CN104118960B - 一种热空气多级加热的海水淡化装置 - Google Patents
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Abstract
本发明提供的一种热空气多级加热的海水淡化装置，是根据用热空气鼓入海水加热并搅动海水，加速热空气与海水液面两相间的相对运动，在常压下蒸发海水和冷凝收集淡水的理念设计而成的。它有一条依次在多级海水蒸发罐中加热蒸发海水、冷凝淡水的热空气流动通道，和一条各级海水蒸发罐共用的淡水流出通道。在第一级海水蒸发罐底部还有一个排出固态海盐的海盐排出阀。实现海水蒸发和淡水冷凝的是各级海水蒸发罐的冷凝管。本发明能利用太阳能、核能及工业余热作热源。为本发明配置一套加热空气的槽式太阳能光热系统，形成空气在槽式太阳能光热系统加热，在海水淡化装置放热的封闭循环回路。这就成了一座太阳能海水淡化厂。
Description
所属技术领域
本发明涉及一种海水淡化装置，具体为一种热空气多级加热的海水淡化装置。
背景技术
热法海水淡化技术历史悠久，发展至今主要有多级闪蒸法(MSF)、多效蒸馏法(MED)、快速喷雾蒸馏法(RSD)。多级闪蒸法(MSF)和多效蒸馏法(MED)都是通过加热海水或真空降压这两种技术措施使得水快速蒸发并冷凝，热源是热水或水蒸汽。快速喷雾蒸馏法(RSD)的创新意义是将海水喷向热气流，使海水中的水分迅速变成水蒸汽并析出固态海盐，热源是热空气。热空气作热源的技术发展趋向已经形成。借助热空气流动完成海水蒸发与冷凝，实现海水与海盐分离是一条可行的技术路线。热空气来源广价格低。发电行业、玻璃行业、水泥行业、钢铁行业的余热都可用于制取热空气。太阳能槽式集热系统可直接加热空气得到热空气。核能发电的余热也是一种廉价的热源，中国发明专利《一种高温气冷堆核发电及海水淡化装置》(专利号201410075887.0)的余热也是以热空气的形式散失。利用热空气作热源淡化海水的关键在于如何实现热空气加热海水成水蒸汽并冷凝收集淡水。
快速喷雾蒸馏法是将海水喷向热气流，具有海水喷雾系统和热空气泵送系统，很复杂。多级闪蒸法和多效蒸馏法是利用了升高海水温度和降低蒸发压力来强化海水蒸发，而没考虑到利用加速热空气与海水液面两相间的相对运动加速海水蒸发。因此，正确的设计理念是用热空气鼓入海水加热并搅动海水，加速热空气与海水液面两相间的相对运动，在常压下蒸发海水和冷凝收集淡水。
发明内容
本发明的目的是设置多个海水蒸发罐及连通各个海水蒸发罐的热空气通道和淡水流出通道，热空气在各级海水蒸发罐内蒸发海水冷凝淡水，构成一种能回收海盐的海水淡化装置。
为了实现上述目的，本发明的方案是：其结构包括多个海水蒸发罐、多组冷凝管、热空气进入管、冷空气排出管、淡水收集管、海水流入管、海盐排出阀、水位控制器。其特征在于：所述多个海水蒸发罐在同一水平位置排成一列，海水蒸发罐个数与级数相同。第一个海水蒸发罐为第一级，与第一个海水蒸发罐相邻的海水蒸发罐为第二级，以此类推命名所有海水蒸发罐。在第一级海水蒸发罐底部安装海盐排出阀。在第一级海水蒸发罐顶部设置热空气进入管入口，热空气进入管从入口伸到第一级海水蒸发罐底部。在最后一级海水蒸发罐侧面中部以下设置淡水收集管出口和海水流入管进口。在最后一级海水蒸发罐顶部设置冷空气排出管出口。水位控制器安装在最后一级海水蒸发罐内。全部海水蒸发罐底部连通，最高水位线定在海水蒸发罐上部合理位置。连通第一级海水蒸发罐顶部空间和第二级海水蒸发罐底部空间的冷凝管从第二级海水蒸发罐顶部进入到底部后，上升到最高水位线以上，再降到底部。以同样的方法，用冷凝管连通所有的相邻两级海水蒸发罐顶部空间和底部空间。各级海水蒸发罐内的冷凝管中部最低部位都连通海水蒸发罐底部的淡水收集管。淡水收集管设置在第二级海水蒸发罐到最后一级海水蒸发罐的底部，淡水收集管从淡水收集管出口引出。
所述冷凝管由多根管道两端并联连通而成。
所述海水蒸发罐外表及布置在海水蒸发罐外部的冷凝管都外包保温层。
本发明的优点在于：一是可利用太阳能、核能等清洁能源和工业余热作热源，能耗成本低，无污染物排放。二是在生产淡水的同时，得到固态盐，杜绝了浓缩海水排放影响生态环境，提高了海水资源综合利用率。三是对海水质量要求低，海水处理工艺简单，可节省设备和药剂，降低生产成本。四是生产工艺流程简单，没有高温高压或低压工艺条件要求，辅助系统少，运行故障少。五是操作简单，自动化程度高。
附图说明
下面结合附图与实施例对本发明作进一步说明：
图1是本发明结构示意图；
图2是本发明冷凝管结构示意图。
