CN101838079B - 超声波雾化汽化海水淡化脱盐装置及方法 - Google Patents

超声波雾化汽化海水淡化脱盐装置及方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种超声波雾化汽化海水淡化脱盐装置,包括预处理设备、超声波谐振雾化器、汽化炉、热交换冷凝器、淡化水箱;热交换冷凝器包括冷媒介质水箱、冷凝盘肠管,冷凝盘肠管设置于冷媒介质水箱内;冷凝盘肠管的出水口连接淡化水箱;预处理设备的出水口连接冷媒介质水箱的进水口,冷媒介质水箱的出水口连接超声波谐振雾化器,超声波谐振雾化器通过喷雾管连接汽化炉的汽化炉体;汽化炉体通过输汽管道连接冷凝盘肠管的进水口。本发明能够高效、环保、低能耗地从海水中提取淡水。本发明还公开了一种超声波雾化汽化海水淡化脱盐方法。

Description

超声波雾化汽化海水淡化脱盐装置及方法技术领域[0001] 本发明涉及一种海水淡化处理技术,具体涉及一种超声波雾化汽化海水淡化脱盐装置。本发明还涉及一种超声波雾化汽化海水淡化脱盐方法。背景技术[0002] 水资源匮乏正日益影响全球的经济发展和生态环境,中国的水资源短缺已经严重影响到沿海和西部地区的社会经济的发展。随着社会不断发展和进步,以及人民生活水平和质量的提高,更加剧了水资源的短缺。而国内外的经验证明,海水淡化是解决沿海地区等水资源匮乏问题的一条重要途径。[0003] 地球表面2/3的面积被水覆盖,但水储量的97%为海水和苦咸水,这些水量虽然很丰富,但必须先经过淡化处理才能够利用。目前,全世界有一百二十多个国家和地区通过海水或苦咸水淡化技术取得淡水。据统计,各种海水淡化系统及生产量以每年10%以上的速度在增加。中东国家严重缺水,水贵如油;亚洲国家如日本、新加坡、韩国、印尼与中国等也都积极发展或应用海水淡化作为替代水源,以增加自主水源的数量。目前,海水淡化的技术主要有低温多效、闪蒸、蒸馏、冷冻、反渗透、离子交换、化学法等办法,这些办法的海水淡化耗电耗能较大,制造与维护成本比较高。近年来,反渗透膜法脱盐作为优先使用的方法大为推广。[0004] 但是,反渗透膜法海水淡化处理的工艺流程复杂,其预处理等辅助设备繁锁,进水原水水质要求严格,运行压力需要5〜7MPa的高压驱动压力,对管道、压力容器的耐压、耐腐蚀要求很高。此外,渗透膜使用及维护难度较大,运行中需要大量的杀菌剂、阻垢剂等化学品加药,膜件清洗需使用大量酸、碱等化工原料,又产生了二次污水。[0005] 反渗透膜法的另一个重要缺点,是当海水中“硼”(B)含量高时的脱硼处理难度较大,采用双膜法脱除(即二级反渗透膜法)也较难达到生活饮用水标准限值(硼< 0. 5mg/ L)的要求,反渗透膜件容易被海水中的氯、微生物、盐等物质氧化分解、堵塞,导致精度降低、结垢而报废,使用寿命短。并且,反渗透膜法海水淡化不够彻底,产生大量的浓缩海水回流大海,使取水周边海域的海水盐度浓度增高,含盐量上升,高盐浓度会严重影响与破坏海洋生态与海洋经济环境,长期运行会使区域海水成为高盐度的“死海”。[0006] 另外,反渗透装置还需要消耗大量的耐腐蚀不锈钢管道、板材及钛金属管道等材料,代价昂贵。发明内容[0007] 本发明所要解决的技术问题是提供一种超声波雾化汽化海水淡化脱盐装置,它可以高效、环保、低能耗地从海水中提取淡水。