CN108328684B - 一种基于改变载气湿度的多级海水淡化系统 - Google Patents

一种基于改变载气湿度的多级海水淡化系统 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种基于改变载气湿度的多级海水淡化系统，包括循环加热系统、加湿除湿系统和气液分离系统；循环加热系统包括依次相连的热能产生装置、泵一和换热器；加湿除湿系统包括增湿腔、去湿腔以及用于隔开增湿腔和去湿腔的通风集液器，去湿腔的底部设置有淡水收集槽，气液分离系统包括气液冷却旋风分离器、泵三和风机，气液冷却旋风分离器的上部设置有进口和气体出口、下部设置有淡水出口，去湿腔与气液冷却旋风分离器的进口相连，气体出口与风机、增湿腔依次相连，经气液冷却旋风分离器分离出的淡水经淡水出口排出并经泵三泵入去湿腔。本发明充分利用冷凝潜热，能耗低，海水淡化率高，特别适用于淡水需求相对分散的海岛及苦咸水地区。

Description

一种基于改变载气湿度的多级海水淡化系统
技术领域
本发明属于海水淡化技术领域，尤其涉及一种基于改变载气湿度的多级海水淡化系统。
背景技术
多级闪蒸、低温多效蒸馏、反渗透是当今海水淡化的三大主流技术。但是这三种方法所需设备投资大、造价高、能耗高，对海水的预处理要求高，仅适合大规模范围生产淡水，不适合解决小量的淡水需求，比如海岛地区、偏远的内陆地区、旅游景点等的淡水需求。而且这三种方法消耗短缺的电能或石化能源，大量温室气体以及淡化后浓缩海水的排放对环境具有非常不利的影响。
加湿除湿海水淡化技术巧妙地避开了上述难题，具有规模灵活、结构简单、成本适中、维护简单以及可以因地制宜地利用低位热能和各种可再生能源(如工厂废热、地热能、太阳能、风能、生物质能)等优点，因此，它能有效地解决淡水需求量小且需求分散地区的用水问题。目前加湿除湿海水淡化技术中，一般将增湿塔和去湿塔分离设置，占地空间较大，并且去湿后的载气一般还携带较多水蒸气，导致产水率较低，且去湿后的载气压力较高，导致再次循环时载气的载水量降低。
由此可见，现有技术有待于进一步的改进和提高。
发明内容
本发明为避免上述现有技术存在的不足之处，提供了一种基于改变载气湿度的多级海水淡化系统，以提高海水的淡化效率，并适应淡水需求相对分散的海岛、船舶、内陆苦咸水地区等区域。
本发明所采用的技术方案为：
一种基于改变载气湿度的多级海水淡化系统，包括循环加热系统、加湿除湿系统和气液分离系统；所述循环加热系统包括依次相连的热能产生装置、泵一和换热器；所述加湿除湿系统包括增湿腔、去湿腔以及用于隔开增湿腔和去湿腔的通风集液器，增湿腔位于去湿腔的下方，增湿腔的上部设置有第一布液器，去湿腔的上部设置有第二布液器，第一、第二布液器均自上而下布散液滴，载气从增湿腔和去湿腔的底部上升，去湿腔的底部设置有淡水收集槽，淡水收集槽上设置有排水口，所述淡水收集槽内设置有冷凝盘管，所述多级海水淡化系统还包括用于泵送海水的泵二，所述泵二、冷凝盘管、换热器和第一布液器依次相连；所述气液分离系统包括气液冷却旋风分离器、泵三和风机，气液冷却旋风分离器的上部设置有进口和气体出口，气液冷却旋风分离器的下部设置有淡水出口，去湿腔与气液冷却旋风分离器的进口相连，气体出口与风机、增湿腔依次相连，经气液冷却旋风分离器分离出的淡水经淡水出口排出并经泵三泵入去湿腔。
所述热能产生装置为太阳能集热器。
所述增湿腔内设置有填料一，去湿腔内设置有填料二。
所述填料一和填料二均采用网孔栅格填料。
所述排水口处设置有排水阀。
所述通风集液器采用尖顶式设计，且其尖顶朝向所述去湿腔。
所述通风集液器上设置有百叶窗式通风孔。
所述风机与增湿腔之间设置有减压阀。
所述增湿腔和去湿腔采用一体化设置。
由于采用了上述技术方案，本发明所取得的有益效果为：
1、本发明整体运行温度不需要太高，因此可以充分利用低品位能源如太阳能，提高太阳能的利用率。
2、本发明使用自身系统中气液冷却旋风分离器分离出的淡水作为去湿腔中的冷却介质，避免了冷却换热器的使用，减少了经济成本，实现了淡水的二次利用。
3、本发明将增湿腔与去湿腔采取一体化，上下放置，不仅结构紧凑，而且充分利用了热湿空气自然对流上升的过程，降低了风机的能量损耗，实现了节能的目的。
4、本发明中的通气集液器采用尖顶式外观及百叶窗式通气孔设计，便于热湿空气进入去湿腔，有利于淡水汇流到淡水收集槽。
5、本发明结构简单，制作成本低，安装维护方便，适用于淡水需求相对分散的沿海岛屿、内陆苦咸水地区、偏远的旅游景点等地方。
附图说明
图1为本发明的结构示意图。
其中，
1、太阳能集热器 2、泵一 3、换热器 4、泵二 5、增湿腔 6、冷凝盘管 7、填料一 8、第一布液器 9、通风集液器 10、去湿腔 11、淡水收集槽 12、排水阀 13、填料二 14、第二布液器 15、气液冷却旋风分离器 16、泵三 17、减压阀 18、风机
具体实施方式
下面结合附图和具体的实施例对本发明作进一步的详细说明，但本发明并不限于这些实施例。
如图1所示，一种基于改变载气湿度的多级海水淡化系统，包括循环加热系统、加湿除湿系统和气液分离系统。
所述循环加热系统包括依次相连的热能产生装置、泵一2和换热器3。优选地，所述热能产生装置为太阳能集热器1。
所述加湿除湿系统包括增湿腔5、去湿腔10以及用于隔开增湿腔5和去湿腔10的通风集液器9。所述通风集液器9采用尖顶式设计，且其尖顶朝向所述去湿腔。尖顶式的通风集液器9有利于淡水汇集到淡水收集槽。所述通风集液器9上设置有百叶窗式通风孔。百叶窗式通风孔的设置便于热湿空气进入去湿腔10。
所述增湿腔5位于去湿腔10的下方，所述增湿腔5和去湿腔10采用一体化设置。所述增湿腔5的上部设置有第一布液器8，去湿腔10的上部设置有第二布液器14，第一、第二布液器均自上而下布散液滴，载气从增湿腔5和去湿腔10的底部上升。
所述增湿腔5内设置有填料一7，去湿腔10内设置有填料二13。所述填料一7和填料二13均采用网孔栅格填料。在增湿腔5和去湿腔10内分别设置填料的目的是为了增加气液接触面积，液体从填料上部经布液器喷淋到填料上，并沿填料表面流下，气体从填料底部送入，与液体呈逆流连续通过填料层的空隙，在填料表面上，气液两相密切接触进行传热传质。
所述去湿腔10的底部设置有淡水收集槽11，淡水收集槽11上设置有排水口。所述排水口处设置有排水阀12。
所述淡水收集槽11内设置有冷凝盘管6，所述多级海水淡化系统还包括用于泵送海水的泵二4，所述泵二4、冷凝盘管6、换热器3和第一布液器8依次相连。
所述气液分离系统包括气液冷却旋风分离器15、泵三16和风机18。气液冷却旋风分离器15的上部设置有进口和气体出口，气液冷却旋风分离器15的下部设置有淡水出口，去湿腔10与气液冷却旋风分离器15的进口相连，气体出口与风机18、增湿腔5依次相连，风机18与增湿腔5之间设置有减压阀17。经气液冷却旋风分离器15分离出的淡水经淡水出口排出并经泵三16泵入去湿腔10。
本发明的工作原理为：
海水经过泵二4泵入冷凝盘管6预热后进入循环加热系统，在换热器3内再次升温后泵入增湿腔5，经第一布液器8分布后与自下而上的载气在填料一7内接触，载气湿度增加，高湿度载气经通风集液器9进入去湿腔10，与第二布液器14分布的自上而下的冷水在填料二13内接触，水汽冷凝析出淡水，淡水经通风集液器9汇集到淡水收集槽11，依然含有水蒸气的载气进入气液冷却旋风分离器15，经气液分离后，冷却的淡水汇集到气液冷却旋风分离器15的淡水出口并由泵三16泵入去湿腔10，经第二布液器14分布后用于冷却载气，气液分离后的载气经减压阀17减压后，由风机18鼓入增湿腔5继续循环使用，淡水收集槽11内的淡水达到一定水位后由排水阀12排出。
本发明将增湿腔和去湿腔进行一体化设置，在利用太阳能提供能源的同时通过气液分离系统提高了海水的淡化效率，适用于淡水需求相对分散的海岛、船舶、内陆苦咸水地区等区域。
本发明中未述及的部分采用或借鉴已有技术即可实现。
此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
本文中所描述的具体实施例仅仅是对本发明的精神所作的举例说明。本发明所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，但并不会偏离本发明的精神或者超越所附权利要求书所定义的范围。

