CN105329963A - 多真空室超重力常温多级闪蒸海水淡化系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种多真空室超重力常温多级闪蒸海水淡化系统，超重力机内部设置多个沿超重力机旋转轴的竖直方向从上至下依次布置的真空室和多个从左至右依次水平布置的闪蒸室，重力机旋转轴从上到下贯穿每个真空室中心且与每个真空室固定连接；超重力机旋转轴从每个真空室顶盖中部贯穿且与每个真空室顶盖之间动密封连接使真空室顶盖不随超重力机旋转轴旋转；每个真空室顶盖均通过相应的管道连接和连通一个闪蒸室顶部；多个闪蒸室上部分的冷凝区域通过一根冷凝管从右至左贯通，在冷凝管最左端和最左侧的闪蒸室下部分之间连接太阳能加热器，海水从冷凝管最右端进入冷凝管，一台超重力机工作带动多个真空室旋转产生多种不同的真空环境。

Description

多真空室超重力常温多级闪蒸海水淡化系统

技术领域

本发明涉及化工及能源等领域，具体涉及多级闪蒸海水淡化技术，是一种利用超重力机工作产生真空环境来改善闪蒸室压力的常温多级闪蒸海水淡化系统。

背景技术

海水淡化技术包括低温多效海水淡化技术、反渗透技术、多级闪蒸海水淡化技术等。其中，反渗透技术采用反渗透膜、高压泵和能量回收装置，存在膜寿命短和污染问题，因此需定期更换反渗透膜、高压泵和能量回收装置。低温多效海水技术的缺点是设备的体积较大，设备投入高。传统的多级闪蒸海水淡化系统主要由闪蒸室、抽真空泵以及海水加热装置等部件组成，抽真空泵通过管道从闪蒸室顶盖与闪蒸室接通，工作时，海水经过电能加热装置加热处理后形成高温高压的海水进入闪蒸室，同时启动抽真空泵工作来降低闪蒸室内的压力，使其低于饱和盐水的蒸汽压，当高温高压海水进入闪蒸室后与闪蒸室内的气压形成压差，从而蒸发冷凝后形成淡水。这种多级闪蒸海水淡化系统存在如下问题：1、需要对每一级的闪蒸室进行抽真空来满足每一级闪蒸室内不同的压力要求，这就需要给每个闪蒸室配备一台真空泵，增加了设备的成本，同时使系统体积过于庞大，而且，驱动每一台真空泵会消耗更多的能源；2、采用电加热器要消耗更多的电能，设备腐蚀快，动力消耗大，传热效率低及设备操作弹性小等。

发明内容

本发明的目的正是为了解决传统的海水淡化过程中采用真空泵所带来的能源消耗以及设备的复杂化等问题而提出一种多真空室超重力常温多级闪蒸海水淡化系统，简化设备，有效调节闪蒸室中的压力使其小于海水的饱和蒸汽压。

本发明采用的技术方案是：本发明具有多个闪蒸室，每个闪蒸室内的上部分是冷凝区域，下部分是蒸发区域，采用超重力机，超重力机中心处是竖直布置的超重力机旋转轴，超重力机内部设置多个沿超重力机旋转轴的竖直方向从上至下依次布置的真空室和多个从左至右依次水平布置的所述闪蒸室，真空室的数量与闪蒸室的数量相同，多个真空室的容积从上到下依次递减，所有的闪蒸室均位于最下方的真空室的下方；重力机旋转轴从上到下贯穿每个真空室的中心且与每个真空室固定连接；每个真空室顶面处设置一个真空室顶盖，超重力机旋转轴从每个真空室顶盖中部贯穿且与每个真空室顶盖之间动密封连接使真空室顶盖不随超重力机旋转轴旋转；每个真空室顶盖均通过相应的管道连接和连通一个闪蒸室的顶部；多个闪蒸室上部分的冷凝区域通过一根冷凝管从右至左贯通，多个闪蒸室下部分的蒸发区域从左至右依次逐级连接且连通，在冷凝管最左端和最左侧的闪蒸室下部分之间连接太阳能加热器，海水从冷凝管最右端进入冷凝管。

进一步地，超重力机的外部设置预热器、加酸装置、脱气塔和加碱装置，海水入口通过对应的管道依次连接预热器、加酸装置、脱气塔和加碱装置，加碱装置经对应的管道连接冷凝管最右端。

容积最小的最下方的真空室连通最左侧的闪蒸室，真空室依次地由下到上连接从左至右的闪蒸室，容积最大的最上方的真空室连通最右侧的闪蒸室。

超重力机旋转轴的底部固定连接电动机，电动机又连接太阳能发电装置，太阳能发电装置和电动机布置在超重力机外部。

本发明采用上述技术方案后具有的优点是：

1、本发明本发明利用超重力技术代替传统的真空泵来改善闪蒸室的压力，只需要一台超重力机工作就可以带动多个真空室旋转，产生多种不同的真空环境来满足要求，使得淡水的产量得到了明显的提高。而且采用太阳能来驱动超重力机工作，与传统的海水淡化装置中相比减小了能源的消耗。

