CN108190988A - 一种利用烟气余热的热管式海水淡化装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种利用烟气余热的热管式海水淡化装置，属于海水处理技术领域。本发明是海水进入海水预热管段，经预热的海水进入喷淋装置，喷淋装置将海水均匀喷洒在热管表面，烟气进入壳体，将热管下端进行加热，热管进行导热作用，形成水蒸汽，水蒸汽经除雾器去除水蒸汽中的海水，进入水蒸汽冷凝管段，接触到热管，吸收热量将水蒸汽液化形成淡水经淡水管道排出，热管吸收热量后进行导热，对海水进行预热，预热后进入海水蒸发管段形成一个循环，通过真空管道将壳体内部抽至真空。本发明中采用热管作为换热原件，利用了重力式热管导热性能高的优点，提高烟气预热的利用率，强化了传热，使海水淡化装置的制造简单、耗材少、结构紧凑、维修方便。

Description

一种利用烟气余热的热管式海水淡化装置

技术领域

本发明涉及一种利用烟气余热的热管式海水淡化装置，属于海水处理技术领域。

背景技术

针对我国淡水资源匮乏的问题，目前使用的解决方案有取地下水、远程调水、建造水库，但是如果长期利用这些方法，会造成水源枯竭、生态破坏等一系列环境问题，并且不能从根本上消除淡水危机。此外，可以寻找其他的解决办法，比如加强水资源的立法管理、对废水进行回收利用、对雨水进行收集再利用等。开辟新水源迫在眉睫。相比于存量有限的陆地淡水资源，我国丰富的海水资源成为了获取淡水的有效来源；因此，海水淡化技术备受关注，所谓海水淡化技术就是将海水中盐分脱去的过程或工艺，经过脱盐处理的海水可以供给人类生产、生活使用。到目前为止，全世界海水淡化产量已超过8×10⁷m³/d。

对于很多如海岛、船舶、海上平台等场合，能源和淡水稀少，这些问题往往需要自行解决。但由于环境限制，这些地方难以建造大型的能源和淡水供给装置，往往通过各类发电机提供动力。但其在运行过程中会产生大量的热量，通常温度只有70~100℃，属于低品位热量的范畴。大多数情况下这一部分热量以废热方式直接排放，导致很大的能源浪费。海水淡化可以提供淡水供应，但该过程会消耗大量的能量，给本来就能源供应紧张的这些场合增加了负担。综上所述，若将发动机所排放的低品位热量更有效地利用在海水淡化技术中，将缓解这些地区的能量与淡水问题。

在美国，海水淡化研发和产业化应用一直处于国际先进领域，并且经过这么多年，美国海水淡化产业政法体系的发展已经十分完善。这些政策不仅保障了海水淡化项目的有效实施，也促进了美国海水淡化产业的健康发展。至2013年中旬，美国已有在运行海水淡化装置共1227个，总产淡水量约为655万吨/天。海水淡化已成为美国水源的重要来源，这些水主要用于市政和工业，小部分用于农业、军事和旅游。

目前我国的海水淡化产业已经进入到了一个飞速发展的时期，山东、河北、浙江等沿海省份已经在海洋资源利用方向迈开大步，并在各个地区形成了海水淡化产业不同规模等级的集群。随着海水淡化技术的发展，相关产业链将持续保持稳定增长姿态。

海水淡化是将海水中的盐和水分离的技术和过程，主要方法包括膜法、热法、化学方法和电渗析等，海水淡化的三大主流技术是多级闪蒸法、多效蒸馏法和反渗透法，它们在世界范围内已经得到成功应用。多效蒸馏法因换热效率高、能源消耗较少、易于操作等优点，在现有淡化技术中占据主要地位。同时，低温多效蒸发技术可以低温运行、能量需求较低且不易结垢，可以与多数石化企业、电厂的生产相结合，在运行成本上有着不可比拟的优势。

如果将高效率的热管式换热器和低品位余热相结合，运用到蒸馏法海水淡化中去，并利用高传热效率的降膜蒸发，将极大的增加能源的利用率。因此，本发明提出一种热管式海水淡化装置，为解决远洋船舶、海岛居民及沿海区域工农业、居民区水资源匮乏的问题做出了努力。

