CN101306846A - 发动机尾气海水淡化装置 - Google Patents

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范伟国
岳耀星
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Abstract

本发明公开了一种发动机尾气海水淡化装置，包括顺序联接为一体的超导管换热器4、真空蒸发罐6和冷凝器5，超导管换热器4通过烟气转向阀3连通发动机排气管2，冷凝器5的海水入口配有海水补给泵10，冷凝器5的冷凝水出口配有真空泵9和淡水收集罐8。本发明利用发动机尾气这一废弃能源采用蒸馏法制造淡水，充分利用了能源减少了污染排放量，尾气热能利用充分，此种海水淡化装置运行简单、易操作维修、成本低、体积小，动力部分需求很少，能有效解决以发动机为动力或尾气温度达到80℃以上的其他动力类海上作业军舰、民用船舶、石油钻井平台等的供水问题。

Description

发动机尾气海水淡化装置
技术领域
本发明属于海水淡化领域，特别涉及一种利用发动机尾气余热进行海水淡化的装置。
背景技术
目前海水淡化技术分两类：1、从海水中取淡水，有蒸馏法、反渗透法、水合物法、溶剂萃取法和冷冻法2、除去海水中的盐分，有电渗析法、离子交换法和压渗法。海水淡化最常用的方法是蒸馏法，使用的能源多为电能，能耗高。
蒸馏法海水淡化装置是将海水加强蒸发，再冷却蒸馏出淡水，加热途径有电加热、燃烧加热、太阳能加热，电加热和燃烧加热耗能大，经济性差，太阳能加热最为理想，但受条件制约且占地面积大。
远洋军舰、船舶上的淡水主要来自陆地，靠储备供应，水量受船舶因素的限制，使用有限，不但占用了船上宝贵的空间，而且增加了船的负荷。由于水量有限给航海造成很多不便。如果能将取之不尽的海水水源淡化成可饮用的淡水将是最理想的取水方式。目前有小型的船用半透膜反渗透海水淡化装置，但是成本高、装置复杂、能耗大。
而当前海上作业用军舰、民用船舶(包括客轮、运输船舶、渔船等)、石油钻井平台等多以发动机为动力，一般的柴油发动机约有1/3的能量通过尾气排出，其温度高达400℃，是能源的巨大浪费，当前这一废弃能源没有得到很有效的利用。
发明内容
本发明的目的在于提供一种利用发动机尾气余热进行海水淡化的装置。该装置在不另外增加能源损耗的情况下，利用发动机排放的尾气余热，采用蒸馏法制造淡水，充分利用了能源，减少了污染源的排放，装置简单、成本低，经济适用。
本发明技术解决方案如下：
发动机尾气海水淡化装置，包括顺序联接为一体的超导管换热器4、真空蒸发罐6和冷凝器5，超导管换热器4通过烟气转向阀3连通发动机排气管2，冷凝器5的海水入口配有海水补给泵10，冷凝器5的冷凝水出口配有真空泵9和淡水收集罐8。
本发明可有如下的工作过程：
1、烟道流程
(1)、在需要制备淡水时，通过调节烟气换向阀3导通发动机1的排气管和超导换热器4，则发动机1的高温尾气流经超导管换热器4后再排入大气，在其流过超导换热器4的过程中对由冷凝器5来的海水进行加热至真空蒸发温度(70℃以上)；
(2)、若发动机工作又不不需要制备淡水时，可以通过调节烟气换向阀3使烟气不通过超导管换热器而直接经由烟道直接排入大气，有效保护整套淡水制备设备。
2、海水流程
(1)、海水通过海水补给泵10流经常温海水管11进入冷凝器5对由真空蒸发罐6来的淡水蒸汽进行冷却，同时海水吸取淡水蒸气的热量被预热；
(2)、经预热的海水由预热海水管12进入超导管换热器对海水进行二次加热，使之达到真空状态下的蒸发温度(70℃以上)；