2、本发明可根据不同闪蒸室的压力要求来设置不同容积的真空室，使每个闪蒸室都能达到理想的压力差，从而使高温高压海水最大限度蒸发冷凝，从而增加了产水量。

3、本发明将闪蒸室布置在超重力机内部，大大减小了设备的体积，充分利用了空间，结构紧凑且运行平稳。

4、本发明采用太阳能集热器对进入闪蒸室的海水进行加热，省去了额外的能源消耗。

5、本发明在常温下进行工作，能避免设备的腐蚀、结垢等问题。

附图说明

下面结合附图1和具体实施方式对本发明作进一步详细说明：

图1是本发明多真空室超重力常温多级闪蒸海水淡化系统的整体结构示意图；

图中：1.超重力机；2、3、4、5、6、7.真空室；8、9、10、11、12、13.真空室顶盖；14、15、16、17、18、19.带阀门的三通管道；20.太阳能加热器；21、22、23、24、25、26.闪蒸室；27.淡水出水管道；28.浓海水出水管道；29.加碱装置；30.脱气塔；31.加酸装置；32.预热器；33.海水入口；34.海水储存室；35.超重力机旋转轴；36.太阳能发电装置；37.电动机。

具体实施方式

参见图1，本发明采用超重力机1，超重力机1的内部中心处是超重力机旋转轴35，超重力机旋转轴35竖直布置于超重力机1的中心部位。超重力机旋转轴35的顶部与超重力机1的顶面通过轴承可旋转连接，超重力机旋转轴35的底部与超重力机1的底面通过轴承可旋转连接。超重力机旋转轴35的底部还固定连接电动机37，电动机37又连接于太阳能发电装置36，由太阳能发电装置36给电动机37发电，电动机37带动超重力机旋转轴35旋转。太阳能发电装置36和电动机37都布置在超重力机1外壳的外部。

在超重力机1内部设置多个真空室和多个闪蒸室，真空室的数量与闪蒸室的数量相同，大于2个。图1中仅示出6个真空室和6个闪蒸室，分别是从上至下的真空室2、3、4、5、6、7和从左至右的闪蒸室21、22、23、24、25、26。每个闪蒸室内的上部分是冷凝区域，下部分是蒸发区域。多个闪蒸室从左至右依次水平布置，多个真空室沿着超重力机旋转轴35的竖直方向从上到下依次布置，且多个真空室的容积从上到下依次递减。所有的闪蒸室均位于最下方的容积最小的真空室的下方。每个真空室均与超重力机旋转轴35固定连接，连接时重力机旋转轴35从上到下贯穿在每个真空室的中心处。当超重力机旋转轴35转动时，每个真空室都随着超重力机旋转轴35一起转动。

在每个真空室顶面处设置一个真空室顶盖，真空室顶盖不密封，真空室顶盖边缘与真空室之间具有间隙，对应于从上到下的6个真空室2、3、4、5、6、7，分别设置对应的6个真空室顶盖8、9、10、11、12、13。超重力机旋转轴35从每个真空室顶盖中部贯穿，并且与每个真空室顶盖之间采用动密封连接，当超重力机旋转轴35转动时，每个真空室顶盖8-13不转动。

每个真空室顶盖均通过相应的管道连接一个闪蒸室的顶部，使真空室与对应的闪蒸室相连通，确保真空室产生的真空对闪蒸室起作用。连接时，使多个真空室从下到上依次连接从左至右的多个闪蒸室，即容积最小的最下方的真空室连通最左侧的闪蒸室，真空室依次地由下到上，而闪蒸室依次从左至右，直至容积最大的最上方的真空室连通最右侧的闪蒸室。连接于真空室顶盖和闪蒸室之间的管道是带阀门的三通管道。参见图1中示出的6个带阀门的三通管道14、15、16、17、18、19。每个三通管道的一端均固定在超重力机1的内侧壁上，其作用是通过三通管道以固定真空室顶盖，三通管道的第二端与真空室顶盖连通，三通管道的第三端与闪蒸室上部分的冷凝区域连通。

多个闪蒸室上部分的冷凝区域通过一根冷凝管从右至左贯通，冷凝管与闪蒸室的连接处密封。多个闪蒸室下部分的蒸发区域从左至右依次连接且连通，形成从左至右逐级串联结构。在冷凝管最左端和最左侧的闪蒸室下部分之间连接太阳能加热器20。

每个闪蒸室上部分均连接一个淡水管道，所有的淡水管道均连接一个总的淡水出水管道27，淡水经淡水出水管道27流出。最右侧的闪蒸室下部分侧壁上连接浓海水出水管道28，浓海水出管道28连通设在超重力机1外部的海水储存室34。

超重力机1的外部还设置预热器32、加酸装置31、脱气塔30和加碱装置29。海水储存室34上开有海水入口33，海水入口33通过对应的管道依次连接预热器32、加酸装置31、脱气塔30和加碱装置29。加碱装置29经对应的管道连接冷凝管最右端，从加碱装置29出来的海水从冷凝管最右端进入冷凝管。

