述冷凝壳体52下部，所述海水出液封头53位于所述冷凝壳体52上部，所述冷凝壳体52的上端连接所述气流风机4，下端通过所述循环风道54连接所述蒸发壳体1。所述海水出液封头53的出液口管道连接所述海水箱6。本实施例所述冷凝壳体52的上端和所述蒸发壳体1的上端之间管道连接有风机罩 41，所述气流风机4安装在所述风机罩41内，这样可容易实现防止漏气的效果；所述气流风机4优选防水风机，防水风机为公知常用技术，在此不再赘述。

所述降膜布液器3管道连接有海水箱6，所述海水箱6内储存用于蒸发的海水。本实施例所述降膜布液器3与所述海水箱6之间设有海水循环泵7，所述海水循环泵7的进水口连接所述海水箱6，所述海水循环泵7的出水口连接所述降膜布液器3，更进一步的所述海水循环泵7的出水口连接所述降膜布液箱31的海水供给入口；通过所述海水循环泵7的作用，使得从所述海水箱6 内可向所述降膜布液器3稳定地供给海水。当然本实施例所述海水箱6也可安装在所述降膜布液器3的上方，通过海水自重，自由流入所述降膜布液器3。本实施例所述海水循环泵7的出水口还连接所述海水箱6，所述海水循环泵7 的出水口与所述海水箱6之间设有海水循环量调节阀71，即所述海水循环泵7 的出水管路分为两支，一支供给给所述降膜布液器3，另一支回流到所述海水箱6，根据所述海水循环泵7供给流量固定的原则，当调节所述海水循环量调节阀71时，回流的所述海水箱6的海水发生增减，这样供给到所述降膜布液器3的海水会对应地发生减增，以此来调节供给到所述降膜布液器3内的海水量。

所述海水箱6包括箱体，所述箱体内通过浓淡海水隔板61分隔为新鲜海水室62和低高浓度海水室64，所述浓淡海水隔板61的下部设有连通所述新鲜海水室62和所述低高浓度海水室64的海水连通口67，所述新鲜海水室62上设有新鲜海水入口63，本实施例所述海水出液封头53的出液口管道连接所述新鲜海水入口63，这样可将在所述淡水冷凝器5处经过换热预热的海水进行储存利用，可提高在所述蒸发板片22上液膜的初始温度，更利于快速蒸发。当然本实施例也可在所述海水出液封头53的出液口另接一路预热海水排放管，在所述海水箱6内无法储存更多的预热海水时，将预热过的海水直接放出，所述海水出液封头53的出液口与所述新鲜海水入口63之间的管路上、以及所述预热海水排放管上都应安装相应的控制阀以控制对应的流量或者开关，此为公知常用技术，在此不再赘述。

所述低高浓度海水室64位于所述海水连通口67上部设有浓海水回流口65 和浓海水溢流口66，所述浓海水回流口65管道连接所述蒸发壳体1的底部，所述蒸发壳体1的底部存在经蒸发后浓缩的高浓度海水，这部分高浓度海水是本实施例中温度最高的海水水体，将这部分高浓度海水导回所述海水箱6，可对所述海水箱6内的海水起到升温效果，进一步促进后续的液膜蒸发。本实施例所述浓海水溢流口66高于所述浓海水回流口65设置，所述浓淡海水隔板61 可将回流的高浓度海水暂时分隔在所述低高浓度海水室64，高浓度海水在连通器原理和热对流作用下，可将部分热量传递给位于所述新鲜海水室62的新鲜海水，并在所述新鲜海水入口63不断冲入新鲜海水以及所述浓海水回流口65 不断回流高浓度海水的驱使下，高浓度海水优先从所述浓海水溢流口66溢出，这样可达到利用部分余热且不会明显提高所述海水箱6内海水浓度的效果，可与所述蒸发壳体1内的蒸发相辅相成，提高淡水的品质。

