CN101830531A - 一种低温余热海水淡化系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种低温余热海水淡化系统，它包括蒸发器，蒸发器包括壳体，壳体内设有主毛细芯，主毛细芯内设有次毛细芯，其中，壳体和主毛细芯之间形成淡水蒸汽腔，壳体、主毛细芯和次毛细芯形成海水腔，所述的淡水蒸汽腔通过蒸汽管道与冷凝器相连，冷凝器具有淡水出口；所述的海水腔一端设有海水进入管道，海水进入管道上设有减压装置，海水腔另一端设有海水流出管。本发明结构简单，操作方便，成本低，可以规模化淡化海水。

Description

一种低温余热海水淡化系统

技术领域

本发明涉及一种海水淡化系统，尤其涉及一种低温余热海水淡化系统。

背景技术

地球上水的储量极其丰富，但其中96.52％为海水，剩下的淡水中又有三分之二集中在南北极，所以，能够被人直接利用的淡水量非常少。淡水资源问题是困扰世界各国经济和社会发展的重要制约因素。海水淡化是解决淡水问题的重要途径。

现在海水淡化方法和途径已经比较多，比如蒸馏法，电渗析法，低温多效蒸发，反渗透法，多级闪蒸等，关键问题是成本太高。其中蒸馏法和电渗析法虽然原理简单，技术可靠，但是由于耗能太大，几乎从来没有得到过大规模的实际应用；反渗透法和闪蒸法耗能相对较少，因而应用较多，但是二者消耗的是机械动力和高温热源等高品位能源，仍然是非常昂贵和高耗能的方法。

中国专利局2005年2月23日公开了一种太阳能毛细蒸发海水淡化器(CN1583583A)，其利用了毛细芯发达的比表面积来增大海水的蒸发面积来提高海水的淡化。但其结构比较复杂，而且受到地理位置和天气环境的影响，效果不是很好。而且目前还没有利用毛细芯和发电的低温余热来进行海水淡化技术的出现。

发明内容

本发明的目的是解决上述问题而提供一种结构简单，操作方便，成本低，可以规模化淡化海水的低温余热海水淡化系统。

本发明解决上述技术问题所采用的技术方案是：

它包括蒸发器，蒸发器包括壳体，壳体内设有主毛细芯，主毛细芯内设有次毛细芯，其中，壳体和主毛细芯之间形成淡水蒸汽腔，壳体、主毛细芯和次毛细芯形成海水腔，所述的淡水蒸汽腔通过蒸汽管道于冷凝器相连，冷凝器具有淡水出口；所述的海水腔一端设有海水进入管道，海水进入管道上设有减压装置，海水腔另一端设有高浓度海水流出管。

上述的主毛细芯一端具有凸起部，次毛细芯相应端具有延长部，壳体相应端具有扩大部，凸起部、延长部和扩大部形成补偿腔。

与现有技术相比，本发明取得了以下的技术效果：

1、该发明可以直接利用在海边建设的大型火电站或者核电站的蒸汽余热(30-60℃)来淡化海水，几乎不消耗高品位能源(高品位能耗与最为“节能”的反渗透法相比还不到其1％)，也不需要改变电站正常运行的参数和效率，整个系统除了排浓盐水的过程中需要消耗少量电能外，没有其他移动部件，结构紧凑，清洁高效，非常适合低成本、规模化电水联产，只需要对传统环路热管的简单改装设计就可达到余热利用和低成本的目的；

2、将多个系统通过简单的并联便可以提高海水淡化的规模；

3、通过补偿腔的设置可以在启动的时候提供足够的液态水，防止烧干和倒流，提高装置的安全性和可行性。

附图说明

图1为本发明的结构示意图。

其中：1-海水进入管道、2-补偿腔、3-次毛细芯、4-主毛细芯、5-海水流出管、6-蒸汽管道、7-冷凝器、8-蒸发器、9-减压装置、10-扩大部、11-淡水出口、12-壳体、13-淡水蒸汽腔、14-海水腔、15-凸起部、16-延长部。