[0008] 为解决上述技术问题,本发明超声波雾化汽化海水淡化脱盐装置的技术解决方案为:[0009] 包括预处理设备、超声波谐振雾化器、汽化炉、热交换冷凝器、淡化水箱;热交换冷凝器包括冷媒介质水箱、冷凝盘肠管,冷凝盘肠管设置于冷媒介质水箱内;冷凝盘肠管的出水口连接淡化水箱;[0010] 预处理设备的出水口连接冷媒介质水箱的进水口,冷媒介质水箱的出水口连接超声波谐振雾化器,超声波谐振雾化器通过喷雾管连接汽化炉的汽化炉体;汽化炉体通过输汽管道连接冷凝盘肠管的进水口。[0011] 所述汽化炉的汽化炉体的外表面螺旋盘绕有中频电磁感应发热线圈,中频电磁感应发热线圈由中频感应电源供电;所述发热线圈与汽化炉体之间设绝缘层。[0012] 所述汽化炉的汽化炉体底部通过耐热绝缘筒连接集盐箱,汽化炉体的腔体与集盐箱连通。[0013] 所述预处理设备包括海水给水泵、精密过滤器、中空纤维超滤膜分离处理器,海水给水泵连接精密过滤器,精密过滤器连接中空纤维超滤膜分离处理器;中空纤维超滤膜分离处理器设有浓缩水排放口及管道、出水口。[0014] 所述中空纤维超滤膜分离处理器的膜孔径精度为0. 01〜0. 1 μ m,截留分子量为 10万道尔顿。[0015] 所述超声波谐振雾化器包括高频电源、谐振腔、陶瓷压电雾化片,陶瓷压电雾化片设置于谐振腔内,陶瓷压电雾化片连接高频电源;谐振腔连接所述喷雾管。[0016] 本发明还提供一种超声波雾化汽化海水淡化脱盐方法,其技术解决方案为:[0017] 将海水经预处理后,通过超声波谐振雾化器将海水连续高效雾化成超微粒子的水雾,水雾通过汽化炉的加热,瞬间汽化为水蒸汽,实现水雾中的水与固体盐类物质的蒸发分离脱盐,所汽化的水蒸汽通过热交换冷凝器凝结为淡化水,最后存贮于淡化水箱,完成海水的淡化。[0018] 所述方法具体包括以下步骤:[0019] 第一步,原水海水的预处理:海水通过海水给水泵1在0. 1〜0. 3MPa的压力下,经连接管道泵入精密过滤器,进行初步过滤;精密过滤器流出的水通过连接管道进入中空纤维超滤膜分离处理器,在中空纤维超滤膜分离处理器内被进一步过滤;[0020] 第二步,雾化、汽化、冷凝处理:经中空纤维超滤膜分离处理器处理过的水通过连接管道流入热交换冷凝器的冷媒介质水箱内;水流入冷媒介质水箱内后,从冷媒介质水箱底部通过连接管道进入超声波谐振雾化器的谐振腔室内,同时开启电源,海水在超声波谐振雾化器的腔内经陶瓷压电片高频机械能振荡产生超微粒子的水雾,从喷雾管连续喷入汽化炉的腔内,已开启电源的中频电磁感应发热线圈向汽化炉体加热,受热的炉体向炉腔内产生热辐射,汽化炉炉腔内的水雾中的水分子在炉腔的高温下瞬间受热汽化蒸发为水蒸汽,水蒸汽从汽化炉顶端的输汽管道进入冷凝盘肠管内,冷凝盘肠管内的水蒸汽被冷媒介质水箱内的冷却介质冷却凝结成水滴聚结成水流,从盘肠管出水口流入淡化水箱;与水雾中水分子共存的溶解性固体盐类物质在自身重力的作用下向下跌落在汽化炉底部的集盐箱内,完成整个海水淡化处理成淡化水的过程。[0021] 所述汽化炉的加热方式,为通过电磁感应发热或者红外发热,或者通过电源、蒸汽、太阳能、燃烧等提供加热源的方法。[0022] 所述分离出来的固体盐类物质落入集盐箱后,从集盐箱内的取盐方法为自动链带式取盐。[0023] 本发明可以达到的技术效果是:
[0024] 本发明的方法与现有的真空低温闪蒸法、冰冻法、反滲透膜分离法等的海水淡化 脱盐方法相比较,具有エ艺先进、结构简单、经济实用、节能环保,产水成本及运行维护费用 低等优点。
