CN105417606B - 一种多效蒸馏多级闪蒸太阳能海水淡化方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种多效蒸馏多级闪蒸太阳能海水淡化方法。其淡化用海水通过冷却海水泵、淡化用海水输送管道送入换热器，经换热器加热到饱和温度后进入首效蒸馏器内的淋滴管并淋滴在水平管束上，首效蒸馏器由太阳能加热的热水提供热量，与水平管束内热水换热产生蒸汽作为二效蒸馏器热源，通过效间存在的压力差使前一效蒸馏器出来的饱和海水及凝结水流入后一效蒸馏器实现闪蒸，最末效蒸馏器内产生的蒸汽及上一效蒸馏器内凝结的水一起进入冷凝器内被冷却海水冷凝并流入淡水罐，最后被淡水泵抽出。由于本发明在系统中设置了换热器，采取小温差横管降膜蒸发，重复利用浓海水及末效蒸汽的热量，使本装置具有更高的能量利用率和更大的产水率。

Description

一种多效蒸馏多级闪蒸太阳能海水淡化方法

技术领域：

本发明涉及适用于淡水缺乏但是海水、苦咸水丰富的地区利用太阳能作为热源驱动海水淡化系统来制取淡水使用的一种多效蒸馏多级闪蒸太阳能海水淡化方法。

背景技术：

随着经济的快速发展和人口的不断增加，用水量也在快速的增长，使水资源越来越贫乏。人们为了保障生活，发展生产，从而越来越重视节约用水和水资源的再利用。目前在太阳能海水淡化装置中，普遍存在的问题是效率较低，能量利用率不高，产水量较低。

发明内容：

本发明所要解决的技术问题是提供了采取海水和热水换热器和小温差横管降膜蒸发，重复利用浓海水及末效蒸汽的热量，使得海水淡化具有更高的能量利用率和更大的产水率应用的的一种多效蒸馏多级闪蒸太阳能海水淡化方法。

本发明解决上述技术问题所采用的技术方案是：一种多效蒸馏多级闪蒸太阳能海水淡化方法为：

①冷却海水出口通过淡化用海水输送管道、换热器和高效蒸馏器内上端的淋滴管连接，太阳能集蓄热机构通过循环泵和首效蒸馏器内的水平管束连接，混合水箱分别设置在二、三、四及末效蒸馏器底部，且和水平管束上下端分别连接相通，首效蒸馏器通过水平管束和二、三、四及末效蒸馏器连接且相通，末效蒸馏器的右上端连接冷凝器，下端通过泵和浓海水出口连接且相通，冷凝器下端及混合水箱和淡水罐连接，淡水罐通过淡水泵和淡水出口连接且相通；

②淡化用海水通过冷却海水进口、冷却海水泵和水平管、冷却海水出口及淡化用海水输送管道送入换热器，经换热器加热到饱和温度后进入首效蒸馏器内的淋滴管并淋滴在水平管束上，首效蒸馏器由太阳能加热的热水提供热量，与水平管束内热水换热而产生的蒸汽作为二效蒸馏器热源，通过效间存在的压力差使前一效蒸馏器出来的饱和海水及凝结水流入后一效蒸馏器实现闪蒸，最末效蒸馏器内产生的蒸汽及上一效蒸馏器内凝结的水一起进入冷凝器内被冷却海水冷凝并流入淡水罐，最后被淡水泵抽出，浓海水用泵抽出部分与新海水混合再次进入首效蒸馏器以增加水平管束外海水喷淋密度，其余部分排放，从冷凝器出口的冷却海水中分出部分，并经过滤处理后与部分浓海水混合作为淡化用海水；

③海水在重力和压差的作用下依次流过各效蒸馏器，在各效蒸馏器间不需要设置海水循环泵；前一效产生的蒸汽跟淡水罐中闪蒸的气体混合后进入后一效水平管束内作为热源，蒸汽热量得到重复利用，海水均匀喷淋在水平管束表面，增加了与水平管束的接触面积，实现小温差降膜蒸发；

④太阳能集蓄热系统用水作为传热和储热介质，真空管或平板太阳能集热器吸收太阳辐射加热其内部的水，当水温度达到设定温度后，启动热水循环泵，被太阳能加热的热水流入热水箱，热水箱内的水温逐渐升高；当水温升高到设定值后，冷却海水泵开启，分流出的用于淡化的海水经换热器加热后淋滴在海水淡化系统首效蒸馏器的水平管束外，进行降膜蒸发，热水流经水平管束内放出热量用于管外海水蒸发；热水经换热器温度进一步降低后进入太阳能集热器吸收太阳能量，然后流入热水箱；热水在太阳能集热器、热水箱和太阳能海水淡化系统之间进行循环流动，直至热水温度降低到不足以驱动海水淡化系统为止。