图中，1、第一级海水蒸发罐，2、海盐排出阀，3、第二级海水蒸发罐，4、第三级海水蒸发罐，5、第四级海水蒸发罐，6、第五级海水蒸发罐，7、第六级海水蒸发罐，8、淡水收集管，9、海水流入管，10、冷空气排出管，11、连通第五第六级海水蒸发罐的冷凝管，12、连通第四第五级海水蒸发罐的冷凝管，13、连通第三第四级海水蒸发罐的冷凝管，14、连通第二第三级海水蒸发罐的冷凝管，15、连通第一第二级海水蒸发罐的冷凝管，16、热空气进入管，17、冷凝管进风口，18、冷凝管中部最低部位，19、冷凝管出风口，20、最高水位线。
具体实施方式
如图1所示，6个海水蒸发罐在同一水平位置排成一列，6个海水蒸发罐底部连通，最高水位线20定在海水蒸发罐高度的三分之二处。在第一级海水蒸发罐1底部安装海盐排出阀2；在第一级海水蒸发罐1顶部通入热空气进入管16并直达罐底。连通第一第二级海水蒸发罐的冷凝管15从第二级海水蒸发罐3顶部进入到底部后，上升到最高水位线20以上，再降到底部；连通第二第三级海水蒸发罐的冷凝管14从第三级海水蒸发罐4顶部进入到底部后，上升到最高水位线20以上，再降到底部；连通第三第四级海水蒸发罐的冷凝管13从第四级海水蒸发罐5顶部进入到底部后，上升到最高水位线20以上，再降到底部；连通第四第五级海水蒸发罐的冷凝管12从第五级海水蒸发罐6顶部进入到底部后，上升到最高水位线20以上，再降到底部；连通第五第六级海水蒸发罐的冷凝管11从第六级海水蒸发罐7顶部进入到底部后，上升到最高水位线20以上，再降到底部。图2所示的各级冷凝管的冷凝管进风口17都连通前一级海水蒸发罐顶部空间，各级冷凝管的冷凝管出风口19都连通本级海水蒸发罐底部空间，各级冷凝管中部最低部位18都连通海水蒸发罐底部的淡水收集管8。在第六级海水蒸发罐7侧面设置淡水收集管8出口和海水流入管9进口；在第六级海水蒸发罐7顶部设置冷空气排出管10出口。水位控制器安装在第六级海水蒸发罐7内。
太阳能、核能、各种工业余热都可作热源。本实施例以太阳能作热源为例说明。因此，为本发明配置一套加热空气的槽式太阳能光热系统。热空气进入管16接槽式太阳能光热系统的热空气输出管，冷空气排出管10接槽式光热系统的冷空气输入管，形成空气在槽式太阳能光热系统加热，在海水淡化装置放热的封闭循环回路。这就成了一座太阳能海水淡化厂。
本发明的工作过程是：接通海水流入管9，向第六级海水蒸发罐7内注入海水，达到最高水位线20自动停止供海水。启动槽式光热系统风机，空气在封闭循环回路中流动，热空气进入第一级海水蒸发罐加热海水，生成的水蒸汽和空气流入连通第一第二级海水蒸发罐的冷凝管15，部分水蒸汽放热凝结成水，流入淡水收集管8，没有凝结的水蒸汽和空气进入第二级海水蒸发罐3底部加热海水，再次生成的水蒸汽进入第三级海水蒸发罐冷凝管。在第三级、第四级、第五级、第六级海水蒸发罐内重复进行着第二级海水蒸发罐内发生的冷凝和蒸发过程，冷凝水都流入淡水收集管8，生成的水蒸汽和空气流入下一级海水蒸发罐的冷凝管或冷空气排出管10，然后进入槽式太阳能光热系统的冷空气输入管，经槽式太阳能光热系统加热后流回本发明的热空气进入管16，开始新一轮的加热冷凝循环。如此周而复始地不断循环，淡水从淡水收集管8源源流出，海水自动补充到海水蒸发罐。第一级海水蒸发罐内海盐浓缩结晶沉积罐底。适时开启海盐排出阀2除去海盐，保证装置连续运行。
Claims (3)
1.一种热空气多级加热的海水淡化装置，包括多个海水蒸发罐、多组冷凝管、热空气进入管、冷空气排出管、淡水收集管、海水流入管、海盐排出阀、水位控制器，其特征在于：所述多个海水蒸发罐在同一水平位置排成一列，海水蒸发罐个数与级数相同，第一个海水蒸发罐为第一级，与第一个海水蒸发罐相邻的海水蒸发罐为第二级，以此类推命名所有海水蒸发罐，在第一级海水蒸发罐底部安装海盐排出阀，在第一级海水蒸发罐顶部设置热空气进入管入口，热空气进入管从入口伸到第一级海水蒸发罐底部，在最后一级海水蒸发罐侧面中部以下设置淡水收集管出口和海水流入管进口，在最后一级海水蒸发罐顶部设置冷空气排出管出口，水位控制器安装在最后一级海水蒸发罐内，全部海水蒸发罐底部连通，最高水位线定在海水蒸发罐上部合理位置，连通第一级海水蒸发罐顶部空间和第二级海水蒸发罐底部空间的冷凝管从第二级海水蒸发罐顶部进入到底部后，上升到最高水位线以上，再降到底部，以同样的方法，用冷凝管连通所有的相邻两级海水蒸发罐顶部空间和底部空间，各级海水蒸发罐内的冷凝管中部最低部位都连通海水蒸发罐底部的淡水收集管，淡水收集管设置在第二级海水蒸发罐到最后一级海水蒸发罐的底部，淡水收集管从淡水收集管出口引出。
2.根据权利要求1所述的一种热空气多级加热的海水淡化装置，其特征在于：所述冷凝管由多根管道两端并联连通而成。
3.根据权利要求1所述的一种热空气多级加热的海水淡化装置，其特征在于：所述海水蒸发罐外表及布置在海水蒸发罐外部的冷凝管都外包保温层。
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