CN104649353A - 一种真空蒸馏海水淡化装置及其淡化海水的方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种真空蒸馏海水淡化装置及其淡化海水的方法。它包括相连的横隔板和汽水分离器均设于壳体内并将其分为上、下腔体，冷凝器和蒸馏器分设于上、下腔体中；冷凝器连接原海接管；上腔体的上、下部分别连接抽不凝气接管和淡水排水接管；蒸发器连接热水接管；下腔体上连接与原海水出口接管相连的给料海水接管；原海水经汽水分离器进入上腔体；下腔体的底部连接浓海水排水接管；抽不凝气接管与喷射真空泵相连；淡水排水接管至与之相连的淡水箱之间依次连接淡水泵、相连的回流电磁阀Ⅱ与电导率表和回流电磁阀Ⅰ。本发明汽水分离器采用填料，能提高海水液滴的分离效率，且具有较低的压降；自动化程度高，适用于船舶或海上平台的淡水制备。

Description

一种真空蒸馏海水淡化装置及其淡化海水的方法

技术领域

本发明涉及一种利用柴油机余热的真空蒸馏海水淡化装置及其淡化海水的方法，属于水处理技术领域。

背景技术

在船舶、游艇或海上平台等场所，淡水不论对其动力装置还是对船上的工作人员的生活来说，都是极为重要的消耗性物资。海水淡化是增加淡水补给的一条重要途径，在海水淡化技术中，小型海水淡化装置在工艺方面主要采用反渗透法和蒸馏法两种。反渗透海水淡化装置尽管具有诸多优点，但仍存在着对海水水质要求高，维护工作繁琐，系统稳定性低等缺点。采用蒸馏法，其中的蒸馏海水淡化装置在运行时主要消耗热能如蒸汽或热水。而蒸馏淡化对海水水质适应性强，性能相对稳定，淡化水质好，使用寿命长，使蒸馏淡化装置在恶劣环境下运行具有一定的技术保障和优势。

在目前已有的真空蒸馏式海水淡化方法和装置中，存在以下主要问题：

1真空度的控制：真空蒸馏式海水淡化中，必须控制在较高的真空度下操作。这是由于海水的沸点随着真空度的升高而降低，当真空度低时，对应海水沸腾的温度相对较高，蒸发温度高，则蒸发器皿的表面容易结垢，尤其是硬质水垢的生成，不利于设备的长期连续稳定运行，不易于维护；另一种是真空度过高，则沸腾过于剧烈，蒸发器产生的蒸汽流速较高，汽水分离器无法将其中夹带的海水液滴充分分离，造成所产淡水含盐量增加。而由于海域和季节导致海水温度变化，相应引起真空度的波动，影响操作过程的稳定。

2汽水分离器：汽水分离器的主要作用是将蒸发器上升蒸汽中夹带的海水液滴充分分离。一种是其分离效率低，造成所产淡水含盐量增加而产水不合格；另一种是汽水分离器压降较大，由于蒸汽流动阻力增大，蒸发器真空度降低，海水沸腾温度增高，给操作带来负面影响。

3蒸发器海水给水量的控制：蒸发器海水给水量对装置有多方面影响。蒸发器给水量低，则蒸汽流量增大，真空度降低，同时浓盐水浓度高，易造成结垢；反之给水量较大，则蒸汽流量减小，产水量降低，浓盐水带走的热量增加。因此需要控制适宜的蒸发器海水给水量。

发明内容

本发明的目的是提供一种真空蒸馏海水淡化装置及其淡化海水的方法，本发明提高了自动化控制程度，能提高海水淡化的效率和缩短维护周期；适用于利用船舶或海上平台的柴油机的余热制备淡水。