本发明的有益效果是：由于在系统中设置了海水和热水换热器，采取小温差横管降膜蒸发，重复利用浓海水及末效蒸汽的热量，使得此套海水淡化装置具有更高的能量利用率和更大的产水率。因而具有操作温度低，系统热利用系数高，耗功小等显著的优势。

附图说明：

图1是本发明的系统安装连接示意图。

具体实施方式：

实施例1：如图1所示，一种多效蒸馏多级闪蒸太阳能海水淡化方法为：

①冷却海水出口通过淡化用海水输送管道、换热器和高效蒸馏器内上端的淋滴管连接，太阳能集蓄热机构通过循环泵和首效蒸馏器内的水平管束连接，混合水箱分别设置在二、三、四及末效蒸馏器底部，且和水平管束上下端分别连接相通，首效蒸馏器通过水平管束和二、三、四及末效蒸馏器连接且相通，末效蒸馏器的右上端连接冷凝器，下端通过泵和浓海水出口连接且相通，冷凝器下端及混合水箱和淡水罐连接，淡水罐通过淡水泵和淡水出口连接且相通；

②淡化用海水通过冷却海水进口、冷却海水泵和水平管、冷却海水出口及淡化用海水输送管道送入换热器，经换热器加热到饱和温度后进入首效蒸馏器内的淋滴管并淋滴在水平管束上，首效蒸馏器由太阳能加热的热水提供热量，与水平管束内热水换热而产生的蒸汽作为二效蒸馏器热源，通过效间存在的压力差使前一效蒸馏器出来的饱和海水及凝结水流入后一效蒸馏器实现闪蒸，最末效蒸馏器内产生的蒸汽及上一效蒸馏器内凝结的水一起进入冷凝器内被冷却海水冷凝并流入淡水罐，最后被淡水泵抽出，浓海水用泵抽出部分与新海水混合再次进入首效蒸馏器以增加水平管束外海水喷淋密度，其余部分排放，从冷凝器出口的冷却海水中分出部分，并经过滤处理后与部分浓海水混合作为淡化用海水；

③海水在重力和压差的作用下依次流过各效蒸馏器，在各效蒸馏器间不需要设置海水循环泵；前一效产生的蒸汽跟淡水罐中闪蒸的气体混合后进入后一效水平管束内作为热源，蒸汽热量得到重复利用，海水均匀喷淋在水平管束表面，增加了与水平管束的接触面积，实现小温差降膜蒸发；

④太阳能集蓄热系统用水作为传热和储热介质，真空管或平板太阳能集热器吸收太阳辐射加热其内部的水，当水温度达到设定温度后，启动热水循环泵，被太阳能加热的热水流入热水箱，热水箱内的水温逐渐升高；当水温升高到设定值后，冷却海水泵开启，分流出的用于淡化的海水经换热器加热后淋滴在海水淡化系统首效蒸馏器的水平管束外，进行降膜蒸发，热水流经水平管束内放出热量用于管外海水蒸发；热水经换热器温度进一步降低后进入太阳能集热器吸收太阳能量，然后流入热水箱；热水在太阳能集热器、热水箱和太阳能海水淡化子系统之间进行循环流动，直至热水温度降低到不足以驱动海水淡化系统为止。

实施例2：如图1所示，所述一种多效蒸馏多级闪蒸太阳能海水淡化方法的太阳能集蓄热机构的集热器上端和热水箱连接且相通，下部通过换热器和首效蒸馏器内部的水平管束上端连接且相通。

实施例3：如图1所示，所述一种多效蒸馏多级闪蒸太阳能水淡化方法的冷凝器内的水平管束上端通过冷却海水泵和冷却海水进口连接且相通，下端和冷却海水出口海水及淡化用海水输送管道连接且相通，在冷凝器中用待淡化冷却海水作为冷却介质，吸收末效蒸馏器蒸汽的热量，温度升高，而末效蒸馏器出口的浓海水仍具有一定温度，所以从中分流出一部分与待淡化海水混合以增加海水温度，混合后的海水进入换热器，使海水的温度进一步升高。