(3)、加热后的海水经热海水管13进入真空蒸发罐6，真空蒸发罐6在真空泵的抽吸下形成负压，促使海水中的淡水在较低的温度下进行蒸发；
(4)、淡水蒸汽在真空泵9的负压作用下抽出，中间经过蒸汽管14进入冷凝器5把蒸汽冷凝成水，冷凝水在重力作用下经由淡水流出管7流入淡水收集罐8，冷凝介质为补给泵10吸入的待加热海水，这样形成一个循环。
真空蒸发罐6中的结晶体和未蒸发的海水混合体可由其下部的排污阀定期排出，收集到的淡水也可由淡水收集罐定期排出。
本发明的有益效果主要表现在：
1、本发明利用超导管换热器从发动机尾气中快速提取热量对海水进行加热，超导介质本身具有汽化大量吸热、遇冷冷凝大量放热的特点，具有传热换热快，尾气热能利用充分的优点；
2、利用真空蒸发罐可以实现较低温度下的海水蒸发，其一是在同样的热量供应情况下可制备更多的淡水；其二是只需要把海水加热到较低温度即可，可以有效利用余热；其三是可以大大减少冷凝器的换热面积，也就是说可以用较小的冷凝器实现蒸发淡水的收集；
综上所述，本发明利用发动机尾气这一废弃能源采用蒸馏法制造淡水，充分利用了能源减少了污染排放量，尾气热能利用充分，此种海水淡化装置运行简单、易操作维修、成本低、体积小，动力部分需求很少，能有效解决以发动机为动力或尾气温度达到80℃以上的其他动力类海上作业军舰、民用船舶、石油钻井平台等的供水问题。
作为本发明的改进，上述超导管换热器4由前后串联连接的一级换热器41和二级换热器42组成，基中一级换热器41中超导换热介质的沸点温度低于二级换热器超导换热介质的沸点温度。这种设计更有利于利用发动机尾气余热的充分利用和提高淡水制备的效率。
附图说明
附图为本发明的结构示意图。
图中标记：
1-发动机  2-排气管  3-烟气转向阀  41-一级超导管换热器  42-二级超导管换热器  5-冷凝器  6-真空蒸发罐  7-淡水流出管  8-淡水收集罐  9-真空泵10-海水补给泵  11-常温海水管  12-预热海水管  13、热海水管  14、蒸汽管
具体实施方式
本发明包括顺序联接的超导管换热器4、真空蒸发罐6和冷凝器5，其中超导换热器4由一级换热器41和二级换热器42串联而成，二级换热器42通过烟气转向阀3连通发动机1的排气管2，冷凝器5配有海水补给泵10补充新鲜海水，冷凝器5的冷凝水出口连通真空泵9和淡水收集罐8。
本发明只要发动机正常运行就可不间断的制造淡水，如不需要制备淡水，则直接转动烟气转向阀3，使烟气不通过超导管换热器4而直接经由发动机排气管直接排入大气，有效保护整套的淡水制备设备。
为保证海水淡化设备的使用寿命，建议海水接触部分应采用耐海水腐蚀的材料或食用涂层。

Claims (2)

1、发动机尾气海水淡化装置，其特征在于：所述海水淡化装置包括通过管路顺序联接为一体的超导管换热器(4)、真空蒸发罐(6)和冷凝器(5)，超导管换热器(4)通过烟气转向阀(3)连通发动机排气管(2)，冷凝器(5)的海水入口配有海水补给泵(10)，冷凝器(5)的冷凝水出口配有真空泵(9)和淡水收集罐(8)。
2、根据权利要求1所述的发动机尾气海水淡化装置，其特征在于：所述超导管换热器(4)由前后串联连接的一级换热器(41)和二级换热器(42)组成，其中一级换热器(41)中的超导换热介质的沸点温度低于二级换热器(42)超导换热介质的沸点温度。
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