CN107108269A - 用于经改善的无流出物的海水脱盐的方法和装置 - Google Patents

用于经改善的无流出物的海水脱盐的方法和装置 Download PDF

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Abstract

一种系统，其具有处于第一压力下的第一板式换热器以加热含有溶解的固体物的流体以形成温度低于所述流体的沸点的经加热的流体。将汽化室连接至第一板式换热器。汽化室处于低于第一压力的第二压力下。汽化室接收经加热的流体并且产生基本上不含溶解的固体物的气态组分和固体物组分。将压缩机连接至汽化室。压缩机接收气态组分并且产生流体输出物。第一板式换热器具有形成腔室的板。歧管结构将来自汽化室的未经处理的流体分配至所述腔室的第一子设备并且将来自压缩机的流体输出物分配至所述腔室的第二子设备。

Description

用于经改善的无流出物的海水脱盐的方法和装置
技术领域
本发明总体上涉及海水脱盐。更具体地说，本发明涉及用于经改善的无流出物(effluent free)的海水脱盐的技术。
背景技术
美国专利8,496,787(‘787专利)描述了用于无流出物的海水脱盐的技术。该‘787专利中所公开的技术在许多场合获得越来越多的关注。因此，存在着对于该‘787专利中所公开的技术进行改善的需要。
发明内容
一种系统，其具有处于第一压力下的第一板式换热器以加热含有溶解的固体物的流体以形成温度低于所述流体的沸点的经加热的流体。汽化室连接至第一板式换热器。汽化室处于低于第一压力的第二压力下。汽化室接收经加热的流体并且产生基本上不含溶解的固体物的气态组分和固体物组分。压缩机连接至汽化室。压缩机接收气态组分并且产生流体输出物。第一板式换热器具有形成腔室的板(plates forming chambers)。歧管结构(歧管配置，manifold arrangement)将来自汽化室的未经处理的流体分配至腔室的第一子设备(子集，subset)并且将来自压缩机的流体输出物分配至腔室的第二子设备，使得第一板式换热器形成用于应用至汽化室的经加热的流体。
一种系统，其包括处于第一压力下的加热器以加热含有溶解的固体物的流体以形成温度低于所述流体的沸点的经加热的流体。汽化室连接至加热器。汽化室处于低于第一压力的第二压力下。汽化室接收经加热的流体并且产生基本上不含溶解的固体物的气态组分和固体物组分。压缩机连接至汽化室。压缩机接收气态组分并且产生流体输出物。冷凝单元与加热器集成在一起。冷凝单元接收流体输出物。流体输出物向加热器中的流体施加热量。板式换热器连接至冷凝单元和汽化室。板式换热器具有形成腔室的板。歧管结构将冷的未经处理的流体分配至腔室的第一子设备并且将来自冷凝单元的流体输出物分配至腔室的第二子设备。结果，板式换热器形成冷的经处理的流体输出物以及用于应用至汽化室的热的未经处理的流体输出物。
附图说明
结合以下详细描述以及附图，对本发明进行更充分的理解，其中：
图1示出了根据本发明的实施方式设置的系统。
图2示出了板式换热器中所用的歧管组件和板。
图3示出了根据本发明实施方式所用的板式换热器。
图4示出了可根据本发明的实施方式使用的压缩机部件。
图5示出了可根据本发明的实施方式使用的替代的压缩机部件。
图6是根据本发明实施方式所用的双板式换热器系统。
在附图的不同视图中，相同的附图标记表示相应的部件。
具体实施方式
