CN104261500A - 一种斯特林热泵多级蒸馏海水淡化装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供的一种斯特林热泵多级蒸馏海水淡化装置，蒸发槽水平放置，隔板将蒸发槽分隔成多级底部连通的蒸发室。第一级蒸发室内有顶端连通第一级蒸发室上部空间，底端与热水箱顶部连通汽加热管。斯特林热泵、热水箱、温水箱安装在蒸发槽下面。斯特林热泵居中，热水箱、温水箱在斯特林热泵两端。斯特林热泵的热量流出端置于热水箱内，斯特林热泵的热量流入端置于温水箱内。热水箱和温水箱连通，海盐排出阀安装在第一级蒸发室底部。斯特林热泵将热量不断从温水箱输运到热水箱加热水产生蒸汽，并进入汽加热管加热海水。然后进入多级蒸馏，各级蒸馏水都流入温水箱得到淡水。海盐经海盐排出阀排出。

Description

一种斯特林热泵多级蒸馏海水淡化装置

所属技术领域

本发明涉及一种海水淡化装置，具体为一种斯特林热泵多级蒸馏海水淡化装置。

背景技术

海水淡化是解决人类水危机的最终选择。海水淡化技术种类很多，但目前投入商业运营的只有膜法和热法两种。膜法的关键在于膜的性能和高压泵的能耗；热法的关键在于热的成本及热利用效率。斯特林热泵作热源，提供了一种用电作热源的海水淡化新方法。热泵制热系数在4左右，能获得较低成本的热量；多级蒸馏多次利用蒸汽凝结潜热，具有较高的热利用效率。中国发明专利《一种斯特林热泵海水淡化装置》(专利号201310330716.3)通过设置空气流动通道，在斯特林热泵热量流出端加热蒸发海水，在斯特林热泵热量流入端冷凝水蒸汽，实现海水和固态海盐分离。是不同于多级闪蒸法和多效蒸馏法的加湿除湿法。该装置有且只有一次蒸发和一次冷凝，潜热不能多次利用。中国发明专利《一种多级蒸馏温热净水机》(专利号201410499515.0)按温度梯度，多次利用蒸汽凝结放出的潜热加热蒸发，获得更多冷凝水，是一种常压蒸馏装置，其结构极其简单。整合两项发明的优点，完全可以设计出一种高效节能、用途广泛的海水淡化装置。

发明内容

本发明的目的是设置一个具有多级蒸发室的蒸发槽，在蒸发槽一端下面设热水箱和海盐排出阀，蒸发槽另一端下面设温水箱，将斯特林热泵热量流出端置于热水箱内，将斯特林热泵热量流入端置于温水箱内，在蒸发槽底部布置蒸馏水流出通道及水流入通道，用水位控制器控制槽内水位，构成一种将海水分离成淡水和固态海盐的海水淡化装置。

为了实现上述目的，本发明的方案是：其结构包括蒸发槽、汽加热管、多组冷凝管、蒸馏水收集管、海水流入管、淡水输出管、海盐排出阀、斯特林热泵、热水箱、温水箱、水位控制器、总控制箱。其特征在于：所述蒸发槽水平布置。蒸发槽下面的两端部是热水箱和温水箱，中部是斯特林热泵。斯特林热泵的热量流入端置于温水箱内。斯特林热泵的热量流出端置于热水箱内。热水箱和温水箱底部连通。蒸发槽被隔板分隔成多个底部连通的蒸发室。热水箱顶的汽加热管置于蒸发槽端部第一个蒸发室内，汽加热管顶端连通第一个蒸发室上部空间，汽加热管底端与热水箱顶部连通。装有汽加热管的蒸发室是第一级蒸发室，蒸发槽具有几个蒸发室就为几级蒸发。第二级蒸发室到最后一级蒸发室底部装有蒸馏水收集管。冷凝管连通前一级蒸发室上部空间和本级蒸发室底部的蒸馏水收集管。最后一级蒸发室内的蒸馏水收集管与温水箱连通。最后一级蒸发室连通海水流入管。海盐排出阀安在第一级蒸发室底部。斯特林热泵接总控制箱电源，总控制箱接外电源。水位控制器安在最后一级蒸发室，水位控制器接总控制箱。温水箱上部设淡水输出管出口，淡水输出管进口通至温水箱底部。

所述第一蒸发室底部倾斜，海盐排出阀进口设在最低处。

所述水位控制器控制蒸发槽内水位不超过汽加热管上部端口和冷凝管蒸汽进口。

本发明的优点在于：一是整套装置结构紧凑，辅助系统少，在常压下运行，可靠性高。二是斯特林热泵回收将输出的淡水的热量，使输出的淡水温度降至环境温度，有效降温，合理利用余热。三是加热的是淡水，加热管不结垢。四是取开蒸发槽盖板就能接触到内部所有部件，清洗维修方便。五是蒸汽潜热多级利用，热效率高。六是海水直接分离成淡水和海盐，避免了浓盐水污染环境，合理利用海水资源。

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是本发明内部结构示意图。

图中，1、海盐排出阀，2、热水箱、3、热水箱与温水箱连通管，4、斯特林热泵，5、温水箱，6、蒸馏水收集管，7、淡水输出管，8、海水流入管，9、第六级蒸发室冷凝管，10、第五级蒸发室冷凝管，11、第四级蒸发室冷凝管，12、第三级蒸发室冷凝管，13、第二级蒸发室冷凝管，14、汽加热管。