本发明工作时，将每个真空室都加满水，启动电动机37，带动超重力机旋转轴35和所有的真空室一起旋转，在离心力的作用下，每个真空室内的部分水会从真空室顶盖边缘甩出，待旋转稳定后，剩余水在真空室内形成抛物柱面，将真空室顶部边缘密封，抛物柱面内部就会形成真空环境，这样在多个真空室内部形成不同的真空环境。与此同时，海水经海水入口33进入预热器32预热，预热后的海水经过加酸装置31进行加酸处理，然后再进入脱气塔30脱气，排除不凝气体，从脱气塔30出来的海水经加碱装置29后从冷凝管右端进入冷凝管，这样从右至左经过多个闪蒸室的冷凝区域，当闪蒸室内下部分的饱和蒸汽冷凝时便加热了冷凝管内的海水，出来的海水进入太阳能加热器20，由太阳能加热器20对海水进一步加热，得到加热后的高温高压海水。高温高压海水进入最左侧的闪蒸室21下部分的蒸发区域，然后从左到右依次地进入闪蒸室22、23、24、25的下部分的蒸发区域.这样，使前一级闪蒸室下部分出来的海水进入后一级闪蒸室下部分，海水逐级通入多个闪蒸室的下部蒸发区域，最后剩余的浓海水从最右侧的闪蒸室26的下部分的蒸发区域出来，经过浓海水出水口28进入海水储存室34。在高温高压海水逐级通入多个闪蒸室的下部蒸发区域时，在闪蒸室内蒸发区域蒸发汽化，蒸汽上升到冷凝区域遇上部的冷凝管后冷凝形成淡水，各个闪蒸室收集到的淡水经淡水管道从淡水出水管道27出来。同时，温度降低后的海水从前一级闪蒸室下部蒸发区域通过管道流入下一级闪蒸室下部。同时，由于闪蒸室与真空室之间连通，整个闪蒸室内的压力与真空室内的压力会很快趋于一致，从而改善闪蒸室内的压力，使其小于海水的饱和蒸汽压。

Claims (7)

1.一种多真空室超重力常温多级闪蒸海水淡化系统，具有多个闪蒸室，每个闪蒸室内的上部分是冷凝区域，下部分是蒸发区域，其特征是：采用超重力机（1），超重力机（1）中心处是竖直布置的超重力机旋转轴（35），超重力机（1）内部设置多个沿超重力机旋转轴（35）的竖直方向从上至下依次布置的真空室和多个从左至右依次水平布置的所述闪蒸室，真空室的数量与闪蒸室的数量相同，多个真空室的容积从上到下依次递减，所有的闪蒸室均位于最下方的真空室的下方；重力机旋转轴（35）从上到下贯穿每个真空室的中心且与每个真空室固定连接；每个真空室顶面处设置一个真空室顶盖，超重力机旋转轴（35）从每个真空室顶盖中部贯穿且与每个真空室顶盖之间动密封连接使真空室顶盖不随超重力机旋转轴（35）旋转；每个真空室顶盖均通过相应的管道连接和连通一个闪蒸室的顶部；多个闪蒸室上部分的冷凝区域通过一根冷凝管从右至左贯通，多个闪蒸室下部分的蒸发区域从左至右依次逐级连接且连通，在冷凝管最左端和最左侧的闪蒸室下部分之间连接太阳能加热器（20），海水从所述冷凝管最右端进入冷凝管。

2.根据权利要求1所述多真空室超重力常温多级闪蒸海水淡化系统，其特征是：超重力机（1）的外部设置预热器（32）、加酸装置（31）、脱气塔（30）和加碱装置（29），海水入口（33）通过对应的管道依次连接预热器（32）、加酸装置（31）、脱气塔（30）和加碱装置（29），加碱装置（29）经对应的管道连接冷凝管最右端。

3.根据权利要求1所述多真空室超重力常温多级闪蒸海水淡化系统，其特征是：容积最小的最下方的真空室连通最左侧的闪蒸室，真空室依次地由下到上连接从左至右的闪蒸室，容积最大的最上方的真空室连通最右侧的闪蒸室。

4.根据权利要求1所述多真空室超重力常温多级闪蒸海水淡化系统，其特征是：超重力机旋转轴35的底部固定连接电动机（37），电动机（37）又连接太阳能发电装置（36），太阳能发电装置（36）和电动机（37）布置在超重力机（1）外部。

5.根据权利要求1所述多真空室超重力常温多级闪蒸海水淡化系统，其特征是：连接于真空室顶盖和闪蒸室之间的管道是带阀门的三通管道，每个三通管道的一端均固定连接于超重力机（1）内侧壁，三通管道的第二端与真空室顶盖连通，三通管道的第三端与闪蒸室上部分的冷凝区域连通。

6.根据权利要求1所述多真空室超重力常温多级闪蒸海水淡化系统，其特征是：每个闪蒸室上部分均连接一个淡水管道，所有的淡水管道均连接一个总的淡水出水管道（27）。

7.根据权利要求1所述多真空室超重力常温多级闪蒸海水淡化系统，其特征是：最右侧的闪蒸室下部分侧壁连接浓海水出水管道（28），浓海水出管道（28）连通设在超重力机（1）外部的海水储存室（34）。