图1说明了所述‘787专利的基础技术以及本文所公开的增益(提高，enhancement)。图1中的单位数和二位数的标号与所述‘787专利中所用的标号相同。具体地说，所述‘787专利公开了汽化室1。汽化室1包括连接至连接管2的喷嘴3。连接管2连接至加热器6。加热器处于第一压力下以加热含有溶解的固体物的流体。这形成了温度低于所述流体的沸点的经加热的流体。加热器接收来自以下的热量：冷凝单元9以及任意类型的外部热源(如果必要的话)。汽化室经由连接管2接收来自加热器6的经加热的流体。喷嘴3产生喷雾，这降低了与经加热的流体有关的压力。降低的压力使得流体达到其沸点。结果，形成基本上不含溶解的固体物的气态组分以及固体物组分。将气态组分5施用至压缩机8。在汽化室中，固体物组分发生沉降(settle)。更具体地说，固体物组分沉降到未蒸发的液体4中，向所述未蒸发的液体4中供给原始(未加工，raw)的液体输入物13。
压缩机8接收气态组分并且产生流体输出物(其被施用至冷凝单元9)。冷凝单元9与加热器集成在一起。在冷凝单元9中循环的流体输出物向加热器6中的流体施加热量。泵7将流体4从蒸发室1转移到加热器6中。
前面的描述与所述‘787专利中所公开的信息一致。下面的信息是针对对于所述‘787专利中所述的基础技术的增益(提高，enhancement)。
第一个增益是利用换热器100。根据本发明的实施方式，可使用任意类型的换热器100。本发明的一个实施方式利用板式换热器。如本领域中已知的，板式换热器使用金属板，以便在两种流体之间转移热量。所述板形成一组腔室，其中，所述两种流体按路线(route)穿过交替的腔室。歧管结构将冷的流体分配至腔室的第一子设备并且将热的流体分配至腔室的第二子设备。在当前的上下文中，原始(未加工，raw)的液体输入物13(例如海水)为冷的流体输入物，而来自冷凝单元9的经蒸馏的纯净的液体11为热的流体输入物。交替的腔室102(例如用于冷的流体)和104(例如用于热的流体)产生冷的经处理的流体输出物106和热的未经处理的流体输出物13(用于施用至汽化室1)。在换热器100的每个腔室中示出了两个箭头，用以表示流体通过腔室时的流体温度的转变(即，从热到冷，或者，从冷到热)。
图2示出了样品板200。板200具有带有相关联的衬垫(gasket)或钎焊(brazing)的两个孔口202和204以形成用于使流体通向相邻的腔室的歧管(manifold)。孔口206和208接收和放出(emit)在由板200界定的腔室中进行处理的流体。板200可包括褶皱(corrugation)210以提高流体的湍流，以用于增强的热交换效果。板200具有暴露于流体的大的表面积。这促进热量的转移并且提高温度变化的速度。
图3示出了可组装以形成板式换热器的板200_1到200_4的布置。可使用衬垫、焊接或钎焊来将单独的板连接至相邻的板。在刚性框架中，将板压在一起，以形成具有交替的热和冷的流体的平行流动沟道的结构。端板(未示出)使流动反向回到板200_1。因此，每个流体都从板200_1以穿过一系列交替腔室的第一方向进行移动；所述流体的流动发生反向，并且，所述流体以穿过一系列交替腔室的第二方向进行移动。
冷的海水可进入板式换热器，然后，经过交替的腔室300，从而作为用于施用至汽化室1的热的海水排出(emerge)。来自冷凝单元9的干净的热水可进入板式换热器，然后，经过交替的腔室302，从而作为干净的冷水输出物排出。
对换热器100进行加压，从而防止沉淀物累积在板200上。有利地，板型换热器是极其地有效、成本低且紧凑的。
