CN106745424B - 真空余热回收式海水淡化装置 - Google Patents

Abstract

真空余热回收式海水淡化装置，包括壳体、水收集仓和至少八个海水仓，壳体内设有真空汽水分离冷凝罐和真空汽水分离冷凝罐两侧的海水仓，真空汽水分离冷凝罐用来进行水蒸气的汽水分离和冷凝；壳体一端的两个相对的海水仓内设有热源装置，每个海水仓顶部设有进海水阀和输气管，输气管用于将水蒸气通过进气口输送到真空汽水分离冷凝罐内，本发明的优点效果为：通过真空汽水分离冷凝罐和冷凝器的结合，利用汽水分离区的汽水分离作用进行海水的淡化，提高了海水淡化的效率，冷凝区冷凝的同时通过真空汽水分离冷凝罐壁面和大、小散热翅片把水蒸气的凝结热传递给C~H仓和夹层仓的海水进行加热，从而达到了热量的循环利用。

Description

真空余热回收式海水淡化装置

技术领域

本发明涉及一种海水淡化装置，尤其涉及真空余热回收式海水淡化装置。

背景技术

随着海上运输事业的蓬勃发展，船舶航行时间越来越长，使得船舶的淡水供应变得日益重要，传统的海水淡化装置净化率不高，海水蒸汽被加热后冷凝时，冷凝热未被利用，造成了能源浪费。因此，为了提高海水淡化装置的净化效率、充分利用能源，设计一种新型海水淡化装置是有必要的。

发明内容

本发明针对上述现有技术中存在的问题，提供了一种真空余热回收式海水淡化装置。该装置通过对水蒸气凝结热的循环利用，解决了传统海水淡化装置能源浪费的问题。

本发明是通过以下技术方案实现的：

真空余热回收式海水淡化装置，包括壳体、热源装置、水收集仓和至少八个海水仓，壳体内设有真空汽水分离冷凝罐和真空汽水分离冷凝罐两侧的海水仓，真空汽水分离冷凝罐用来进行水蒸气的汽水分离和冷凝；壳体一端的两个相对的海水仓内设有热源装置，用于加热仓内的海水，每个海水仓顶部设有进海水阀和输气管，输气管用于将水蒸气通过进气口输送到真空汽水分离冷凝罐内，真空汽水分离冷凝罐的出气口与冷凝器相连，冷凝器通过导气管与真空泵相连；每个海水仓下部设有排盐阀，每个海水仓与真空汽水分离冷凝罐的壁面贴合，用于热量传递，真空汽水分离冷凝罐的底部设有水收集仓，用于收集真空汽水分离冷凝罐内冷凝下来的水滴，水收集仓的一端设有水泵，水泵将汽水分离区冷凝的水滴通过输水管送回到海水仓，水收集仓的另一端与淡水管相连，淡水管上设有定时阀。

其中，所述的海水仓分为A仓、B仓、C仓、D仓、E仓、F仓、G仓、H仓，A、D、F、H四个仓和B、C、E、G四个仓分别位于真空汽水分离冷凝罐的两侧，高度相同，A~H仓均与真空汽水分离冷凝罐无缝贴合，A~H仓的顶部设有进海水阀，用于进海水，A~H仓的顶部设有输气管，用于把蒸发的水蒸气输送给真空汽水分离冷凝罐，A~H仓的底部设有排盐阀，用于定期排出A~H仓由于长时间蒸发产生的高浓度盐水；A~H仓之间不连通，A仓、B仓内各有一个热源装置，对仓内的海水进行加热，C~H仓内的海水在吸收真空汽水分离冷凝罐内蒸汽的凝结热后蒸发，通过输气管进入真空汽水分离冷凝罐。

其中，所述的真空汽水分离冷凝罐包括大散热翅片，壁面、钩片，真空汽水分离冷凝罐分为汽水分离区和冷凝区，A仓、B仓所夹着的真空汽水分离罐为汽水分离区， C仓、E仓、G仓和D仓、F仓、H仓夹着的真空汽水分离冷凝罐为冷凝区，位于真空汽水分离罐内部壁面上的钩片和穿过真空汽水分离罐壁面的大散热翅片固定连接，大散热翅片和钩片一起用于把冷凝区水蒸气的凝结热传递给C~H仓来加热海水，汽水分离区的进气口接收输气管输送的水蒸气；位于真空汽水分离罐汽水分离区内部壁面的钩片与壁面固定连接，起到汽水分离的作用，真空汽水分离冷凝罐出气口与冷凝器连接，用于冷凝经过真空汽水分离冷凝罐之后没有冷凝的水蒸气，冷凝回流后进入淡水仓。