[0025] 本发明的雾化汽化脱盐彻底,所产生的淡化水质能够达到饮用水的标准并接近纯 水水质,对沿海地区的生活、エ业及海岛、船舶、石油平台等海水的淡化,以及内陆缺水地区 的苦咸水淡化均具有一定的使用价值,本发明还可应用于各类高浓度含盐量的エ业废水脱 盐及废水循环回用处理,节水环保,应用广泛。
[0026] 本发明在运行中无须加药、无高盐度浓缩水排放,汽化后的盐直接得到固体盐,可 以加工成食用盐或エ业盐。
[0027] 本发明对所要处理的海水原水水质几乎不受限制,原水含盐量可达到10〜60%
都可处理。
[0028] 本发明不但能够用于海水淡化,对于エ业废水的处理更有着十分广泛的应用,如 电镀废水重金属、贵金属提取,目前采用是的复杂的离子交換提取等エ艺;橡胶制品盐浴废 水处理,以及含有大量有害物质的医药化工废水、电镀表面处理废水等,特别对エ业废水中 常规难以处理有害重金属、高浓度的溶解性固体物质(无机盐)处理,采用本专利,将为エ 业废水的处理带来エ艺简单、投入与处理费用低的实用意义。
[0029] 本发明还具有下述优点:
[0030] 1、海水水质及浓度无限制,运行中无高浓度含盐量的浓缩水; [0031 ] 2、淡化水水质优质,产水快;
[0032] 3、所采用的电磁感应汽化炉无红区,温度控制容易;
[0033] 4、设备结构简単,经济,使用方便,一次性投资少;
[0034] 5、运行耗材少,能耗、维护费用底;
[0035] 6、汽化水蒸汽可为民用、エ业用提供供热取暧、干燥的热源。 附图说明
[0036] 下面结合附图和具体实施方式对本发明作进ー步详细的说明:
[0037] 图1是本发明超声波雾化汽化海水淡化脱盐装置的结构示意图;
[0038] 图2是本发明的电磁感应发热汽化炉的结构示意图;
[0039] 图3是图2的俯视图;
[0040] 图4是本发明的热交換冷凝器的结构示意图;
[0041] 图5是图4的俯视图;
[0042] 图6是本发明采用多组超声波谐振雾化器的结构示意图;
[0043] 图7是图6的俯视图;
[0044] 图8是本发明超声波雾化汽化海水淡化脱盐方法的エ艺流程图。
[0045] 图中附图标记说明:
[0046] 1为海水给水泵,
[0047] 2为连接管道,
[0048] 3为精密过滤器,[0049] 4为连接管道,[0050] 5为中空纤维超滤膜分离处理器,[0051] 6为浓缩水排放口及管道,[0052] 7为浓缩水压力表,[0053] 8为浓缩水压力调节阀,[0054] 9为出水口,[0055] 10为连接管道,[0056] 11为热交换冷凝器,[0057] 12为热交换冷凝器冷媒介质进水口,[0058] 13为冷媒介质水箱,[0059] 14为冷媒介质水箱出水口,[0060] 15为冷媒水箱排气阀,[0061] 16为连接管道,[0062] 17为超声波谐振雾化器进水口,[0063] 18为流量压力调节阀,[0064] 19为压力表,[0065] 20为流量计,[0066] 21为超声波谐振雾化器,[0067] 22为喷雾管,[0068] 23为电磁感应发热汽化炉,[0069] M为中频电磁感应发热线圈,[0070] 25为蒸汽排出口,[0071] 洸为集盐箱,[0072] 27为排水阀,[0073] 沘为取盐门,[0074] 29为绝缘罩,[0075] 30为汽化炉固定板,[0076] 31为固定架,[0077] 32为输汽管道,[0078] 33为冷凝盘肠管,[0079] 34为盘肠管出水口,[0080] 35为淡化水箱,[0081] 36 为排气口,[0082] 37为淡化水出水阀,[0083] 38为电磁感应线圈电源接头,[0084] 39为超声波雾化器总进水管道接口。