CN101743204B - 脱盐 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种脱盐方法，包括在预热室中加热盐水，接着将其转移至旋转炉，将其喷射至旋转炉壁而沸腾形成蒸汽和盐/杂质的残留物，排出的蒸汽在压缩机里被增压，然后输送至外部电加热器中加热，之后被注入旋转炉的空腔壁结构中，在此蒸汽被浓缩为纯水而得以转移到预热室中预热送入的盐水，将旋转炉设置成转过刮除器，以便刮除炉壁上的盐/杂质的残留物，在炉的底部进行收集。

Description

脱盐
技术领域
本发明涉及脱盐设备和一种蒸发脱盐方法。
背景技术
随着全球气候变化及世界范围的干旱，人们越来越重视水尤其是淡水。
现有的一种制备淡水的方法是通过脱盐。脱盐有两种常见的方法：一种是蒸发脱盐，即将海水蒸发后凝结以制备淡水；另一种是通过反渗透进行脱盐。
这两种方法都需要消耗大量的能量，而且通常也限于便于供给海水的沿海地区。然而，许多国家盐台(salt table)正在增加，这就意味着内陆也具有充足的盐水水源。
针对上述问题提出本发明。
发明内容
本发明第一方面提供一种脱盐方法，其中盐水在旋转炉中煮沸后形成蒸汽和盐渣，蒸汽在旋转炉中凝结为纯水，从炉的底部移除盐渣。
本发明另一方面提供一种脱盐设备，包括预热室，其与具有空腔壁结构的旋转炉连接，炉具有通过压缩机与炉的空腔壁连接的排气口，空腔壁依次与预热室相连，刮除器对着炉的内壁安置，使用时，在预热室中加热盐水，在旋转炉中将盐水煮沸形成蒸汽及盐渣/杂质，将蒸汽压缩后送入空腔壁结构中，在空腔壁结构中，蒸汽凝结为纯水后将其输送至预热室中预热送入的盐水，将旋转炉安置成转过旋转刮，以便刮除内壁上的盐渣/杂质。
本发明再一方面提供一种用于脱盐设备的炉，其包括具有锥形底部的空腔壁，炉包括具有多个垂直间隔布置的喷嘴的盐水横向进口，喷嘴被安置成对着炉的内壁喷射盐水；刮除器，靠近炉的内壁安置；以及使炉可以绕轴旋转的装置。
附图说明
图1是本发明脱盐设备的结构示意图。
现在参照附图对本发明实施例进行描述。
具体实施方式
本发明涉及一种脱盐设备，海水在设备中沸腾，接着使其凝结成淡水。收集并处理在盐水沸腾时产生的盐，蒸汽的热量以能量形式返回到设备中。本发明的优点在于能够有效地利用能量，并且使海水完全蒸发，副产品只有盐和淡水。与此相比，就大多数脱盐设备而言，其另一副产品是含盐浓度高的水，通常接着使其返回大海。
如图所示，脱盐设备10主要包括预热室20、旋转炉40、两个外部电加热器60、61、蒸汽压缩机66、泵62、63和过滤器64、65。
送入的盐水，通常为海水或者内陆盐水，在室温下由泵62抽取，使其经过一系列过滤器64，除去盐水中的固体物质。接着将过滤后的盐水泵入预热室20的底部21，预热室20具有隔热外壳22并容纳螺旋铜热交换器23，螺旋铜热交换器23的出口24穿过隔热外壳22伸入炉40。炉40包括内部容纳有双层旋转炉42的外壳41，双层旋转炉42安装在位于壳体41底部的圆锥形漏斗43的上部。双层旋转炉42的顶部44具有向上伸出的中空管45，中空管45延伸至隔热外壳41的顶部。中空管45由电动机46及传动47带动绕轴旋转。旋转炉的外壳41还包含一个排出管道50，双层旋转炉42的上表面具有四个等间隔的排出孔(图中未示出)，以便允许蒸汽流到排出管道50。
形状呈伸长的螺旋蜗杆的旋转刮除器51向上延伸穿过旋转炉40的底部，靠近旋转炉40一侧沿其长度延伸，如图所示。电动机53及齿轮箱(图中未示出)驱动靠近双层旋转炉42内壁的旋转刮除器51。
盐水由热交换器23通过旋转炉40的侧壁送入双层旋转炉42中的垂直延伸柱54内，并且通过沿柱54间隔布置的多个喷嘴55将其喷射到双层旋转炉的内壁上。双层旋转炉42的双层壁结构的内部具有从顶部延伸至底部的螺旋通道56和从通道底部返回至中空管45的回流管57。