其中，所述的大散热翅片位于A~H仓内，为长方形片状，位于A仓、B仓内的大散热翅片和真空汽水分离罐壁面用于把A仓、B仓内的热量传递给真空汽水分离冷凝罐内部，防止海水蒸汽在汽水分离区被冷凝；位于C~H仓的大散热翅片用于将C~H仓与真空汽水分离冷凝罐进行热量的传递。

其中，所述的热源装置为换热器，换热器的一端与发动机的缸套出水口相连，换热器的另一端与发动机的缸套进水口相连，缸套冷凝水通过换热器把热量传递给A仓、B仓内的海水，换热器包括换热壁面和与换热壁面相连的换热翅片，用于更好的传递热量。

其中，所述的水收集仓包括海水收集面和淡水收集面，海水收集面和淡水收集面均为斜面，海水接收面用于接收汽水分离区被冷凝的海水，经过重力作用流入到循环集水仓，循环集水仓内的海水达到一定量后通过水泵和输水管重新回到A仓、B仓循环使用；淡水接收面用于接收冷凝区被冷凝下来的淡水，淡水由于重力作用流向淡水接收面的低处，经过一段时间打开定时阀，使淡水通过淡水管进入到淡水仓。

其中，所述的壳体外部设有保温隔热材料，相邻的两个海水仓之间设有保温隔热材料。

其中，所述的真空汽水分离冷凝罐还包括位于真空汽水分离罐冷凝区内部壁面的夹层仓，夹层仓内部装有海水，夹层仓顶部设有进海水阀和输气管，输气管用于把蒸发的水蒸气输送给真空汽水分离冷凝罐，夹层仓底部与排盐阀相连，夹层仓内部设有小散热翅片，小散热翅片穿过夹层仓的壁面与位于夹层仓表面的钩片固定连接。

其中，所述的海水仓的数量为十个。

与现有技术相比，本发明的优点效果如下：本发明通过真空汽水分离冷凝罐和冷凝器的结合，利用汽水分离区的汽水分离作用进行海水的淡化，提高了海水淡化的效率，冷凝区冷凝的同时通过真空汽水分离冷凝罐壁面和大、小散热翅片把水蒸气的凝结热传递给C~H仓和夹层仓的海水进行加热，从而达到了热量的循环利用。

汽水分离区由于与A、B仓贴合，A、B仓被加热的海水对汽水分离区的海水蒸汽起到了保温作用，尽量避免海水蒸汽在汽水分离过程中冷凝，若海水蒸汽被冷凝，会由水收集仓收集经过水泵返回到A、B仓内循环使用。如果汽水分离器未进行保温，由于表面散热将会增加蒸汽的含水量，降低汽水分离效率。本发明使用寿命长，由于装置真空，因此装置需要清洗盐渍的次数少。