具体实施方式

下面结合附图进一步说明本发明的实施例。

实施例1

参见图1，一种低温余热海水淡化系统，它包括蒸发器8，蒸发器包括壳体12，壳体内设有主毛细芯4，主毛细芯内设有次毛细芯3，其中，壳体和主毛细芯之间形成淡水蒸汽腔13，壳体、主毛细芯和次毛细芯形成海水腔14，所述的淡水蒸汽腔通过蒸汽管道6于冷凝器7相连，冷凝器具有淡水出口11；所述的海水腔一端设有海水进入管道1，海水进入管道上设有减压装置9，减压装置可以选用减压阀等。海水腔另一端设有高浓度海水流出管5。海水含盐的浓度一般在3％左右，26％就基本达到饱和。排盐浓度越高越节能，但是出现固体盐析出阻塞多孔芯的危险性也增大了，10％-25％都可能是合理的排盐浓度，一般来说排盐浓度20％左右最好。

实施例2

参见图1，所述的主毛细芯一端具有凸起部15，次毛细芯相应端具有延长部16，壳体相应端具有扩大部10，凸起部、延长部和扩大部形成补偿腔2，其它部分的结构特征与实施例1相同。

本发明的创新之处在于巧妙地利用环路热管特有的毛细结构和换热原理：(1)利用环路热管毛细多孔芯提供的毛细抽吸作用，在蒸发器内实现局部真空，使海水得以在低温下蒸发和淡化；(2)利用热管小温差、大容量换热的性能，使大量的低温余热能够通过海水淡化系统排入海水中，从而可以充分利用几乎没有做功价值的乏汽余热来实现海水淡化，使海水淡化的成本大幅度降低。而且由于海水是在较低的温度下蒸发，不会结垢，系统产物除了淡水就是高浓度海水，清洁无污染。

本系统运行过程：环路热管内部在正常启动之后由毛细力的抽吸作用形成负压，海水经减压装置进入管内，在蒸发器内被低温余热加热至低压下的沸腾温度，变成不含盐分的蒸汽。蒸汽由于毛细力的作用沿着管道继续流向冷凝器，通过冷凝器把多余的热量排给海水，得到温度与海水相差不多的淡水。蒸发器内的设有另外一个较小的管道将高浓度海水排出，维持管内的盐浓度不至于太高，以免结晶析出，堵塞毛细多孔结构。计算表明，这种环路热管海水淡化系统如应用于岭澳核电站，该电站额定功率为990MW，汽轮机低压缸排汽温度为40.3℃，流量为829kg/s，将此热量利用起来，可以产生730kg/s的淡水流量，约6.3万吨每天，而消耗的泵功仅为200KW左右，具有很高的效率和极低的成本。

海水从海水进入管道1进入热管，经过减压装置9以后，在蒸发器8处吸收余热而沸腾蒸发。由于复合毛细结构(次毛细芯3)和(主毛细芯4)所形成的毛细力和抽吸作用，水会源源不断地进入蒸发器8。海水的盐分便在此处堆积，由高浓度海水流出管5抽出。而不含盐分的淡水蒸汽继续流向冷凝器7，冷凝成常温下的液态水，由淡水出口11流出，如此往复，便可以源源不断产生淡水。多个这样的开式回路热管可以并联运行，以大规模生产淡水。取决于电厂运行状态和汽轮机乏汽温度以及毛细芯3和4的烧结参数和质量，当毛细芯3和毛细芯4不能提供足够的抽吸力的时候，也可以在淡水出口11处添加辅泵把淡水抽出。

本发明的保护范围并不限于上述的实施例，显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变形而不脱离本发明的范围和精神。倘若这些改动和变形属于本发明权利要求及其等同技术的范围内，则本发明的意图也包含这些改动和变形在内。

Claims (2)

1.一种低温余热海水淡化系统，其特征在于：它包括蒸发器(8)，蒸发器包括壳体(12)，壳体内设有主毛细芯(4)，主毛细芯内设有次毛细芯(3)，其中，壳体和主毛细芯形成淡水蒸汽腔(13)，壳体、主毛细芯和次毛细芯形成海水腔(14)，所述的淡水蒸汽腔通过蒸汽管道(6)与冷凝器(7)相连，冷凝器具有淡水出口(11)；所述的海水腔一端设有海水进入管道(1)，海水进入管道上设有减压装置(9)，海水腔另一端设有海水流出管(5)。

2.按权利要求1所述的低温余热海水淡化系统，其特征在于：所述的主毛细芯一端具有凸起部(15)，次毛细芯相应端具有延长部(16)，壳体相应端具有扩大部(10)，凸起部、延长部和扩大部形成补偿腔(2)。

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