Claims (3)

1.一种基于改变载气湿度的多级海水淡化系统，其特征在于，包括循环加热系统、加湿除湿系统和气液分离系统；所述循环加热系统包括依次相连的热能产生装置、泵一和换热器；所述加湿除湿系统包括增湿腔、去湿腔以及用于隔开增湿腔和去湿腔的通风集液器，增湿腔位于去湿腔的下方，增湿腔的上部设置有第一布液器，去湿腔的上部设置有第二布液器，第一、第二布液器均自上而下布散液滴，载气从增湿腔和去湿腔的底部上升，去湿腔的底部设置有淡水收集槽，淡水收集槽上设置有排水口，所述淡水收集槽内设置有冷凝盘管，所述多级海水淡化系统还包括用于泵送海水的泵二，所述泵二、冷凝盘管、换热器和第一布液器依次相连；所述气液分离系统包括气液冷却旋风分离器、泵三和风机，气液冷却旋风分离器的上部设置有进口和气体出口，气液冷却旋风分离器的下部设置有淡水出口，去湿腔与气液冷却旋风分离器的进口相连，气体出口与风机、增湿腔依次相连，经气液冷却旋风分离器分离出的淡水经淡水出口排出并经泵三泵入去湿腔；
所述通风集液器采用尖顶式设计，且其尖顶朝向所述去湿腔；
所述通风集液器上设置有百叶窗式通风孔；
所述风机与增湿腔之间设置有减压阀；
所述增湿腔和去湿腔采用一体化设置；
所述增湿腔内设置有填料一，去湿腔内设置有填料二；
所述填料一和填料二均采用网孔栅格填料。
2.根据权利要求1所述的一种基于改变载气湿度的多级海水淡化系统，其特征在于，所述热能产生装置为太阳能集热器。
3.根据权利要求1所述的一种基于改变载气湿度的多级海水淡化系统，其特征在于，所述排水口处设置有排水阀。
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