附图说明

图1为本发明真空余热回收式海水淡化装置的整体结构主视图。

图2为本发明真空余热回收式海水淡化装置的内部结构主视图。

图3为本发明真空余热回收式海水淡化装置的整体结构俯视图。

图4为本发明真空余热回收式海水淡化装置的内部结构俯视图。

图5为本发明真空余热回收式海水淡化装置的左视图。

图6为本发明真空余热回收式海水淡化装置的水收集仓结构示意图。

图7为本发明真空余热回收式海水淡化装置的钩片结构示意图。

图8为本发明真空余热回收式海水淡化装置的热源装置结构示意图。

图9为本发明真空余热回收式海水淡化装置的热源装置的换热器横截面结构示意图。

图10为发明真空余热回收式海水淡化装置的热源装置的立体图。

图11为发明真空余热回收式海水淡化装置的实施例2的整体结构示意图。

图12为发明真空余热回收式海水淡化装置的实施例2的内部结构示意图。

图13为发明真空余热回收式海水淡化装置的实施例3的内部结构示意图。

图14为发明真空余热回收式海水淡化装置的实施例3的立体结构示意图。

图15为发明真空余热回收式海水淡化装置的实施例4的结构示意图。

图中：1、真空汽水分离冷凝罐；2、汽水分离区；3、冷凝区；4、壁面；5、钩片；6、小散热翅片；7、大散热翅片；8、夹层仓；9、保温隔热材料；10、热源装置；11、壳体；12、换热器；13、换热壁面；14、换热翅片；15、真空泵；16、导气管；17、冷凝器；18、出气口；19、水收集仓；20、海水收集面；21、淡水收集面；22、定时阀；23、淡水管；24、排盐阀；25、进海水阀；26、循环集水仓；27、水泵；28、输水管；29、进气口；30、输气管。

具体实施方式

本发明参照附图，结合具体实施例，进行详细描述如下。

实施例1

如图1-10所示，真空余热回收式海水淡化装置，包括壳体11、热源装置10、水收集仓19和海水仓，壳体11内设有真空汽水分离冷凝罐1和真空汽水分离冷凝罐1两侧的海水仓，真空汽水分离冷凝罐1用来进行水蒸气的汽水分离和冷凝；壳体11一端的两个相对的海水仓内设有热源装置10，用于加热仓内的海水，每个海水仓顶部设有进海水阀25和输气管30，输气管30用于将水蒸气通过进气口29输送到真空汽水分离冷凝罐1内，真空汽水分离冷凝罐1的出气口18与冷凝器17相连，冷凝器17通过导气管16与真空泵15相连；每个海水仓下部设有排盐阀24，每个海水仓与真空汽水分离冷凝罐1的壁面4贴合，用于热量传递，真空汽水分离冷凝罐1的底部设有水收集仓19，用于收集真空汽水分离冷凝罐1内冷凝下来的水滴，水收集仓19的一端设有水泵27，水泵27将汽水分离区冷凝的水滴通过输水管28送回到海水仓，水收集仓19的另一端与淡水管23相连，淡水管23上设有定时阀22。

其中，海水仓分为A仓、B仓、C仓、D仓、E仓、F仓、G仓、H仓，A、D、F、H四个仓和B、C、E、G四个仓分别位于真空汽水分离冷凝罐1的两侧，高度相同，A~H仓均与真空汽水分离冷凝罐1无缝贴合，A~H仓的顶部设有进海水阀25，用于进海水，A~H仓的顶部设有输气管30，用于把蒸发的水蒸气输送给真空汽水分离冷凝罐1，A~H仓的底部设有排盐阀24，用于定期排出A~H仓由于长时间蒸发产生的高浓度盐水；A~H仓之间不连通，A仓、B仓内各有一个热源装置10，对仓内的海水进行加热，C~H仓内的海水在吸收真空汽水分离冷凝罐1内蒸汽的凝结热后蒸发，通过输气管30进入真空汽水分离冷凝罐1。真空汽水分离冷凝罐1包括大散热翅片7，壁面4、钩片5，真空汽水分离冷凝罐1分为汽水分离区2和冷凝区3，A仓、B仓所夹着的真空汽水分离罐1为汽水分离区2， C仓、E仓、G仓和D仓、F仓、H仓夹着的真空汽水分离冷凝罐1为冷凝区3，位于真空汽水分离罐1内部壁面4上的钩片5和穿过真空汽水分离罐1壁面4的大散热翅片7固定连接，大散热翅片7和钩片5一起用于把冷凝区3水蒸气的凝结热传递给C~H仓来加热海水，汽水分离区2的进气口29接收输气管30输送的水蒸气；位于真空汽水分离罐1汽水分离区2内部壁面4的钩片5与壁面4固定连接，起到汽水分离的作用，真空汽水分离冷凝罐1出气口18与冷凝器17连接，用于冷凝经过真空汽水分离冷凝罐1之后没有冷凝的水蒸气，冷凝回流后进入淡水仓。大散热翅片7位于A~H仓内，为长方形片状，位于A仓、B仓内的大散热翅片7和真空汽水分离罐1壁面4用于把A仓、B仓内的热量传递给真空汽水分离冷凝罐1内部，防止海水蒸汽在汽水分离区2被冷凝；位于C~H仓的大散热翅片7用于将C~H仓与真空汽水分离冷凝罐1进行热量的传递。热源装置10为换热器12，换热器12的一端与发动机的缸套出水口相连，换热器12的另一端与发动机的缸套进水口相连，缸套冷凝水通过换热器12把热量传递给A仓、B仓内的海水，换热器12包括换热壁面13和与换热壁面13相连的换热翅片14，用于更好的传递热量。水收集仓19包括海水收集面20和淡水收集面21，海水收集面20和淡水收集面21均为斜面，海水接收面20用于接收汽水分离区2被冷凝的海水，经过重力作用流入到循环集水仓26，循环集水仓内26的海水达到一定量后通过水泵27和输水管28重新回到A仓、B仓循环使用；淡水接收面21用于接收冷凝区3被冷凝下来的淡水，淡水由于重力作用流向淡水接收面21的低处，经过一段时间打开定时阀22，使淡水通过淡水管23进入到淡水仓。