本发明提供的真空蒸馏海水淡化装置，包括设置于壳体内的冷凝器和蒸馏器；

相连的横隔板和汽水分离器均设于所述壳体内并将所述壳体分为上腔体和下腔体，所述冷凝器设置在所述上腔体中，所述蒸馏器设置在所述下腔体中；

所述冷凝器的进水口连接原海水进口接管，所述冷凝器的出水口连接原海水出口接管；所述上腔体的上部连接抽不凝气接管，所述上腔体的下部连接淡水排水接管；

所述蒸发器的进水口连接热水进口接管，所述蒸发器的的出水口连接热水出口接管；所述蒸发器的下部处的所述下腔体上连接给料海水接管，所述给料海水接管与所述原海水出口接管相连接；所述原海水经过所述蒸发器被蒸发的部分，通过所述汽水分离器进入所述上腔体；所述下腔体的底部连接浓海水排水接管；

所述抽不凝气接管、所述原海水出口接管和所述浓海水排水接管均与喷射真空泵相连；

所述淡水排水接管至与之相连的淡水箱之间依次连接淡水泵和回流电磁阀Ⅰ，所述淡水泵和所述回流电磁阀Ⅰ之间依次连接回流电磁阀Ⅱ和电导率表，所述回流电磁阀Ⅱ和所述电导率表相连接；

所述回流电磁阀Ⅰ、所述回流电磁阀Ⅱ和所述电导率表均连接于控制箱上。

本发明中，所述抽不凝气接管、所述原海水出口接管和所述浓海水排水接管可均与同一个喷射真空泵相连，也可以分别与不同的喷射真空泵连接。

上述的装置，所述汽水分离器包括汽水分离器本体和所述汽水分离器本体内填充的填料；

所述填料的材料可采用不锈钢或聚丙烯，所述填料代替丝网，能提供较大的水汽接触面积，以及具有降低的压降，能提高海水蒸汽中夹带的海水液滴的分离效率。

上述的装置，所述填料为丝网规整填料或丝网散堆填料，具体可为CY型丝网规整填料、BX丝网规整填料或θ环散堆填料。

上述的装置，一电动调节阀Ⅰ设于所述抽不凝气接管上；

当所述喷射真空泵将所述冷凝器中的不凝性气体抽出，所述电动调节阀Ⅰ能有效控制所述不凝性气体通过所述抽不凝气接管抽走的量，从而能有效控制所述冷凝器中的真空度，保证装置运行的可靠性和稳定性，提高自动化操作的程度。

上述的装置，一电动调节阀Ⅱ设于所述给料海水接管上；

通过所述电动调节阀Ⅱ控制所述给料海水接管向所述蒸发器中的海水补给量，能减轻所述蒸发器的加热表面的结垢，延长了清洗所述蒸发器的周期，能提高装置运行的操作弹性，降低了维护成本。

上述的装置，一化学加药装置连接于所述给料海水接管；所述加药装置将阻垢剂经所述给料海水接管进入所述蒸发器中，减轻所述蒸发器中的加热表面结垢，延长清洗所述蒸发器的周期。

上述的装置，所述电动调节阀Ⅰ和所述电动调节阀Ⅱ均链接于所述控制箱上；

所述控制箱控制与之连接的电动调节阀、回流电磁阀或电导率表的工作。

本发明还提供了一种真空蒸馏海水淡化的方法，利用上述真空蒸馏海水淡化装置对海水进行淡化，包括如下步骤：

原海水经所述原海水进口接管进入所述冷凝器中，一部分所述原海水由所述原海水出口接管被所述喷射真空泵抽走，另一部分所述原海水经所述给料海水接管进入所述蒸发器中；同时所述蒸发器中热水经热水进口接管通入、经热水出口接管流出进行循环，然后所述原海水经所述蒸发器被蒸发的部分，通过所述汽水分离器进入所述上腔体，得到淡水蒸汽；所述上腔体中不凝气体经所述抽不凝气接管被抽至所述喷射泵排出；所述下腔体中浓海水经所述浓海水排水接管被抽送至所述喷射真空泵中排出；所述淡水蒸汽经所述冷凝器冷却，经所述淡水排水接管排出，由所述淡水泵泵入所述电导率表中，所述电导率表将检测的淡水含盐量输送至所述控制箱中，如得到的所述淡水含盐量超标，所述控制箱输出信号控制所述回流电磁阀Ⅰ关闭、所述回流电磁阀Ⅱ开启，将所述淡水排掉；如得到的所述淡水含盐量符合要求，所述控制箱输出信号控制所述回流电磁阀Ⅱ关闭、所述回流电磁阀Ⅰ开启，将所述淡水输送至所述淡水箱中。