发明内容

本发明主要解决的技术问题：针对现有海水淡化装置制造复杂、耗材多、维修困难的问题，本发明提供了一种利用烟气余热的热管式海水淡化装置。

为了解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案：

一种利用烟气余热的热管式海水淡化装置，包括壳体，所述的壳体内部设置有海水预热管段、水蒸汽冷凝管段以及海水蒸发管段，所述的海水预热管段位于壳体最上侧，左侧设置有海水进口管道，海水预热管段通过海水管道与水蒸汽冷凝管段相连接，海水预热管段和水蒸汽冷凝管段之间设置有热管和管板，海水预热管段和水蒸汽冷凝管段通过真空管道与真空泵相连接，水蒸汽冷凝管段上设置有淡水出口管道，水蒸汽冷凝管段下方连接海水蒸发管段，水蒸汽冷凝管段与海水蒸发管段之间设置有隔板和除雾器，海水蒸发管段内部设置有喷淋装置，喷淋装置连接海水管道，喷淋装置下方为热管以及管板，热管上设置有降膜板，壳体底部设置有烟气进口管道和烟气出口管道。

一种利用烟气余热的热管式海水淡化装置的应用方法是：海水经海水进口管道进入壳体内部的海水预热管段，经预热的海水通过海水管道进入海水蒸发管段内部的喷淋装置，喷淋装置将海水均匀喷洒在热管表面，烟气经烟气进口管道进入壳体，烟气将热管下端进行加热，热管进行导热作用，将喷淋装置喷洒的海水蒸发形成水蒸汽，水蒸汽上升经过除雾器去除水蒸汽中的海水，水蒸汽进入水蒸汽冷凝管段，水蒸汽接触到热管，热管吸收热量将水蒸汽液化形成淡水经淡水管道排出，热管吸收热量后进行导热，将热量传递到海水预热管段对海水进行预热，预热后的海水经海水管道进入海水蒸发管段形成一个循环，真空泵通过真空管道将壳体内部抽至真空。

所述的热管采用重力式热管。

所述的热管采用铜制成。

所述的壳体连接处采用密封装置密封。

本发明的有益效果是：

（1）本发明中采用烟气余热作为海水淡化的热量来源，通过海水预热对热管的一端进行加热，利用热管的导热特性将烟气预热传递到蒸发管段对海水进行蒸发，采用烟气余热作为海水淡化热源减少了海水淡化所需的能源，并且有效利用了船舶航行过程中的烟气余热，既能节约资源又能保护环境。

（2）本发明中采用热管作为换热原件，利用了重力式热管导热性能高的优点，提高烟气预热的利用率，强化了传热，使海水淡化装置的制造简单、耗材少、结构紧凑、维修方便。

（3）本发明中在海水预热管段和海水蒸发管段设置了真空管道和真空泵，利用真空泵将壳体内部抽至真空，降低海水蒸发的温度，减少能源的消耗，提高装置的适用范围。

附图说明

图1为本发明热管式海水淡化装置的构造示意图。

其中，1、壳体；2、海水进口管道；3、热管；4、管板；5、隔板；6、除雾器；7、喷淋装置；8、降膜板；9、烟气进口管道；10、海水预热管段；11、海水管道；12、真空管道；13、水蒸汽冷凝管段；14、淡水出口管道；15、海水蒸发管段；16、管板；17、烟气出口管道；18、真空泵。