返回到图1，经增强的系统包括传送带100。根据本发明的实施方式，可使用市售的传送带，例如，由Komline-Sanderson,Peapack,New Jersey销售的那些。传送带100具有框架111、带112和内部轴承114。
带112使用适用于高温过滤工艺的材料。在一个实施方式中，带112由聚酯形成。在一个实施方式中，聚酯具有约750磅/英寸的拉伸强度。带112可具有约.05英寸的厚度。带112可具有每平方英寸约118×30的经纬密度。带112可具有约170至230立方英尺/分钟的体积空气流量。
图1示出了螺旋推运器(augur)15，其可被用于固体的迁移以及在传送带110上的存放(deposition)。还可使用其他固体移动机构，例如泵。汽化室1产生固体盐。使所述盐与可能具有100％盐水(brine)浓度的水混合。使位于蒸发室1底部处的盐固体物与显著量的水一起被移出。传送带110接收固体物和水的该组合。固体物被带112捕集并且在带112的末端处被放出(eject)。水穿过带112并且被收集到流体回收储存器(recapture repository)116中。穿过带的水具有高浓度的固体盐(其堵塞所述带中的开口)。因此，本发明的实施方式使用支管118来接通(access)原始(未加工，raw)的液体输入物13。支管118与流体输送机构120相连。流体输送机构可包括喷嘴或喷口(jet)，所述喷嘴或喷口在带上喷雾原始(未加工，raw)的液体输入物，从而保持所述带相对地清洁。可使用泵122，以便使来自流体回收储存器116的流体移动至汽化室1。
另一个增益(提高，enhancement)涉及压缩机8。压缩机8可连接至蒸汽涡轮机。图4示出了这样的布置。具体地说，压缩机8在轴(shaft)400之上，其还连接至涡轮机401。涡轮机401接收来自沸腾器(锅炉，boiler)404的蒸汽402。可用天然气加热沸腾器404。可用从产生动力的蒸汽至消耗动力的压缩机的连接驱动器(connecting drive)取代轴向的轴400。
图5示出了可根据本发明实施方式使用的另一种压缩机布置。在该布置中，压缩机8与燃气涡轮机500相连。燃气涡轮机500包括接收空气504的压缩机502。燃烧室506产生膨胀的排气(exhaust)以驱动涡轮机508，所述涡轮机508驱动压缩机8。
图6示出了根据本发明实施方式所用的双板型换热器系统。图6对应于图1，但用板式换热器600替代加热器6和冷凝单元9。通向板式换热器600的一种输入物为压缩机8的输出物。该输出物通过板式换热器600的交替的腔室而被处理并且作为被施用至板式换热器100的经蒸馏的纯净的液体输出物11排出。通向板式换热器600的另一种输入物为来自汽化室1的未蒸发的液体4。该液体通过板式换热器600的交替的腔室被处理，在板式换热器600的交替的腔室处，该液体从压缩机8的输出物获得热量。然后，将经加热的流体施用至连接管2以用于按路线(route)通向汽化室1。
前述说明出于解释的目的使用特定的术语以提供对本发明透彻的理解。然而，对本领域技术人员明晰的是，特定的细节对实施本发明并不是必须的。因此，本发明的特定实施方式的前述描述是为了说明和描述的目的而提出的。它们不是穷举或将本发明限制为所公开的精确形式的；显然，鉴于上述教导，许多修改和变化是可能的。为了最好地解释本发明的原理及其实际应用，选择并描述了实施方式，它们因此使得本领域的其它技术人员能够最佳地利用本发明和适用于预期的特别用途的具有各种变化的多种实施方式。权利要求书及其等价物旨在限定本发明的范围。