具体实施方式[0085] 如图1所示,本发明超声波雾化汽化海水淡化脱盐装置,包括预处理设备、超声波谐振雾化器21、电磁感应发热汽化炉23、热交换冷凝器11、淡化水箱35 ;[0086] 预处理设备包括海水给水泵1、精密过滤器3、中空纤维超滤膜分离处理器5,海水给水泵1通过连接管道2连接精密过滤器3,精密过滤器3通过连接管道4连接中空纤维超滤膜分离处理器5 ;中空纤维超滤膜分离处理器5设有浓缩水排放口及管道6、出水口 9,浓缩水排放管道6上设有浓缩水压力调节阀8、浓缩水压力表7,浓缩水压力调节阀8用于调节浓缩水排放管道6的水压,使水压保持在0. 1〜0. 2MPa的范围内,浓缩水压力表7则用于显示水压值;中空纤维超滤膜分离处理器5的膜孔径精度为0. 01〜0. 1 μ m,截留分子量为10万(道尔顿);[0087] 如图4、图5所示,热交换冷凝器11包括冷媒介质水箱13、冷凝盘肠管33,呈S形或螺旋形的冷凝盘肠管33设置于冷媒介质水箱13内;[0088] 中空纤维超滤膜分离处理器5的出水口 9通过连接管道10连接冷媒介质水箱13 顶部的进水口 12,冷媒介质水箱13底部的冷媒介质水箱出水口 14通过连接管道16连接超声波谐振雾化器21的进水口 17,连接管道16上设有流量压力调节阀18、压力表19、流量计 20 ;冷媒介质水箱13的顶部设有冷媒水箱排气阀15 ;[0089] 冷媒介质水箱13内的水,为冷凝盘肠管33内的水蒸汽提供冷凝冷却的介质。冷媒介质水箱13采用玻璃钢或耐腐蚀不锈钢材质;冷凝盘肠管33采用耐腐蚀不锈钢、白铜或钛管等材质。[0090] 冷凝盘肠管33可以为一个或多个;冷凝盘肠管33的个数与汽化炉体的蒸汽排出口 25相同。[0091] 为控制海水给水泵1的工作流量与压力,冷媒介质进水口管道或出水口管道可装置高、低压压力开关自动控制原水泵的电源,冷媒介质水箱内压力一般为0. 05〜0. 15MPa 范围即可,冷媒介质水箱内压力降低时海水给水泵1启动给水,压力超压时海水给水泵1暂停。[0092] 热交换冷凝器11的冷凝方法,可以是通过风冷、水冷、油冷等方法将冷凝盘肠管 33内的水蒸汽迅速冷凝冷却成凝结水。[0093] 如图2、图3所示,电磁感应发热汽化炉23包括不锈钢材质的汽化炉体(可以是罐体或箱体)、中频电磁感应发热线圈24、中频感应电源,中频电磁感应发热线圈对螺旋盘绕在汽化炉体的外表面;中频电磁感应发热线圈M通过电磁感应线圈电源接头38接入中频感应电源的正、负极,中频感应电源为中频电磁感应发热线圈M供电;[0094] 汽化炉体的厚度为3〜10mm,汽化炉体的顶端设置一个或多个蒸汽排出口 25,汽化炉体的下三分之一处连接超声波谐振雾化器21的喷雾管22 ;汽化炉体的底部开口,汽化炉体底部垂直固定在与炉体等直径的耐热绝缘筒上,耐热绝缘筒下设置有与炉体等直径或略大的顶部开口的集盐箱26。为了更好地使汽化的水蒸汽蒸发膨胀产生一定的向上溢出的喷射力,汽化炉体、耐热绝缘筒、集盐箱沈的固定连接处均具有良好密封性,但不必耐压。 