具体实施方式

一种利用烟气余热的热管式海水淡化装置，包括壳体1，所述的壳体1内部设置有海水预热管段10、水蒸汽冷凝管段13以及海水蒸发管段15，所述的海水预热管段10位于壳体1最上侧，左侧设置有海水进口管道2，海水预热管段10通过海水管道11与水蒸汽冷凝管段13相连接，海水预热管段10和水蒸汽冷凝管段13之间设置有热管3和管板4，海水预热管段10和水蒸汽冷凝管段13通过真空管道12与真空泵18相连接，水蒸汽冷凝管段13上设置有淡水出口管道14，水蒸汽冷凝管段13下方连接海水蒸发管段15，水蒸汽冷凝管段13与海水蒸发管段15之间设置有隔板5和除雾器6，海水蒸发管段15内部设置有喷淋装置7，喷淋装置7连接海水管道11，喷淋装置7下方为热管以及管板16，热管上设置有降膜板8，壳体1底部设置有烟气进口管道9和烟气出口管道17。一种利用烟气余热的热管式海水淡化装置的应用方法是：海水经海水进口管道2进入壳体1内部的海水预热管段10，经预热的海水通过海水管道11进入海水蒸发管段15内部的喷淋装置7，喷淋装置7将海水均匀喷洒在热管表面，烟气经烟气进口管道9进入壳体1，烟气将热管下端进行加热，热管进行导热作用，将喷淋装置7喷洒的海水蒸发形成水蒸汽，水蒸汽上升经过除雾器6去除水蒸汽中的海水，水蒸汽进入水蒸汽冷凝管段13，水蒸汽接触到热管3，热管3吸收热量将水蒸汽液化形成淡水经淡水管道14排出，热管3吸收热量后进行导热，将热量传递到海水预热管段10对海水进行预热，预热后的海水经海水管道11进入海水蒸发管段15形成一个循环，真空泵18通过真空管道12将壳体1内部抽至真空。所述的热管3采用重力式热管。所述的热管3采用铜制成。所述的壳体1连接处采用密封装置密封。

Claims (5)

1.一种利用烟气余热的热管式海水淡化装置，包括壳体（1），所述的壳体（1）内部设置有海水预热管段（10）、水蒸汽冷凝管段（13）以及海水蒸发管段（15），所述的海水预热管段（10）位于壳体（1）最上侧，左侧设置有海水进口管道（2），海水预热管段（10）通过海水管道（11）与水蒸汽冷凝管段（13）相连接，海水预热管段（10）和水蒸汽冷凝管段（13）之间设置有热管（3）和管板（4），海水预热管段（10）和水蒸汽冷凝管段（13）通过真空管道（12）与真空泵（18）相连接，水蒸汽冷凝管段（13）上设置有淡水出口管道（14），水蒸汽冷凝管段（13）下方连接海水蒸发管段（15），水蒸汽冷凝管段（13）与海水蒸发管段（15）之间设置有隔板（5）和除雾器（6），海水蒸发管段（15）内部设置有喷淋装置（7），喷淋装置（7）连接海水管道（11），喷淋装置（7）下方为热管以及管板（16），热管上设置有降膜板（8），壳体（1）底部设置有烟气进口管道（9）和烟气出口管道（17）。

2.根据权利要求1所述的一种利用烟气余热的热管式海水淡化装置的应用方法是：海水经海水进口管道（2）进入壳体（1）内部的海水预热管段（10），经预热的海水通过海水管道（11）进入海水蒸发管段（15）内部的喷淋装置（7），喷淋装置（7）将海水均匀喷洒在热管表面，烟气经烟气进口管道（9）进入壳体（1），烟气将热管下端进行加热，热管进行导热作用，将喷淋装置（7）喷洒的海水蒸发形成水蒸汽，水蒸汽上升经过除雾器（6）去除水蒸汽中的海水，水蒸汽进入水蒸汽冷凝管段（13），水蒸汽接触到热管（3），热管（3）吸收热量将水蒸汽液化形成淡水经淡水管道（14）排出，热管（3）吸收热量后进行导热，将热量传递到海水预热管段（10）对海水进行预热，预热后的海水经海水管道（11）进入海水蒸发管段（15）形成一个循环，真空泵（18）通过真空管道（12）将壳体（1）内部抽至真空。

3.根据权利要求1所述的一种利用烟气余热的热管式海水淡化装置，其特征在于：所述的热管（3）采用重力式热管。

4.根据权利要求1所述的一种利用烟气余热的热管式海水淡化装置，其特征在于：所述的热管（3）采用铜制成。

5.根据权利要求1所述的一种利用烟气余热的热管式海水淡化装置，其特征在于：所述的壳体（1）连接处采用密封装置密封。