Claims (37)

1.一种系统，包括：
处于第一压力下的第一板式换热器，用于加热含有溶解的固体物的流体以形成温度低于所述流体的沸点的经加热的流体；
连接至第一板式换热器的汽化室，汽化室处于低于第一压力的第二压力下，其中，汽化室接收经加热的流体并且产生基本上不含溶解的固体物的气态组分和固体物组分；和
连接至汽化室的压缩机，压缩机接收气态组分并且产生流体输出物；
其中，第一板式换热器包括
多个板，其形成多个腔室，和
歧管结构，用于将来自汽化室的未经处理的流体分配至所述多个腔室的第一子设备并且将来自压缩机的流体输出物分配至所述多个腔室的第二子设备，使得第一板式换热器形成用于应用至汽化室的经加热的流体。
2.权利要求1的系统，进一步包括：
连接至第一板式换热器和汽化室的第二板式换热器，第二板式换热器包括：
多个第二板，其形成第二多个腔室，和
第二歧管结构，用于将冷的未经处理的流体分配至所述第二多个腔室的第一子设备并且将来自第一板式换热器的流体输出物分配至所述第二多个腔室的第二子设备，使得第二板式换热器形成用于应用至汽化室的热的未经处理的流体输出物和冷的经处理的流体输出物。
3.权利要求1的系统，进一步包括传送带。
4.权利要求3的系统，其中，汽化室包括用于使固体物组分移动至传送带的装置。
5.权利要求4的系统，其中，用于移动的装置是螺旋推运器。
6.权利要求4的系统，其中，用于移动的装置是泵。
7.权利要求3的系统，其中，传送带具有由聚酯形成的带。
8.权利要求7的系统，其中，聚酯具有约750磅/英寸的拉伸强度。
9.权利要求7的系统，其中，聚酯具有约.05英寸的厚度。
10.权利要求7的系统，其中，聚酯具有每平方英寸约118×30的经纬密度。
11.权利要求7的系统，其中，聚酯具有约170至230立方英尺/分钟的体积空气流量。
12.权利要求3的系统，其中，传送带具有框架和内部轴承。
13.权利要求12的系统，其中，传送带具有用于漂洗传送带的带的流体输送机构。
14.权利要求13的系统，其中，流体输送机构处理热的未经处理的流体输出物。
15.权利要求3的系统，其中，传送带具有相关联的流体回收储存器。
16.权利要求15的系统，进一步包括在流体回收储存器和汽化室之间的泵。
17.权利要求1的系统，其中，压缩机与蒸汽涡轮机相连。
18.权利要求17的系统，其中，蒸汽涡轮机具有用天然气加热的沸腾器。
19.权利要求1的系统，其中，压缩机与燃气涡轮机相连。
20.一种系统，包括：
处于第一压力下的加热器，用于加热含有溶解的固体物的流体以形成温度低于所述流体的沸点的经加热的流体；
连接至加热器的汽化室，汽化室处于低于第一压力的第二压力下，其中，汽化室接收经加热的流体并且产生基本上不含溶解的固体物的气态组分和固体物组分；
连接至汽化室的压缩机，压缩机接收气态组分并且产生流体输出物；
与加热器集成在一起的冷凝单元，冷凝单元接收流体输出物，流体输出物向加热器中的流体施加热量；和
连接至冷凝单元和汽化室的板式换热器，板式换热器包括
多个板，其形成多个腔室，和
歧管结构，用于将冷的未经处理的流体分配至所述多个腔室的第一子设备并且将来自冷凝单元的流体输出物分配至所述多个腔室的第二子设备，使得板式换热器形成用于应用至汽化室的热的未经处理的流体输出物和冷的经处理的流体输出物。
21.权利要求20的系统，进一步包括传送带。
22.权利要求21的系统，其中，汽化室包括用于使固体物组分移动至传送带的装置。
23.权利要求22的系统，其中，用于移动的装置是螺旋推运器。
24.权利要求22的系统，其中，用于移动的装置是泵。
25.权利要求21的系统，其中，传送带具有由聚酯形成的带。
26.权利要求25的系统，其中，聚酯具有约750磅/英寸的拉伸强度。
27.权利要求25的系统，其中，聚酯具有约.05英寸的厚度。
28.权利要求25的系统，其中，聚酯具有每平方英寸约118×30的经纬密度。
29.权利要求25的系统，其中，聚酯具有约170至230立方英尺/分钟的体积空气流量。
30.权利要求21的系统，其中，传送带具有框架和内部轴承。
31.权利要求30的系统，其中，传送带具有用于漂洗传送带的带的流体输送机构。
32.权利要求31的系统，其中，流体输送机构处理热的未经处理的流体输出物。
33.权利要求21的系统，其中，传送带具有相关联的流体回收储存器。
34.权利要求33的系统，进一步包括在流体回收储存器和汽化室之间的泵。
35.权利要求20的系统，其中，压缩机与蒸汽涡轮机相连。
36.权利要求35的系统，其中，蒸汽涡轮机具有用天然气加热的沸腾器。
37.权利要求20的系统，其中，压缩机与燃气涡轮机相连。
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