实施例4：本发明通过以下三种方法提高了能量利用效率，增加了产水率：

1.本发明共有五效蒸馏器，前一效产生的蒸汽跟淡水罐中闪蒸的气体混合后进入后一效水平横管内作为热源，蒸汽热量得到重复利用，海水均匀喷淋在横管表面，增加了与横管的接触面积，有利于蒸发，实现小温差降膜蒸发。

2.在淡化用海水和从第一效出来的热水之间设置一海水/热水换热器，使海水升温后再进入首效蒸发器，热水经换热器温度进一步降低后进入太阳能集热器，回收了热水的部分热量。

3.在冷凝器中，用待淡化海水作为冷却介质，吸收末效蒸馏器蒸汽的热量，温度升高。其次，末效蒸馏器出口的浓海水仍具有一定温度，所以从中分流出一部分与待淡化海水混合以增加海水温度，混合后的海水进入海水/热水换热器，海水温度进一步升高，提高能量的利用率。

Claims (3)

1.一种多效蒸馏多级闪蒸太阳能海水淡化方法，其特征是：海水淡化方法为：

①冷却海水出口通过淡化用海水输送管道、换热器和高效蒸馏器内上端的淋滴管连接，太阳能集蓄热机构通过循环泵和首效蒸馏器内的水平管束连接，混合水箱分别设置在二、三、四及末效蒸馏器底部，且和水平管束上下端分别连接相通，首效蒸馏器通过水平管束和二、三、四及末效蒸馏器连接且相通，末效蒸馏器的右上端连接冷凝器，下端通过泵和浓海水出口连接且相通，冷凝器下端及混合水箱和淡水罐连接，淡水罐通过淡水泵和淡水出口连接且相通；

②淡化用海水通过冷却海水进口、冷却海水泵和水平管、冷却海水出口及淡化用海水输送管道送入换热器，经换热器加热到饱和温度后进入首效蒸馏器内的淋滴管并淋滴在水平管束上，首效蒸馏器由太阳能加热的热水提供热量，与水平管束内热水换热而产生的蒸汽作为二效蒸馏器热源，通过效间存在的压力差使前一效蒸馏器出来的饱和海水及凝结水流入后一效蒸馏器实现闪蒸，最末效蒸馏器内产生的蒸汽及上一效蒸馏器内凝结的水一起进入冷凝器内被冷却海水冷凝并流入淡水罐，最后被淡水泵抽出，浓海水用泵抽出部分与新海水混合再次进入首效蒸馏器以增加水平管束外海水喷淋密度，其余部分排放，从冷凝器出口的冷却海水中分出部分，并经过滤处理后与部分浓海水混合作为淡化用海水；

③海水在重力和压差的作用下依次流过各效蒸馏器，在各效蒸馏器间不需要设置海水循环泵；前一效产生的蒸汽跟淡水罐中闪蒸的气体混合后进入后一效水平管束内作为热源，蒸汽热量得到重复利用，海水均匀喷淋在水平管束表面，增加了与水平管束的接触面积，实现小温差降膜蒸发；

④太阳能集蓄热系统用水作为传热和储热介质，真空管或平板太阳能集热器吸收太阳辐射加热其内部的水，当水温度达到设定温度后，启动循环泵，被太阳能加热的热水流入热水箱，热水箱内的水温逐渐升高；当水温升高到设定值后，冷却海水泵开启，分流出的用于淡化的海水经换热器加热后淋滴在海水淡化系统首效蒸馏器的水平管束外，进行降膜蒸发，热水流经水平管束内放出热量用于管外海水蒸发；热水经换热器温度进一步降低后进入太阳能集热器吸收太阳能量，然后流入热水箱；热水在太阳能集热器、热水箱和太阳能海水淡化子系统之间进行循环流动，直至热水温度降低到不足以驱动海水淡化系统为止。

2.根据权利要求1所述的一种多效蒸馏多级闪蒸太阳能海水淡化方法，其特征是：所述太阳能集蓄热机构的集热器上端和热水箱连接且相通，下部通过换热器和首效蒸馏器内部的水平管束上端连接且相通。

3.根据权利要求1所述的一种多效蒸馏多级闪蒸太阳能海水淡化方法，其特征是：所述的冷凝器内的水平管束上端通过冷却海水泵和冷却海水进口连接且相通，下端和冷却海水出口海水及淡化用海水输送管道连接且相通，在冷凝器中用待淡化冷却海水作为冷却介质，吸收末效蒸馏器蒸汽的热量，温度升高，而末效蒸馏器出口的浓海水仍具有一定温度，所以从中分流出一部分与待淡化海水混合以增加海水温度，混合后的海水进入换热器，使海水的温度进一步升高。