汽化炉体通过固定架31及汽化炉固定板30固定支撑。集盐箱沈设于汽化炉固定板30的下方以便于随时取盐。[0095] 中频电磁感应发热线圈M采用紫铜条或紫铜管材料;发热线圈M与汽化炉体之间设3〜IOmm的绝缘层,将二者隔离开。发热线圈M的功率增大,绝缘层的厚度则相应增大。发热线圈M之间盘绕需相互间隔,间隔一般为1〜IOmm ;或者发热线圈M外表面设绝缘层。发热线圈M的盘绕根据需要可相互重叠。[0096] 集盐箱沈设有取盐门观、排水阀27,取盐门观用于定期取盐,取盐方法可以为自动链带式取盐;开机或关机时可能有未蒸发的原水存在集盐箱26内,可以通过排水阀27进行排放。[0097] 汽化炉23的加热方法,可以是通过电源(电磁感应加热或红外加热等)、蒸汽、太阳能、燃烧等提供加热源的方法。[0098] 电磁感应发热汽化炉23外设有绝缘罩四,绝缘罩四与炉体外表面的中频电磁感应发热线圈M之间存在间隔。绝缘罩四为玻璃钢材质,用于避免或降低电磁感应磁能的损耗。喷雾管22从外部穿过绝缘罩四。[0099] 汽化炉体的蒸汽排出口 25连接输汽管道32,输汽管道32穿过绝缘罩四连通热交换冷凝器11的冷凝盘肠管33 ;冷凝盘肠管33穿过冷媒介质水箱13的底部,通过其盘肠管出水口 34连接淡化水箱35。[0100] 冷凝盘肠管33的进汽口大于输汽管道32的直径,以避免过程中的凝结水回流。[0101] 淡化水箱35采用塑料或不锈钢材质。[0102] 淡化水箱35底部设淡化水出水阀37,顶部设排气口 36。淡化水出水阀37可以是手动阀;也可以是电磁阀,以实现淡化水箱35出水的液位开关自动控制。采用电磁阀控制时,内置液位浮子控制满水或无水,满水时淡化水出水电磁阀开启或系统停机,无水时淡化水出水电磁阀关闭或系统开机。[0103] 电磁感应发热汽化炉23的炉体内设有自动恒温装置,自动恒温装置包括温控探头,温控探头通过控制系统连接中频电磁感应发热线圈M的电源。[0104] 中频感应电源,频率为IKHZ至20KHZ,使用输入电流的频率为2KHz〜15KHz,调节发热线圈M的输入电流以控制汽化炉体的温度,电流调节控制设定温度或自动恒温,并可设定以下档位:100〜150°C、150〜200°C、200〜250°C、250〜300°C,以实现汽化炉腔内的自动恒温。常用汽化温度为:100〜150°C、150〜200°C。[0105] 中频感应电源采用配置功率相匹配的中频电源频率的装置,通过晶闸管桥式整流电源,将市供50Hz/60Hz的工频交流电整流成直流电,再经过滤波器、逆变器把直流电流逆变为中频电磁感应电流提供给发热线圈。其中用电容器进行补偿。[0106] 对汽化炉体金属产生中频磁场的电子碰撞封闭感应旋转涡流,由旋转电流借助金属物体内的电阻,将其转换成磁滞效应、趋(集)肤效应和边缘效应而将电能转换为热能, 它们共同使汽化炉体在极短的时间(多以秒计)内急剧升温,温度急速升高,实现快速加热,炉体经加热产生高温热辐射,使腔室内的空气温度升高。[0107] 超声波谐振雾化器21包括高频电源、谐振腔、陶瓷压电雾化片、谐振腔进水口、喷雾管22,陶瓷压电雾化片设置于谐振腔内,谐振腔设有谐振腔进水口及喷雾管22,陶瓷压电雾化片连接电源。喷雾管22穿过汽化炉23的绝缘罩四与电磁感应汽化炉23连接,喷雾管22固定于汽化炉23炉体下端的三分之一处位置,与汽化炉23的炉腔相通连接。[0108] 超声波谐振雾化器21的高频电源的高频振荡频率为50KHz〜2. 