排出管道50有利于在对着旋转炉的高温内壁喷射盐水时产生的蒸汽通过，以便从旋转炉中排出蒸汽，接着在将其送入第一电加热器60之前在蒸汽压缩机66内对其进行压缩。压缩机66抽取100℃的蒸汽，确保旋转炉40在微真空条件下(0.5巴)工作。加热器60将从压缩机66排出的压强为1巴的蒸汽加热到约150℃。将排出的蒸汽送入安装在中空管45顶部的双旋转口70(double rotaryport)，其具有与旋转炉42的双层之间的螺旋通道56顶部相连的第一通道71。蒸汽接着沿螺旋形向下沿旋转炉42的长度传送，横贯底部直至其凝结。当蒸汽从炉顶部的150℃向着下端冷却至110℃时，它加热炉42的内壁，以确保当预热盐水对着壁喷射时进行沸腾。回流管57将110℃、0.5巴的凝结纯水沿着第二通道72向上输送，通过旋转中空管45送至旋转口70，之后沿反馈回路75流入预热室20的顶部。110℃的水进入预热室20，将其热量传递给铜螺旋管23后在容器20的底部汇集。泵63接着抽取冷却至室温的水，将其输送通过一套过滤器65，以便经过排出口68收集。
当盐水在炉42中沸腾时，盐渣和杂质向下脱落至底部的漏斗43中以便收集。盐渣易于粘附在炉42的内壁上，旋转刮除器51安装在离炉内壁非常近(大约1mm)的地方，以便当炉旋转时刮除盐渣，盐渣接着沿螺旋杆52下落，以便收集在旋转刮除器底部。漏斗43及旋转刮除器51均具有带双向阀门的排出口78、79，起到双重密封的作用，以至于盐排出的同时不让空气进入局部为真空状态的室内。这可以通过在每一个出口安装一对成套(ganged)的排出阀来实现。盐沿着管下落，并在关闭阀的上表面沉积，在其后安置有一个同样的阀。对两个阀是时控的并电控操作。它们不会同时打开。当上面的阀上收集了足够的盐时，打开此阀让盐降落至下面的阀上，在上面的阀关闭后再将下面的阀打开，将盐排出。旋转炉在低于大气压的条件下工作，以确保进入的蒸汽能够在大于100℃温度下凝结。炉壁的温度从顶部的150℃降低至底部的110℃，这样的温度变化确保99℃、1巴的盐水在对着炉壁喷射时能够沸腾。这些蒸汽被压缩机66收集后压缩以进一步提高其温度。外部加热器60确保将其在1巴压力下加热至150℃。此时，它回流至炉42的双层壁之间的热转换器，这些热量就是用于煮沸盐水的。一旦蒸汽被凝结，成为110℃的较低真空下的液体，它便经过旁路通道75进入预热室20，再次促进螺旋管23中室温下盐水的预热，以确保其离开预热室时温度达到约99℃。
这样，脱盐设备不仅可以实现盐水有效而充分蒸发，使盐渣/杂质在脱盐过程中以固体的形式得以逐渐收集在底部，而且它还有能量守恒方面的意义(energy conservative in the sense)，用于煮沸盐水的潜热用通过在相同炉中蒸汽进行凝结而释放出的潜热补偿。沸腾盐水的热量用于促进旋转炉40的加热，存在于凝结纯水中的热量在预热室20中得到利用。外部动力使用限于泵62、63、驱动电机46、53、外部的电加热器60及蒸汽压缩机60。
旋转炉40以能够产生4G的地心引力的速度旋转，迫使送入的盐水喷向炉的高温内壁，以确保产生高的接触传导率而使盐水快速沸腾。旋转速度也可以使浓缩的液体由螺旋室壁甩出，以将这些液体对加热炉内壁的入流蒸汽的绝缘作用降至最低。
可以采取各种各样的分离方法来从盐渣/杂质中提取适于销售的成分。
上述脱盐设备还包括一个必要的组件，以确保启动。为了使各组件能够达到设定的温度以保证过程的进行，在过程中提供一个旁回路80，抽取纯水并将其泵入外部电加热器61中。水被加热至沸腾并变成150℃的蒸汽，之后输送到第一个加热器60的出口，以便其进入旋转口70然后向下流入旋转炉40。150℃的水，在流经炉42的螺旋双层壁时，确保炉的内壁保持在设定的温度。该水接着在炉42的底部凝结，然后向上回流经过旋转口70，返回加热器20的顶部，使送入的盐水达到要求的温度99℃。一旦各组件达到要求的温度，位于反馈回路80的起止端的隔离阀81、82关闭，以确保开始执行输入盐水的操作。
在本发明上述描述及权利要求书中，除内容由于语言表达方式或必要的暗示另有要求外，“包含”作开放式表达，也就是，明确所描述的一定技术特征，但并不排除本发明各种实施方式中所描述的技术特征和其他附加特征。

Claims (21)