实施例2

如图11和12所示，真空余热回收式海水淡化装置，壳体11外部设有保温隔热材料9，相邻的两个海水仓之间设有保温隔热材料9。真空汽水分离冷凝罐1位于水收集仓19正上方，与水收集仓19通过装置外壳11连接固定，海水接收面20和淡水接收面21的交界线处与真空汽水分离冷凝罐1的底部相接触，除位于同一侧的A、D、F、H仓和B、C、E、G仓之间由隔热保温材9之外，整个装置都覆盖隔热保温材料。其他结构同实施例1。

实施例3

如图13和14所示，真空余热回收式海水淡化装置，真空汽水分离冷凝罐1还包括位于真空汽水分离罐1冷凝区3内部壁面4的夹层仓8，夹层仓8内部装有海水，夹层仓8顶部设有进海水阀25和输气管30，输气管30用于把蒸发的水蒸气输送给真空汽水分离冷凝罐1，夹层仓8底部与排盐阀24相连，夹层仓8内部设有小散热翅片6，小散热翅片6穿过夹层仓8的壁面4与位于夹层仓8表面的钩片5固定连接。其他结构同实施例1。

装置一开始，海水由进海水阀25进入A~H仓，真空泵15开始对整个装置抽真空，热源装置10内的缸套冷凝水开始通过换热器12把热量传递给A、B仓海水进行加热，整个装置由于真空，海水沸点较低，所以开始沸腾，由于真空度的不同，蒸汽从输气管30通过进气口29进入真空汽水分离冷凝罐1的汽水分离区2，水蒸汽在这里完成汽水分离，如果有海水蒸气冷凝变成水的现象，水由于重力原因回落在水收集仓19的海水接收面20，进而被循环集水仓26收集，到了一定量之后会通过水泵27和输水管28重新回到A、B仓中被加热。完成汽水分离后，水蒸气进入冷凝区3冷凝，水蒸气冷凝的热量通过冷凝区3的钩片5、大散热翅片7和小散热翅片6传递给C~H仓以及夹层仓8内的海水，使里面的海水吸热蒸发，通过输气管30进入到真空汽水分离冷凝罐1的汽水分离区2，进行汽水分离，达到了能量多级利用的效果，冷凝区3冷凝的淡水会由于重力的原因滑落在淡水接收面21底部，每隔一段时间定时阀22打开通过淡水管23通向淡水仓。

实施例4

如图15所示，真空余热回收式海水淡化装置，海水仓的数量为十个，包括A~J仓，其他结构同实施例1。

需要说明的是，以上实施例仅为本发明的具体实施举例，但本发明的设计构思并不局限于此，凡利用此构思对本发明进行非实质性的改动（如海水仓可以再增加两个、四个等），均应在本发明保护范围之内。

Claims (4)

1.真空余热回收式海水淡化装置，其特征在于包括壳体、热源装置、水收集仓和八个海水仓，壳体内设有真空汽水分离冷凝罐和真空汽水分离冷凝罐两侧的海水仓，真空汽水分离冷凝罐用来进行水蒸气的汽水分离和冷凝；壳体一端的两个相对的海水仓内设有热源装置，用于加热仓内的海水，每个海水仓顶部设有进海水阀和输气管，输气管用于将水蒸气通过进气口输送到真空汽水分离冷凝罐内，真空汽水分离冷凝罐的出气口与冷凝器相连，冷凝器通过导气管与真空泵相连；每个海水仓下部设有排盐阀，每个海水仓与真空汽水分离冷凝罐的壁面贴合，用于热量传递，真空汽水分离冷凝罐的底部设有水收集仓，用于收集真空汽水分离冷凝罐内冷凝下来的水滴，水收集仓的一端设有水泵，水泵将汽水分离区冷凝的水滴通过输水管送回到海水仓，水收集仓的另一端与淡水管相连，淡水管上设有定时阀；