上述的方法，其特征在于：还包括所述抽不凝气接管上设的电动调节阀Ⅰ受控制箱的控制，以控制喷射真空泵抽走的不凝海水气体的量，调节冷凝器中的真空度的步骤，以控制所述冷凝器中的真空度达到90％～94％，与真空度相对应的海水蒸发沸腾的温度为35～45℃，随着真空度升高海水蒸发温度降低，蒸发温度低，蒸发器的表面不易结垢；

所述电动调节阀Ⅱ受控制箱9控制开启或关闭，调节所述给料海水接管进入所述蒸发器中的原海水量的步骤。

上述的方法，其特征在于：还包括控制所述化学加药装置将阻垢剂经所述给料海水接管加入所述下腔体中，除掉所述蒸发器上水垢的步骤，以提高原海水蒸发的效率；

所述阻垢剂为复合阻垢剂，所述复合阻垢剂可为Belgard EV2050或AMEROYAL428；

每升进入所述蒸发器中的所述原海水加入所述阻垢剂的质量为1～10mg。

本发明具有以下优点：

(1)汽水分离器中采用填料代替丝网，能提供较大的水汽接触面积，能提高海水蒸汽中夹带的海水液滴的分离效率，以及具有较低的压降。

(2)抽不凝接气管上设有的电动调节阀Ⅰ能控制不凝性气体通过抽不凝气接管抽走量，从而能有效控制冷凝器中的真空度，保证装置运行的可靠性和稳定性，提高自动化操作的程度。

(3)电动调节阀Ⅱ控制给料海水接管向蒸发器中的海水补给量，能减轻蒸发器的加热表面的结垢，延长了清洗蒸发器的周期，能提高装置运行的操作弹性，降低了维护成本。

(4)本发明中蒸发器中热水进口和出口可与柴油机的缸套水连接或者利用柴油机的蒸汽转变的热水，即能利用柴油机的余热通过蒸发器将海水蒸发，达到节能减排的目的，具有显著的经济、社会和环境效益。

(5)本发明适用范围广，运行可靠，自动化程度高，适用于船舶或海上平台的淡水制备。

附图说明

图1为本发明真空蒸馏海水淡化装置的结构示意图。

图中标记如下：

1壳体，2冷凝器，3蒸发器，4汽水分离器，5喷射真空泵，6淡水泵，7化学加药装置，8横隔板，9控制器，10缸套水进口接管，11缸套水出口接管，12给料海水接管，13浓海水排水接管，14原海水进口接管，15原海水出口接管，16淡水排水接管，17抽不凝气接管，18电动调节阀Ⅰ，19电动调节阀Ⅱ，20回流电磁阀Ⅰ，21回流电磁阀Ⅱ，22电导率表，23淡水箱。

具体实施方式

下面结合附图对本发明进行进一步说明，但本发明并不局限于以下实施例。

如图1所示，为本发明真空蒸馏海水淡化装置的结构，它包括设置于壳体1内的冷凝器2和蒸馏器3，相连的横隔板8和汽水分离器4均设于壳体1内并将壳体1分为上腔体(图中未标)和下腔体(图中未标)，汽水分离器4填充丝网规整填料，能提供较大的水汽接触面积，以及具有降低的压降，能提高海水蒸汽中夹带的海水液滴的分离效率；冷凝器2设置在上腔体中，蒸馏器3设置在下腔体中；

