CN105565408A - 海水淡化装置及其使用方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了海水淡化装置，包括给水箱、蒸发箱、冷凝箱和淡水出水口，蒸发箱的下部设置有加热棒、温度感应器和压力感应器，冷凝箱内设置冷凝盘管，冷凝盘管内流动有循环冷却水，冷凝箱的下部开设淡水出水口，淡水出水口通过检测管道连接用于检测水质的淡水检测器，海水淡化装置还包括智能控制装置，智能控制装置包括相互连接的中控器、数模转换模块、模数转换模块、控制开关以及调速器，中控器能将信息整合运算后，发出控制指令控制控制开关、调速器以及加热棒的运行状态，使海水淡化装置内的压力和温度保持平衡。本发明具有智能化控制蒸馏过程压力值和温度值、能检测制备的淡水是否符合饮用标准的优点。

Description

海水淡化装置及其使用方法

技术领域

本发明涉及海水淡化的技术领域，尤其涉及海水淡化装置及其使用方法。

背景技术

众所周知，地球71％的表面都被水覆盖，而能供人们生活用的淡水资源仅仅占全部水资源的2.5％，与其相对应的海水含量却占据了97.5％，随着世界人口增长、现代工业的高速发展，对水资源，特别是淡水资源的需求量越来越大。因此，淡水资源匮乏已经成为当今世界面临的非常严峻的全球性问题。

近些年，随着越来越多的国家对水资源匮乏问题的重视，通过海水淡化方法，获得淡水资源也被认为是最佳途径，随之出现的海水淡化的方法也非常之多，主要有反渗透法、电渗析法、蒸馏法、太阳能法、特制膜过滤法等等，而其中被广泛应用且技术发展较成熟的方法有反渗透法、电渗析法以及蒸馏法。

反渗透法实现海水淡化，主要借用装置中的一种半透膜，使得膜两侧产生渗透压，再在盐水一侧施加外界压力，且该压力值要大于渗透压，于是，盐水中一部分水就反渗透到淡水一侧，从而实现分离出淡水的目的。该法应用较早且技术相对成熟，但问题是在淡化过程中，需要很高的外界压力，对配套设施要求较高，设备维修也较麻烦，因此提高了淡化成本。

电渗析法实现海水淡化，其核心组成部分就是离子交换膜，在高强电压的作用下，海水中的阴离子和阳离子分别选择透过交替组合的阴、阳离子交换膜，在不同的收集设备中分别得到淡水和浓缩海水，从而实现海水分离的目的。该法在化工、能源、生物制药等都具有较广泛的应用。但该法的缺点是在淡化海水的过程中，离子交换膜常常会被离子积累导致膜污垢阻塞，必须定期清除，除此之外，由于要施加很强的电压，能耗也较大。

蒸馏法是三种主要淡化方法中最经济实用的方法，蒸馏法通过蒸馏海水，使海水中淡水汽化，再将水蒸气泠凝获得淡水。该法原理简明，但是在淡化过程中，由于蒸汽冷凝过程中，压力难以实时控制，导致蒸汽流失严重，造成淡化效率不高。如能解决蒸馏过程中的压力控制问题，蒸馏法可被广泛采用。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是针对上述技术现状，而提供一种智能化控制蒸馏过程压力值和温度值、能检测制备的淡水是否符合饮用标准、结构新颖的海水淡化装置及其使用方法。