4MHz,雾化量根据功率大小确定。超声波谐振雾化器21可由一个或二个及以上数量组成,以增加原水的雾化量。[0109] 在谐振腔的高频振荡及陶瓷压电雾化片机械能的作用下将原水雾化成1〜20 μ m超微粒子的水雾,水雾经喷雾管22喷入电磁感应汽化炉23的炉腔内。[0110] 如图6、图7所示,多个超声波谐振雾化器21连接电磁感应发热汽化炉23,每个超声波谐振雾化器21分别通过进水口 17连通超声波雾化器总进水管道接口 39,总进水管道接口 39与连接管道16连通。[0111] 本发明可设置多个超声波谐振雾化器21,能够增加海水淡化效率与淡化水处理量,增加雾化量。[0112] 本发明由电磁感应发热汽化炉23与一个或多个超声波谐振雾化器21组成一个单元,本发明可包括多个单元。[0113] 如图8所示,本发明超声波雾化汽化海水淡化脱盐方法(雾化汽化海水淡化Spray Evaporation Desalination,简称SED),将海水经简单的预处理后,通过超声波谐振雾化器 21将海水连续高效雾化成超微粒子的水雾,水雾通过电磁感应汽化炉23的加热,瞬间汽化为水蒸汽,实现水雾中的水与固体盐类物质的蒸发分离脱盐,所汽化的水蒸汽通过热交换冷凝器11凝结为淡化水,最后存贮于淡化水箱35,完成海水的淡化。[0114] 具体方法是:[0115] 1、原水海水的预处理:[0116] 海水通过海水给水泵1在0. 1〜0. 3MPa的压力下,经连接管道2泵入5 μ m精密过滤器3 (如海水含沙量高则采用重力除沙等设备处理),经初步过滤去除掉海水中的颗粒可见物,如泥沙、悬浮物等;[0117] 精密过滤器3流出的水通过连接管道4进入中空纤维超滤膜分离处理器5,在中空纤维超滤膜分离处理器5内被进一步过滤、分离,进行除沙、除浊、过滤微生物、细菌等预处理,将海水中的泥沙、浑浊度、总菌落、微生物等大分子物质99%以上分离去除,使原水出水清澈,出水浊度彡1. ONTU,出水压力0. IMPa〜0. 2MPa ;从原水海水分离出的大分子物质从浓缩水排放口及管道6排放或回原水存水箱再处理。[0118] 本发明在预处理过程中将海水中的藻类微生物、细菌去除,使汽化后的水蒸汽凝结成淡化水后更纯净、清洁。以避免在汽化过程中海水中的藻类微生物、细菌等经高温加热分解后会产生各类的气体,影响淡化水的水质。[0119] 2、雾化、汽化、冷凝处理:[0120] 经中空纤维超滤膜分离处理器5处理过的水经出水口 9通过连接管道10从进水口 12流入热交换冷凝器11的冷媒介质水箱13内,出水压力控制在0. 05〜0. 15MPa的范围内;进入冷媒介质水箱13内的水能够作为水蒸汽的冷媒介质。[0121] 水流入冷媒介质水箱13内后,关闭流量压力调节阀18,打开排气阀15,水从冷媒介质水箱13底部出水口 14出水进入连接管道16,待冷媒介质水箱13及管道16内排气完毕关闭排气阀15,压力表19的给水压力在0. 05〜0. 15范围;如超出该范围可控制海水给水泵1的开启与暂停。[0122] 打开流量压力调节阀18,将流入超声波谐振雾化器21的水压、流量调节至额定范围内,并通过压力表19、流量计20进行确定;水从进水口 17进入超声波谐振雾化器21的谐振腔室内,同时开启电源,海水在超声波谐振雾化器21的腔内经陶瓷压电片高频机械能振荡产生超微粒子的水雾,从喷雾管22连续喷入电磁感应发热汽化炉23的腔内,已开启电源的中频电磁感应发热线圈M向汽化炉体加热,受热的炉体向炉腔内产生热辐射,使炉腔内产生高温热空气,腔内温度达150〜200°C。