1.一种脱盐方法，其特征在于包括：在旋转炉中煮沸盐水以形成蒸汽和盐渣，使蒸汽在旋转炉中凝结成纯水，从炉的底部移除盐渣，其中所述旋转炉具有空腔壁结构，所述蒸汽在所述炉的所述空腔壁中凝结为纯水。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述蒸汽在转入到所述炉中之前被压缩和加热。
3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于：所述凝结的蒸汽作为一种加热介质供给预热室以加热流入的处于室温的盐水，所述凝结的蒸汽作为纯水随后由预热室收集。
4.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于：所述炉转过对着炉壁喷射盐水的一列垂直隔开的喷嘴。
5.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于：由刮除器刮除所述炉的壁上的盐层。
6.根据上权利要求1或2所述的方法，其特征在于：通过受控的排出阀从所述炉的底部移除盐层。
7.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于：启动管路包括一个由截止阀控制的热水源，将所述热水送入所述炉内对所述炉预热。
8.一种脱盐方法，包括：在预热室内加热盐水，将盐水输送到旋转炉，以便对着所述旋转炉的壁结构喷射而使其沸腾形成蒸汽及盐渣和杂质，在压缩机里压缩排出的蒸汽并将其送入外部电加热器中加热，之后将其送入所述旋转炉的空腔壁结构中使蒸汽凝结成纯水而得以转移至预热室中预热送入的盐水，将所述旋转炉安置成转过刮除器旁以便刮除所述壁结构上的盐渣和杂质，而将其收集在炉底。
9.一种脱盐设备，包括预热室，其与具有空腔壁结构的旋转炉连接，所述炉具有通过压缩机与所述炉的所述空腔壁连接的排气口，所述空腔壁与预热室相连，刮除器靠着所述炉的内壁安置，使用中，在预热室中加热盐水，在旋转炉中将所述盐水煮沸形成蒸汽及盐渣和杂质，将所述蒸汽压缩后送入所述空腔壁结构中，在所述空腔壁结构中，使蒸汽凝结为纯水后输送至预热室中预热送入的盐水，所述旋转炉安置成旋转并经过所述刮除器，以便刮除所述内壁上的盐渣和杂质。
10.根据权利要求9所述的脱盐设备，其特征在于：在所述压缩机与所述炉的所述空腔壁结构之间安置有外部电加热器。
11.根据权利要求9或10所述的脱盐设备，其特征在于：所述炉的所述空腔壁结构具有螺旋通道，蒸汽经过所述通道凝结为纯水。
12.根据权利要求9或10所述的脱盐设备，其特征在于：在所述炉内设置有一系列垂直间隔布置的喷嘴，使用时，可以对着所述炉的旋转内壁喷射盐水。
13.根据权利要求9或10所述的脱盐设备，其特征在于：所述炉具有用于收集盐渣和杂质的锥形底部。
14.根据权利要求13所述的脱盐设备，其特征在于：所述炉的底部设有控制阀，以利于收集来自于所述炉的底部的盐渣和杂质。
15.根据权利要求9或10所述的脱盐设备，其特征在于：所述刮除器可绕轴旋转。
16.根据权利要求9或10所述的脱盐设备，其特征在于：启动管路经由加热器向所述炉的所述壁结构供给水，至少一个隔离阀控制启动管路的操作，以确保在送入盐水前使所述炉的所述壁结构达到要求的温度。
17.一种用于脱盐设备的炉，包括具有锥形底部的空腔壁，所述炉含有包括多个垂直间隔布置的喷嘴的盐水横向进口，喷嘴被安置成对着炉的内壁喷射盐水；刮除器，靠近炉的内壁安置；以及使炉可以绕轴旋转的装置。
18.根据权利要求17所述的炉，其特征在于：所述空腔壁形成在使用中可使蒸汽在其中凝结的螺旋通道。
19.根据权利要求18所述的炉，其特征在于：所述螺旋通道从顶部延伸至底部，底部具有通向顶部的回路。
20.根据权利要求17至19任一所述的炉，其特征在于：包括使所述刮除器绕轴旋转的驱动装置。
21.根据权利要求17至19任一所述的炉，其特征在于：所述炉的底部设有成套的排出阀。
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