本发明解决上述技术问题所采用的技术方案为：

海水淡化装置，包括给水箱、蒸发箱、冷凝箱和淡水出水口，其中：给水箱通过给水管与蒸发箱上端连通，蒸发箱的下部设置有加热棒、温度感应器和压力感应器，蒸发箱上部通过蒸汽管与冷凝箱下端连通，冷凝箱内设置冷凝盘管，冷凝盘管内流动有循环冷却水，冷凝箱上端通过真空管与一真空泵连接，冷凝箱的下部开设淡水出水口，淡水出水口通过检测管道连接用于检测水质的淡水检测器，淡水检测器连接排水管；海水淡化装置还包括智能控制装置，智能控制装置包括中控器、数模转换模块、模数转换模块、控制开关以及调速器，中控器分别与数模转换模块、模数转换模块、控制开关、调速器、温度感应器、压力感应器以及淡水检测器连接，其中：控制开关接在控制电路中，用于通断控制电路的电源；调速器与真空泵连接，用于真空泵调速，数模转换模块用于将中控器运算后的数字信号转换成模拟信号并将传递至调速器，模数转换模块用于将系统中的模拟信号转换成数字信号输入给中控器，温度感应器用于感应蒸发箱内温度并将信息传递至中控器，压力感应器用于感应蒸发箱内真空度并将信息传递至中控器，淡水检测器将淡水净化程度信息传递至中控器；中控器用于将信息整合运算后，发出控制指令控制控制开关、调速器以及加热棒的运行状态，使海水淡化装置内的压力和温度保持平衡。

为优化上述技术方案，采取的具体措施还包括：

上述的蒸发箱底部还开设有排水口，排水口通过排水管连接排水泵，排水管上设置排水阀。

上述的淡水检测器连接有合格水出水管和不合格水出水管，当淡水检测器检测淡水水质合格时，合格水出水管接通，不合格水出水管闭合，当淡水检测器检测淡水水质不达标时，合格水出水管闭合，不合格水出水管接通。

上述的冷凝盘管连接冷却水箱，冷却水箱将冷却水泵入冷凝盘管中形成冷却水循环。

上述的给水管位于给水箱中的一端安装有给水泵，给水管上安装有给水阀，给水管还分出有安全管，安全管上安装有自动安全阀。

上述的智能控制装置还包括中间继电器、开关盒以及人机界面，中间继电器、开关盒以及人机界面均与中控器连接，中间继电器用于提高中控器输出带负载能力，开关盒上装有控制按钮，转换开关，报警器，急停按钮，人机界面用于实时监测和显示系统参数，控制和管理系统。

上述的中控器为PLC。

海水淡化装置的使用方法，包括以下步骤：

步骤一、运行之前自检：启动真空泵，对蒸发箱和冷凝箱抽真空，然后等待一段时间，通过压力感应器检测对蒸发箱和冷凝箱内气压变化，如无变化，则海水淡化装置密封性良好，进行步骤二，如气压上升，则检查海水淡化装置密封，消除故障后，进行步骤二；

步骤二、通过给水泵向蒸发箱内部供水，中控器控制给水阀和给水泵得电动作，给水一段时间后，给水阀和给水泵停止工作；

步骤三、真空泵运行，将蒸发箱内的气压抽到要求值，然后加热棒对蒸发箱内海水加热，冷却水泵工作，真空泵停止运作；

步骤四、加热过程中，蒸发箱内气压会实时的变化，压力感应器实时监控蒸发箱内气压，并将信号传递至中控器，中控器进行判断后，控制调速器对真空泵电机进行实时的调速，保证蒸发箱和冷凝箱内气压稳定；

步骤五、随着加热的进行，蒸发箱内产生水蒸汽，水蒸汽通过蒸汽管进入冷凝箱，由冷凝盘管对水蒸汽进行冷凝，产生淡水；

步骤六、淡水通过淡水出水口进入淡水检测器检测，如水质符合标准，则淡水从合格水出水管流出；如水质不符合标准，则淡水从不合格水出水管排出，同时，将蒸发箱中的海水全部排出，并通过持续抽水对蒸发箱和冷凝箱进行清洗，清洗完成后再从步骤二开始造水。

步骤一中，真空泵对蒸发箱和冷凝箱抽真空至-40kpa，然后等待10秒后，再对蒸发箱和冷凝箱的压力进行检测。

步骤三中，真空泵运行，将蒸发箱内的气压抽到-70kpa。

本发明的海水淡化装置，能完全实现海水净化为淡水的自动化控制，通过温度感应器和压力感应器感应海水淡化装置中的压力和温度，然后通过PLC调控加热棒和真空泵的运作功率实现对海水淡化装置的压力和温度的控制；本发明在向蒸发箱内注入海水后，先进行抽真空操作，既能降低海水沸点，又能防止在后续过程中为保持压力抽走过多的水蒸气，一举两得。本发明还能检测制备的淡水是否符合饮用标准，淡水通过淡水出水口进入淡水检测器检测，如水质符合标准，则淡水从合格水出水管流出；如水质不符合标准，则淡水从不合格水出水管排出，对于淡水不合格的情况，一般是因为海水淡化装置长期使用，蒸发箱和冷凝箱水垢过多。本发明能将蒸发箱中的海水全部排出，并通过持续抽水对蒸发箱和冷凝箱进行清洗，保证海水淡化装置一直处于正常工作的状态。