冷凝器2的进水口连接原海水进口接管14，冷凝器2的出水口连接原海水出口接管15；上腔体的上部连接抽不凝气接管17，抽不凝气接管17上设有电动调节阀Ⅰ18(控制冷凝器2内的真空度)且抽不凝气接管17与喷射真空泵5相连，电动调节阀Ⅰ18与控制箱9相连，上腔体的下部连接淡水排水接管16；

蒸发器3的进水口连接缸套水进口接管10，蒸发器3的缸套水出口接管11；蒸发器3的下部处的下腔体上连接给料海水接管12，给料海水接管12上设有电动调节阀Ⅱ19(连接于控制箱9上)且给料海水接管12近下部腔体端连接化学加药装置7(内含阻垢剂)，给料海水接管12与原海水出口接管15相连接，原海水出口接管15与喷射真空泵5相连，下腔体的底部连接浓海水排水接管13，浓海水排水接管13与喷射真空泵5相连；

淡水排水接管16至与之相连的淡水箱9之间依次连接淡水泵6和回流电磁阀Ⅰ20(与控制箱9连接)，淡水泵6和回流电磁阀Ⅰ20之间依次连接回流电磁阀Ⅱ21(与控制箱9连接)和电导率表22(与控制箱9连接)，回流电磁阀Ⅱ21和电导率表22相连接。

使用本发明进行海水淡化的过程如下：

如图1所示的真空蒸馏海水淡化装置，通过外接的泵将海水泵入原海水进口接管14中，然后进入冷凝器2中经原海水出口接管15流出。从原海水出口接管15中流出的原海水一部分不抽入喷射真空泵5中，另一部分经电动调节阀Ⅱ19控制的给料海水接管12进入蒸发器3中，电动调节阀Ⅱ19受控制箱9控制开启或关闭，调节进入蒸发器3的原海水量；同时控制化学加药装置7将阻垢剂(Belgard EV2050或AMEROYAL428，每升进入蒸发器3中的原海水加入阻垢剂的质量为1～10mg)经给料海水接管12进入下部腔体中，以除去蒸发器3表面的水垢。同时将柴油机的缸套中循环冷却水经缸套水进口接管10输送至蒸发器3中，然后经缸套水出口接管10回入柴油机的缸套中，蒸发器3中流经的缸套水将进入蒸发器3的原海水加热并蒸发，蒸发的海水通过汽水分离器4，气体海水进入冷凝器2中，气体海水中夹带的海水液滴通过汽水分离器4内的丝网规整填料滴入下腔体中，下腔体内的浓海水经浓海水排水接管13被抽送至喷射真空泵5排出。经冷凝器2冷凝的海水气体，通过淡水排水接管16中；喷射真空泵5将不凝气体海水通过抽不凝气接管17抽走，并且抽不凝气接管17上设的电动调节阀Ⅰ18受控制箱9的控制，以控制喷射真空泵5抽走的不凝海水气体的量，以便控制冷凝器中的真空度。淡水排水接管16内的淡水由淡水泵6送至电导率表22中，电导率表22将检测的数据输送至控制箱9中，如果制得的淡水含盐量超标，控制箱9输出信号控制回流电磁阀Ⅰ20关闭、回流电磁阀Ⅱ21开启，将淡水排掉；如果制得的淡水含盐量符合要求，控制箱9输出信号控制回流电磁阀Ⅱ21关闭、回流电磁阀Ⅰ20开启，淡水输送至淡水箱23中。

尽管上述结合附图对本发明进行了描述，但是本发明并不局限于上述的具体实施方式，上述的具体实施方式仅仅是示意性的，而不是限制性的，本领域的普通技术人员在本发明的启示下，在不脱离本发明宗旨的情况下，还可以做出很多变形，这些变形均属于本发明的保护之内。

Claims (10)