[0123] 根据汽化热原理,汽化炉23炉腔内的水雾中的水分子在炉腔的高温下瞬间受热汽化蒸发为水蒸汽,连续不断汽化的水蒸汽充满炉腔并产生膨胀力而向上从汽化炉23顶端的蒸汽排出口 25排出,并经输汽管道32进入与之连接的热交换冷凝器11的冷凝盘肠管 33内,冷凝盘肠管33内的水蒸汽快速被冷媒介质水箱13内的冷却介质冷却凝结成水滴聚结成水流,从盘肠管出水口 34流入淡化水箱35,淡化水从出水阀37出水,淡化水箱内的空气从排气口 36排出;与此同时,与水雾中水分子共存的溶解性固体盐类物质在蒸发时与水分子分离,该盐类物质在自身重力的作用下向下跌落在汽化炉23底部的集盐箱沈内,完成整个海水淡化处理成淡化水的过程。[0124] 本发明通过超声波谐振雾化器21的雾化,超声波谐振雾化器21产生的高频振荡机械能将进入其腔体内的海水雾化成平均直径为1〜20 μ m超微粒子的水雾,水雾经喷雾管22喷入100〜300°C高温的电磁感应发热汽化炉23的炉腔内。[0125] 上述雾化、汽化的原理是:海水经超声波谐振雾化器21雾化成极小的超微粒子水雾,水雾粒子仍由水分子和无机盐类固体物质共存,此时,水雾粒子的总表面积却立即增大且质量轻飘逸在空间中,雾化后的水雾水分子体积迅速膨胀1000〜1700倍,很容易吸收汽化炉23腔内的高温热量,雾化粒子越小,水分子热量吸收速度就越快,接收的能量转化为分子动能或势能,水分子运动加快引起分子间距离越大,其运动动能就越高,高速度的水分子挣脱分子间的作用力而瞬间汽化蒸发。而水雾中的溶解性固体物质(盐类)粒子质量比重大,不能随汽化的水蒸汽蒸发上升,在其盐类物质颗粒自身重力的作用下而跌落在集盐箱沈中,由此实现海水雾化汽化脱盐分离的物理全过程。所有的水分子蒸发在热膨胀力的作用下溢出,通过输汽管道32进入热交换冷凝器11凝结成淡化水。[0126] 本发明采用晶闸管中频电源,将工频电源变换成中频电源,因此节电效果十分显著,相比工频电源加热节能可达30%〜75%。[0127] 本发明采用电磁感应加热,而电磁加热线圈本身并不发热,其本身热辐射温度接近环境温度,人体完全可以触摸,电磁感应技术热效率高、发热快、无噪声、无需预热,省电节能、安全可靠及不间断地连续工作等优点。[0128] 本发明的热交换冷凝器11,以所要处理的原水作为冷媒介质,而海水年平均水温一般是17〜20°C,如中国大连海水年平均水温为0〜20°C,该海水水温作为冷媒介质能够为水蒸汽提供高效的冷却效果,另外,对所要处理的原水进行一定的预热作用,二者结合可进一步节约设备的电能能耗。[0129] 电磁感应发热汽化炉23所产生的水蒸汽可通过热交换散热器/片,用于民用、工业用供热取暖、干燥等用途后,再冷凝成淡化水。

Claims (7)

1. 一种超声波雾化汽化海水淡化脱盐装置,其特征在于:包括预处理设备、超声波谐振雾化器(21)、汽化炉(23)、热交换冷凝器(11)、淡化水箱(3¾ ;热交换冷凝器(11)包括冷媒介质水箱(13)、冷凝盘肠管(33),冷凝盘肠管(3¾设置于冷媒介质水箱(1¾内;冷凝盘肠管(3¾的出水口连接淡化水箱(35);预处理设备的出水口(9)连接冷媒介质水箱(1¾的进水口(12),冷媒介质水箱(13) 的出水口(14)连接超声波谐振雾化器(21),超声波谐振雾化器通过喷雾管0¾连接汽化炉的汽化炉体;汽化炉体通过输汽管道(3¾连接冷凝盘肠管(3¾的进水口 ;预处理设备包括海水给水泵(1)、精密过滤器(3)、中空纤维超滤膜分离处理器(5),海水给水泵(1)连接精密过滤器(3),精密过滤器C3)连接中空纤维超滤膜分离处理器(5); 中空纤维超滤膜分离处理器(¾设有浓缩水排放口及管道(6)、出水口(9)。