附图说明

图1是本发明的结构示意图；

图2是本发明的结构连接框图。

其中的附图标记为：给水箱1、给水管11、给水阀12、安全管13、自动安全阀14、给水泵15、蒸发箱2、加热棒21、温度感应器22、压力感应器23、蒸汽管24、排水口25、排水阀26、冷凝箱3、冷凝盘管31、真空管32、真空泵4、智能控制装置5、中控器51、数模转换模块52、模数转换模块53、控制开关54、调速器55、中间继电器56、开关盒57、人机界面58、排水泵6、冷却水箱7。

具体实施方式

以下结合附图对本发明的实施例作进一步详细描述。

本发明的海水淡化装置，包括给水箱1、蒸发箱2、冷凝箱3和淡水出水口，其中：给水箱1通过给水管11与蒸发箱2上端连通，蒸发箱2的下部设置有加热棒21、温度感应器22和压力感应器23，蒸发箱2上部通过蒸汽管24与冷凝箱3下端连通，冷凝箱3内设置冷凝盘管31，冷凝盘管31内流动有循环冷却水，冷凝箱3上端通过真空管32与一真空泵4连接，冷凝箱3的下部开设淡水出水口，淡水出水口通过检测管道连接用于检测水质的淡水检测器，淡水检测器连接排水管；海水淡化装置还包括智能控制装置5，智能控制装置5包括中控器51、数模转换模块52、模数转换模块53、控制开关54以及调速器55，中控器51分别与数模转换模块52、模数转换模块53、控制开关54、调速器55、温度感应器22、压力感应器23以及淡水检测器连接，其中：控制开关54接在控制电路中，用于通断控制电路的电源；调速器55与真空泵4连接，用于真空泵4调速，数模转换模块52用于将中控器51运算后的数字信号转换成模拟信号并将传递至调速器55，模数转换模块53用于将系统中的模拟信号转换成数字信号输入给中控器51，温度感应器22用于感应蒸发箱2内温度并将信息传递至中控器51，压力感应器23用于感应蒸发箱2内真空度并将信息传递至中控器51，淡水检测器将淡水净化程度信息传递至中控器51；中控器51用于将信息整合运算后，发出控制指令控制控制开关54、调速器55以及加热棒21的运行状态，使海水淡化装置内的压力和温度保持平衡。

智能控制装置5包括的各元件功能描述如下：1.自动空气开关，用于通断控制电路的电源。2．中间继电器，用于提高PLC输出带负载能力。3．可编程控制器（PLC）起到控制器的作用，控制整套系统的自动运行。4．接线端子排。5．12V开关电源。6．调速器，用于电机调速。7．模数转换模块，用于将系统中的模拟信号转换成数字信号输入给控制器。8．数模转换模块，用于将运算后的数字信号转换成模拟信号用于控制真空泵的调速。9．24V开关电源，用于给个模块，继电器供电。10．开关盒，上面装有控制按钮，转换开关，报警器，急停按钮。11．人机界面，用于实时监测和显示系统参数，控制和管理系统。

实施例中，蒸发箱2底部还开设有排水口25，排水口25通过排水管连接排水泵6，排水管上设置排水阀26。

实施例中，淡水检测器连接有合格水出水管和不合格水出水管，当淡水检测器检测淡水水质合格时，合格水出水管接通，不合格水出水管闭合，当淡水检测器检测淡水水质不达标时，合格水出水管闭合，不合格水出水管接通。