1.一种真空蒸馏海水淡化装置，其特征在于：包括设置于壳体内的冷凝器和蒸馏器；

相连的横隔板和汽水分离器均设于所述壳体内并将所述壳体分为上腔体和下腔体，所述冷凝器设置在所述上腔体中，所述蒸馏器设置在所述下腔体中；

所述冷凝器的进水口连接原海水进口接管，所述冷凝器的出水口连接原海水出口接管；所述上腔体的上部连接抽不凝气接管，所述上腔体的下部连接淡水排水接管；

所述蒸发器的进水口连接热水进口接管，所述蒸发器的出水口连接热水出口接管；所述蒸发器的下部处的所述下腔体上连接给料海水接管，所述给料海水接管与所述原海水出口接管相连接；所述原海水经过所述蒸发器被蒸发的部分，通过所述汽水分离器进入所述上腔体；所述下腔体的底部连接浓海水排水接管；

所述抽不凝气接管、所述原海水出口接管和所述浓海水排水接管均与喷射真空泵相连；

所述淡水排水接管至与之相连的淡水箱之间依次连接淡水泵和回流电磁阀Ⅰ，所述淡水泵和所述回流电磁阀Ⅰ之间依次连接回流电磁阀Ⅱ和电导率表，所述回流电磁阀Ⅱ和所述电导率表相连接；

所述回流电磁阀Ⅰ、所述回流电磁阀Ⅱ和所述电导率表均连接于控制箱上。

2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于：所述汽水分离器包括汽水分离器本体和所述汽水分离器本体内填充的填料。

3.根据权利要求2所述的装置，其特征在于：所述填料为丝网规整填料或丝网散堆填料。

4.根据权利要求1-3中任一项所述的装置，其特征在于：一电动调节阀Ⅰ设于所述抽不凝气接管上。

5.根据权利要求1-4中任一项所述的装置，其特征在于：一电动调节阀Ⅱ设于所述给料海水接管上。

6.根据权利要求1-5中任一项所述的装置，其特征在于：一化学加药装置连接于所述给料海水接管。

7.根据权利要求1-6中任一项所述的装置，其特征在于：所述电动调节阀Ⅰ和所述电动调节阀Ⅱ均链接于所述控制箱上。

8.一种真空蒸馏海水淡化的方法，其特征在于：利用权利要求1-7中任一项所述真空蒸馏海水淡化装置对海水进行淡化，包括如下步骤：

原海水经所述原海水进口接管进入所述冷凝器中，一部分所述原海水由所述原海水出口接管被所述喷射真空泵抽走，另一部分所述原海水经所述给料海水接管进入所述蒸发器中；同时所述蒸发器中热水经热水进口接管通入、经热水出口接管流出进行循环，然后所述原海水经所述蒸发器被蒸发的部分，通过所述汽水分离器进入所述上腔体，得到淡水蒸汽；所述上腔体中不凝气体经所述抽不凝气接管被抽至所述喷射泵排出；所述下腔体中浓海水经所述浓海水排水接管被抽送至所述喷射真空泵中排出；所述淡水蒸汽经所述冷凝器冷却，经所述淡水排水接管排出，由所述淡水泵泵入所述电导率表中，所述电导率表将检测的淡水含盐量输送至所述控制箱中，如得到的所述淡水含盐量超标，所述控制箱输出信号控制所述回流电磁阀Ⅰ关闭、所述回流电磁阀Ⅱ开启，将所述淡水排掉；如得到的所述淡水含盐量符合要求，所述控制箱输出信号控制所述回流电磁阀Ⅱ关闭、所述回流电磁阀Ⅰ开启，将所述淡水输送至所述淡水箱中。

9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于：还包括所述抽不凝气接管上设的电动调节阀Ⅰ受控制箱的控制，以控制喷射真空泵抽走的不凝海水气体的量，调节冷凝器中的真空度的步骤；

所述电动调节阀Ⅱ受控制箱9控制开启或关闭，调节所述给料海水接管进入所述蒸发器中的原海水量的步骤。

10.根据权利要求8所述的方法，其特征在于：还包括控制所述化学加药装置将阻垢剂经所述给料海水接管加入所述下腔体中，除掉所述蒸发器上水垢的步骤；

所述阻垢剂为复合阻垢剂；

每升进入所述蒸发器中的所述原海水加入所述阻垢剂的质量为1～10mg。