2.根据权利要求1所述的超声波雾化汽化海水淡化脱盐装置,其特征在于:所述汽化炉03)的汽化炉体的外表面螺旋盘绕有中频电磁感应发热线圈(M),中频电磁感应发热线圈04)由中频感应电源供电;所述发热线圈04)与汽化炉体之间设绝缘层。
3.根据权利要求1或2所述的超声波雾化汽化海水淡化脱盐装置,其特征在于:所述汽化炉的汽化炉体底部通过耐热绝缘筒连接集盐箱(¾),汽化炉体的腔体与集盐箱 (26)连通。
4.根据权利要求1所述的超声波雾化汽化海水淡化脱盐装置,其特征在于:所述中空纤维超滤膜分离处理器(5)的膜孔径精度为0. 01〜0. 1 μ m,截留分子量为10万道尔顿。
5.根据权利要求1或2所述的超声波雾化汽化海水淡化脱盐装置,其特征在于:所述超声波谐振雾化器包括高频电源、谐振腔、陶瓷压电雾化片,陶瓷压电雾化片设置于谐振腔内,陶瓷压电雾化片连接高频电源;谐振腔连接所述喷雾管02)。
6. 一种超声波雾化汽化海水淡化脱盐方法,其特征在于:将海水经预处理后,通过超声波谐振雾化器将海水连续高效雾化成超微粒子的水雾,水雾通过汽化炉的加热,瞬间汽化为水蒸汽,实现水雾中的水与固体盐类物质的蒸发分离脱盐,所汽化的水蒸汽通过热交换冷凝器(11)凝结为淡化水,最后存贮于淡化水箱(35),完成海水的淡化;所述方法具体包括以下步骤:第一步,原水海水的预处理:海水通过海水给水泵(1)在0. 1〜0. 3MPa的压力下,经连接管道(¾泵入精密过滤器(3),进行初步过滤;精密过滤器C3)流出的水通过连接管道 (4)进入中空纤维超滤膜分离处理器(5),在中空纤维超滤膜分离处理器(5)内被进一步过滤;第二步,雾化、汽化、冷凝处理:经中空纤维超滤膜分离处理器(¾处理过的水通过连接管道(10)流入热交换冷凝器(11)的冷媒介质水箱(1¾内;水流入冷媒介质水箱(13) 内后,从冷媒介质水箱(1¾底部通过连接管道(16)进入超声波谐振雾化器的谐振腔室内,同时开启电源,海水在超声波谐振雾化器的腔内经陶瓷压电片高频机械能振荡产生超微粒子的水雾,从喷雾管0¾连续喷入汽化炉的腔内,已开启电源的中频电磁感应发热线圈04)向汽化炉体加热,受热的炉体向炉腔内产生热辐射,汽化炉03)炉腔内的水雾中的水分子在炉腔的高温下瞬间受热汽化蒸发为水蒸汽,水蒸汽从汽化炉03)顶端的输汽管道(3¾进入冷凝盘肠管(3¾内,冷凝盘肠管(3¾内的水蒸汽被冷媒介质水箱 (13)内的冷却介质冷却凝结成水滴聚结成水流,从盘肠管出水口(34)流入淡化水箱(35);与水雾中水分子共存的溶解性固体盐类物质在自身重力的作用下向下跌落在汽化炉03) 底部的集盐箱06)内,完成整个海水淡化处理成淡化水的过程。
7.根据权利要求6所述的超声波雾化汽化海水淡化脱盐方法,其特征在于:所述分离出来的固体盐类物质落入集盐箱06)后,从集盐箱06)内的取盐方法为自动链带式取盐。
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