实施例中，冷凝盘管31连接冷却水箱7，冷却水箱7将冷却水泵入冷凝盘管31中形成冷却水循环。

实施例中，给水管11位于给水箱1中的一端安装有给水泵15，给水管11上安装有给水阀12，给水管11还分出有安全管13，安全管13上安装有自动安全阀14。

海水淡化装置的使用方法，包括以下步骤：

步骤一、运行之前自检：启动真空泵4，对蒸发箱2和冷凝箱3抽真空，然后等待一段时间，通过压力感应器23检测对蒸发箱2和冷凝箱3内气压变化，如无变化，则海水淡化装置密封性良好，进行步骤二，如气压上升，则检查海水淡化装置密封，消除故障后，进行步骤二；

步骤二、通过给水泵15向蒸发箱2内部供水，中控器51控制给水阀12和给水泵15得电动作，给水一段时间后，给水阀12和给水泵15停止工作；

步骤三、真空泵4运行，将蒸发箱2内的气压抽到要求值，然后加热棒对蒸发箱2内海水加热，冷却水泵工作，真空泵4停止运作；

步骤四、加热过程中，蒸发箱2内气压会实时的变化，压力感应器23实时监控蒸发箱2内气压，并将信号传递至中控器51，中控器51进行判断后，控制调速器55对真空泵4电机进行实时的调速，保证蒸发箱2和冷凝箱3内气压稳定；

步骤五、随着加热的进行，蒸发箱2内产生水蒸汽，水蒸汽通过蒸汽管24进入冷凝箱3，由冷凝盘管31对水蒸汽进行冷凝，产生淡水；

步骤六、淡水通过淡水出水口进入淡水检测器检测，如水质符合标准，则淡水从合格水出水管流出；如水质不符合标准，则淡水从不合格水出水管排出，同时，将蒸发箱2中的海水全部排出，并通过持续抽水对蒸发箱2和冷凝箱3进行清洗，清洗完成后再从步骤二开始造水。

步骤一中，真空泵4对蒸发箱2和冷凝箱3抽真空至-40kpa，然后等待10秒后，再对蒸发箱2和冷凝箱3的压力进行检测。

步骤三中，真空泵4运行，将蒸发箱2内的气压抽到-70kpa。

以上仅是本发明的优选实施方式，本发明的保护范围并不仅局限于上述实施例，凡属于本发明思路下的技术方案均属于本发明的保护范围。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理前提下的若干改进和润饰，应视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.海水淡化装置，包括给水箱(1)、蒸发箱(2)、冷凝箱(3)和淡水出水口，其特征是：所述的给水箱(1)通过给水管(11)与蒸发箱(2)上端连通，所述的蒸发箱(2)的下部设置有加热棒(21)、温度感应器(22)和压力感应器(23)，所述的蒸发箱(2)上部通过蒸汽管(24)与冷凝箱(3)下端连通，所述的冷凝箱(3)内设置冷凝盘管(31)，所述的冷凝盘管(31)内流动有循环冷却水，所述的冷凝箱(3)上端通过真空管(32)与一真空泵(4)连接，所述的冷凝箱(3)的下部开设淡水出水口，所述的淡水出水口通过检测管道连接用于检测水质的淡水检测器，所述的淡水检测器连接排水管；所述的海水淡化装置还包括智能控制装置(5)，所述的智能控制装置(5)包括中控器(51)、数模转换模块(52)、模数转换模块(53)、控制开关(54)以及调速器(55)，所述的中控器(51)分别与数模转换模块(52)、模数转换模块(53)、控制开关(54)、调速器(55)、温度感应器(22)、压力感应器(23)以及淡水检测器连接，其中：控制开关(54)接在控制电路中，用于通断控制电路的电源；调速器(55)与真空泵(4)连接，用于真空泵(4)调速，数模转换模块(52)用于将中控器(51)运算后的数字信号转换成模拟信号并将传递至调速器(55)，所述的模数转换模块(53)用于将系统中的模拟信号转换成数字信号输入给中控器(51)，所述的温度感应器(22)用于感应蒸发箱(2)内温度并将信息传递至中控器(51)，所述的压力感应器(23)用于感应蒸发箱(2)内真空度并将信息传递至中控器(51)，淡水检测器将淡水净化程度信息传递至中控器(51)；中控器(51)用于将信息整合运算后，发出控制指令控制控制开关(54)、调速器(55)以及加热棒(21)的运行状态，使海水淡化装置内的压力和温度保持平衡。