具体实施方式

图1是本发明剖除蒸发槽侧面的内部结构示意图。本实施例有6级蒸发室。蒸发槽水平放置，斯特林热泵4、热水箱2、温水箱5安装在蒸发槽下面。斯特林热泵4居中，热水箱2、温水箱5在斯特林热泵4两端。斯特林热泵4的热量流出端置于热水箱2内，斯特林热泵4的热量流入端置于温水箱5内。热水箱2和温水箱5由热水箱与温水箱连通管3连通。海盐排出阀1安装在第一级蒸发室底部最低处。海水流入管8连通最后一级蒸发室。第一级蒸发室内有多根(图中显示出3根)汽加热管14。汽加热管14顶端连通第一个蒸发室上部空间，汽加热管14底端与热水箱2顶部连通。第二级蒸发室内有第二级蒸发室冷凝管13。第三级蒸发室内有第三级蒸发室冷凝管12。第四级蒸发室内有第四级蒸发室冷凝管11。第五级蒸发室内有第五级蒸发室冷凝管10。第六级蒸发室内有第六级蒸发室冷凝管9。所有冷凝管都连通前一级蒸发室上部空间和本级蒸发室内的蒸馏水收集管。蒸馏水收集管6在第二级至第六级蒸发室底部。第一级至第六级蒸发室下部连通。温水箱5与蒸馏水收集管6连通，温水箱5上部设淡水输出管7的出水口。斯特林热泵4接总控制箱电源。总控制箱外接电源。水位控制器安在第六级蒸发室，水位控制器接总控制箱。水位控制器必须保持水位不超过蒸发室冷凝管进汽口和汽加热管14顶端口。

本发明的工作过程是：首先向热水箱2或温水箱5注入纯净水，将斯特林热泵4的热量流入端和热量流出端浸没在水中。接通电源，启动水位控制器，经海水流入管8向第六级蒸发室注水。启动斯特林热泵4，热量不断从温水箱5输运到热水箱2。热水箱2内的水受热蒸发成蒸汽进入汽加热管14，一部分蒸汽在汽加热管14内壁放热凝结成水流回热水箱2，所放热量在汽加热管14外壁加热海水，使其蒸发；其余部分蒸汽进入第一蒸发室，并随第一蒸发室内蒸发的蒸汽进入第二级蒸发室冷凝管13。进入第二级蒸发室冷凝管13的蒸汽在管内壁放热凝结成水流入蒸馏水收集管6，所放热量加热外壁海水使其蒸发，产生第二级蒸发室内的蒸汽。第二级蒸发室内的蒸汽进入下一级蒸发室冷凝管，并在管内壁放热凝结成水流入蒸馏水收集管6。所放热量又加热管外的水，使管外的水蒸发成蒸汽进入下一蒸发室冷凝管。以此类推，蒸汽在各级蒸发室冷凝管内凝结成水，所放潜热在冷凝管外蒸发水，产生下一级所需蒸汽。所有冷凝水都流入蒸馏水收集管6后流入温水箱5。经淡水输出管7流出淡化装置。海水通过各蒸发室下部的海水流通道由第六级自动逐级补充。外部海水同时也向第六级蒸发室补充海水。随着海水不断蒸发，第一蒸发室底部逐渐析出固体海盐。适时打开海盐排出阀1排除海盐。

Claims (3)

1.一种斯特林热泵多级蒸馏海水淡化装置，包括蒸发槽、汽加热管、多组冷凝管、蒸馏水收集管、海水流入管、淡水输出管、海盐排出阀、斯特林热泵、热水箱、温水箱、水位控制器、总控制箱，其特征在于：所述蒸发槽水平布置，蒸发槽下面的两端部是热水箱和温水箱，中部是斯特林热泵，斯特林热泵的热量流入端置于温水箱内，斯特林热泵的热量流出端置于热水箱内，热水箱和温水箱底部连通，蒸发槽被隔板分隔成多个底部连通的蒸发室，热水箱顶的汽加热管置于蒸发槽端部第一个蒸发室内，汽加热管顶端连通第一个蒸发室上部空间，汽加热管底端与热水箱顶部连通，装有汽加热管的蒸发室是第一级蒸发室，蒸发槽具有几个蒸发室就为几级蒸发，第二级蒸发室到最后一级蒸发室底部装有蒸馏水收集管，冷凝管连通前一级蒸发室上部空间和本级蒸发室底部的蒸馏水收集管，最后一级蒸发室内的蒸馏水收集管与温水箱连通，最后一级蒸发室连通海水流入管，海盐排出阀安在第一级蒸发室底部，斯特林热泵接总控制箱电源，总控制箱接外电源。水位控制器安在最后一级蒸发室，水位控制器接总控制箱，温水箱上部设淡水输出管出口，淡水输出管进口通至温水箱底部。

2.根据权利要求1所述的一种斯特林热泵多级蒸馏海水淡化装置，其特征在于：所述所述第一蒸发室底部倾斜，海盐排出阀进口设在最低处。

3.根据权利要求1所述的一种斯特林热泵多级蒸馏海水淡化装置，其特征在于：所述水位控制器控制蒸发槽内水位不超过汽加热管上部端口和冷凝管蒸汽进口。