所述的海水仓分为A仓、B仓、C仓、D仓、E仓、F仓、G仓、H仓，A、D、F、H四个仓和B、C、E、G四个仓分别位于真空汽水分离冷凝罐的两侧，高度相同，A-H仓均与真空汽水分离冷凝罐无缝贴合，A~H仓的顶部设有进海水阀，用于进海水，A-H仓的顶部设有输气管，用于把蒸发的水蒸气输送给真空汽水分离冷凝罐，A-H仓的底部设有排盐阀，用于定期排出A~H仓由于长时间蒸发产生的高浓度盐水；A-H仓之间不连通，A仓、B仓内各有一个热源装置，对仓内的海水进行加热，C-H仓内的海水在吸收真空汽水分离冷凝罐内蒸汽的凝结热后蒸发，通过输气管进入真空汽水分离冷凝罐；

所述的真空汽水分离冷凝罐包括大散热翅片、壁面、钩片，真空汽水分离冷凝罐分为汽水分离区和冷凝区，A仓、B仓所夹着的真空汽水分离罐为汽水分离区， C仓、E仓、G仓和D仓、F仓、H仓夹着的真空汽水分离冷凝罐为冷凝区，位于真空汽水分离罐内部壁面上的钩片和穿过真空汽水分离罐壁面的大散热翅片固定连接，大散热翅片和钩片一起用于把冷凝区水蒸气的凝结热传递给C-H仓来加热海水，汽水分离区的进气口接收输气管输送的水蒸气；位于真空汽水分离罐汽水分离区内部壁面的钩片与壁面固定连接，起到汽水分离的作用，真空汽水分离冷凝罐出气口与冷凝器连接，用于冷凝经过真空汽水分离冷凝罐之后没有冷凝的水蒸气，冷凝回流后进入淡水仓；

所述的真空汽水分离冷凝罐还包括位于真空汽水分离罐冷凝区内部壁面的夹层仓，夹层仓内部装有海水，夹层仓顶部设有进海水阀和输气管，输气管用于把蒸发的水蒸气输送给真空汽水分离冷凝罐，夹层仓底部与排盐阀相连，夹层仓内部设有小散热翅片，小散热翅片穿过夹层仓的壁面与位于夹层仓表面的钩片固定连接；

所述的水收集仓包括海水收集面和淡水收集面，海水收集面和淡水收集面均为斜面，海水收集面用于接收汽水分离区被冷凝的海水，经过重力作用流入到循环集水仓，循环集水仓内的海水达到一定量后通过水泵和输水管重新回到A仓、B仓循环使用；淡水收集面用于接收冷凝区被冷凝下来的淡水，淡水由于重力作用流向淡水接收面的低处，经过一段时间打开定时阀，使淡水通过淡水管进入到淡水仓。

2.根据权利要求1所述的真空余热回收式海水淡化装置，其特征在于所述的大散热翅片位于A-H仓内，为长方形片状，位于A仓、B仓内的大散热翅片和真空汽水分离罐壁面用于把A仓、B仓内的热量传递给真空汽水分离冷凝罐内部，防止海水蒸汽在汽水分离区被冷凝；位于C-H仓的大散热翅片用于将C-H仓与真空汽水分离冷凝罐进行热量的传递。

3.根据权利要求1所述的真空余热回收式海水淡化装置，其特征在于所述的热源装置为换热器，换热器的一端与发动机的缸套出水口相连，换热器的另一端与发动机的缸套进水口相连，缸套冷凝水通过换热器把热量传递给A仓、B仓内的海水，换热器包括换热壁面和与换热壁面相连的换热翅片，用于更好的传递热量。

4.根据权利要求1所述的真空余热回收式海水淡化装置，其特征在于所述的壳体外部设有保温隔热材料，相邻的两个海水仓之间设有保温隔热材料。

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