2.根据权利要求1所述的海水淡化装置，其特征是：所述的蒸发箱(2)底部还开设有排水口(25)，所述的排水口(25)通过排水管连接排水泵(6)，所述的排水管上设置排水阀(26)。

3.根据权利要求2所述的海水淡化装置，其特征是：所述的淡水检测器连接有合格水出水管和不合格水出水管，当淡水检测器检测淡水水质合格时，所述的合格水出水管接通，不合格水出水管闭合，当淡水检测器检测淡水水质不达标时，所述的合格水出水管闭合，不合格水出水管接通。

4.根据权利要求3所述的海水淡化装置，其特征是：所述的冷凝盘管(31)连接冷却水箱(7)，所述的冷却水箱(7)将冷却水泵入冷凝盘管(31)中形成冷却水循环。

5.根据权利要求4所述的海水淡化装置，其特征是：所述的给水管(11)位于给水箱(1)中的一端安装有给水泵(15)，给水管(11)上安装有给水阀(12)，所述的给水管(11)还分出有安全管(13)，所述的安全管(13)上安装有自动安全阀(14)。

6.根据权利要求5所述的海水淡化装置，其特征是：所述的智能控制装置(5)还包括中间继电器(56)、开关盒(57)以及人机界面(58)，所述的中间继电器(56)、开关盒(57)以及人机界面(58)均与中控器(51)连接，所述的中间继电器(56)用于提高中控器(51)输出带负载能力，所述的开关盒(57)上装有控制按钮，转换开关，报警器，急停按钮，所述的人机界面(58)用于实时监测和显示系统参数，控制和管理系统。

7.根据权利要求6所述的海水淡化装置，其特征是：所述的中控器(51)为PLC。

8.海水淡化装置的使用方法，其特征是：包括以下步骤：

步骤一、运行之前自检：启动真空泵(4)，对蒸发箱(2)和冷凝箱(3)抽真空，然后等待一段时间，通过压力感应器(23)检测对蒸发箱(2)和冷凝箱(3)内气压变化，如无变化，则海水淡化装置密封性良好，进行步骤二，如气压上升，则检查海水淡化装置密封，消除故障后，进行步骤二；

步骤二、通过给水泵(15)向蒸发箱(2)内部供水，中控器(51)控制给水阀(12)和给水泵(15)得电动作，给水一段时间后，给水阀(12)和给水泵(15)停止工作；

步骤三、真空泵(4)运行，将蒸发箱(2)内的气压抽到要求值，然后加热棒对蒸发箱(2)内海水加热，冷却水泵工作，真空泵(4)停止运作；

步骤四、加热过程中，蒸发箱(2)内气压会实时的变化，压力感应器(23)实时监控蒸发箱(2)内气压，并将信号传递至中控器(51)，中控器(51)进行判断后，控制调速器(55)对真空泵(4)电机进行实时的调速，保证蒸发箱(2)和冷凝箱(3)内气压稳定；

步骤五、随着加热的进行，蒸发箱(2)内产生水蒸汽，水蒸汽通过蒸汽管(24)进入冷凝箱(3)，由冷凝盘管(31)对水蒸汽进行冷凝，产生淡水；

步骤六、淡水通过淡水出水口进入淡水检测器检测，如水质符合标准，则淡水从合格水出水管流出；如水质不符合标准，则淡水从不合格水出水管排出，同时，将蒸发箱(2)中的海水全部排出，并通过持续抽水对蒸发箱(2)和冷凝箱(3)进行清洗，清洗完成后再从步骤二开始造水。

9.根据权利要求8所述的海水淡化装置的使用方法，其特征是：步骤一中，真空泵(4)对蒸发箱(2)和冷凝箱(3)抽真空至-40kpa，然后等待10秒后，再对蒸发箱(2)和冷凝箱(3)的压力进行检测。

10.根据权利要求8所述的海水淡化装置的使用方法，其特征是：步骤三中，真空泵(4)运行，将蒸发箱(2)内的气压抽到-70kpa。