本实施例所有所述管道连接为通过管道实现气液密封输送的技术，属于本领域技术人员熟知的现有技术，在此不再赘述。

本实施例的工作原理为：所述低温热源发生装置23提供热量并加热所述蒸发传热介质21，所述蒸发传热介质21受热蒸发并向上到所述蒸发板片22 处换热，传热蒸汽换热后液化并回流利用，所述降膜布液器3在所述蒸发板片 22外壁上形成液膜，所述蒸发板片22作为中间传热结构，将热量传递给液膜使液膜升温，但达不到沸点，不用担心海水沸腾；所述气流风机4产生气流，根据液体蒸发三要素可知，本实施例提高了海水的表面积，提高了海水的温度，提高了海水的表面空气流动速度，所以液膜在所述蒸发板片22外壁上慢慢下降的过程中，内部水分会快速蒸发，蒸发出水分的液膜在所述蒸发壳体1的底部汇聚成高温的高浓度海水；所述蒸发壳体1内产生的水蒸气进入所述冷凝壳体52，所述冷凝壳体52内利用冷凝管56内通过低温海水实现换热冷凝，部分水蒸气被冷凝后形成淡水，从所述淡水出口55排出利用，部分未及时冷凝的水蒸气从所述循环风道54回到所述蒸发壳体1重复循环；低温海水在换热后温度升高，经所述海水出液封头53、所述新鲜海水入口63进入所述海水箱6，然后被所述海水循环泵7送入所述降膜布液器3；所述蒸发壳体1底部高温的高浓度海水被送回所述海水箱6内的所述低高浓度海水室64，进行热量部分利用后排出。

本实施例可利用低品位热源，通过所述蒸发传热介质21作为媒介，对海水进行加热，加热温和，海水不会发生沸腾，可避免飞沫产生，提高了淡水品质。所述降膜布液器3利用海水自动降落成液膜，不产生细小水滴，进一步减少飞沫产生，为提高淡水品质又提供了保障。海水作为冷凝水蒸气的冷却液，在冷却淡水的同时自身温度提高，提高了热能利用率，温度提高的海水在所述蒸发板片22上形成液膜时可显著提高初始温度，进一步促进蒸发效率。高温的高浓度海水也可返回所述海水箱6进行热能部分利用，更提高了热能利用率。本实施例热源简单易取，耗电设备主要为所述气流风机4和所述海水循环泵7，能耗较低，各部件环环相扣，结构紧凑。本实施例以柴油发动机缸套冷却水为热源，海水作为蒸发介质，实验测得数据如下：

由实验数据可见，本实施例以低温废热为蒸发热源，进行常压下非饱和蒸发、冷凝，生产淡水，淡水水质可达到蒸馏水级别，电力消耗约为7kWh/吨淡水，具有十分广阔的应用前景。

以上显示和描述了本实用新型的基本原理、主要特征及本实用新型的优点。本行业的技术人员应该了解，本实用新型不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本实用新型的原理，在不脱离本实用新型精神和范围的前提下，本实用新型还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本实用新型范围内。本实用新型要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims (7)

1.单效海水淡化装置，包括蒸发壳体，其特征在于：所述蒸发壳体的下部连接有加热壳体，所述加热壳体的内腔内填充有蒸发传热介质及浸没在所述蒸发传热介质内的热源发生器；所述蒸发壳体内设有若干中空设置的蒸发板片，所述蒸发板片的下端口连通所述加热壳体的内腔且顶端密闭设置，所述蒸发壳体内位于若干所述蒸发板片上端设有降膜布液器，所述蒸发壳体管道连接有淡水冷凝器，所述蒸发壳体与所述淡水冷凝器之间设有气流风机，所述降膜布液器管道连接有海水箱。

2.如权利要求1所述的单效海水淡化装置，其特征在于：所述淡水冷凝器包括冷凝壳体，所述冷凝壳体上贯穿设有若干冷凝管，位于若干所述冷凝管一端的所述冷凝壳体上固定密封安装有海水进液封头，位于若干所述冷凝管另一端的所述冷凝壳体上固定密封安装有海水出液封头；所述冷凝壳体的一端连接所述气流风机，所述冷凝壳体的另一端与所述蒸发壳体之间连接有循环风道，所述冷凝壳体上设有淡水出口。

3.如权利要求2所述的单效海水淡化装置，其特征在于：所述海水出液封头的出液口管道连接所述海水箱。

4.如权利要求1所述的单效海水淡化装置，其特征在于：所述海水箱包括箱体，所述箱体内通过浓淡海水隔板分隔为新鲜海水室和高浓度海水室，所述浓淡海水隔板的下部设有连通所述新鲜海水室和所述高浓度海水室的海水连通口，所述新鲜海水室上设有新鲜海水入口，所述高浓度海水室位于所述海水连通口上部设有浓海水回流口和浓海水溢流口，所述浓海水回流口管道连接所述蒸发壳体的底部。

5.如权利要求1所述的单效海水淡化装置，其特征在于：所述降膜布液器与所述海水箱之间设有海水循环泵，所述海水循环泵的进水口连接所述海水箱，所述海水循环泵的出水口连接所述降膜布液器。

6.如权利要求5所述的单效海水淡化装置，其特征在于：所述海水循环泵的出水口还连接所述海水箱，所述海水循环泵的出水口与所述海水箱之间设有海水循环量调节阀。

7.如权利要求1至6任一权利要求所述的单效海水淡化装置，其特征在于：所述热源发生器包括贯穿所述加热壳体设置的低温热源发生装置。