CN109867317A - 一种低温高效雾化引射海水淡化装置及其方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种低温高效雾化引射海水淡化装置及其方法，适用于海水淡化领域。该装置包括：低压蒸发室，太阳能加热装置，高效雾化装置，气液分离装置，蒸汽引射冷凝装置。其工艺流程为：加热海水经过高效雾化装置成雾状喷出，海水雾化之后，部分变为水蒸气，其他的是海水液滴，通过气液分离装置，对海水液滴进行隔离，然后水蒸气经过引射冷凝变成淡水供生活使用。本装置充分利用低品位热能，能耗低，利用可再生能源降低污染，而且装置制作成本低廉，产淡率和出盐率高，很适合大规模推广，极其有利于沿海地区居民日常生活和沿海中小型渔船使用。
Description
技术领域
本发明涉及海水淡化技术领域，特别是涉及一种低温高效雾化引射海水淡化的装置及其方法。
背景技术
我国淡水资源匮乏，只占世界人均水平的1/30，全国有近70％的城市用水得不到有效保障。近年来，随着水资源的匮乏和污染，浙江、福建和广东沿海地区等淡水的匮乏已经成为影响其经济持续发展的重要阻碍。
目前太阳能热压缩式机械蒸汽再压缩海水淡化装置基本都是由太阳能集热器、蒸汽喷射器、压缩机、加热室、蒸发器、热交换器等大量设备组成，结构复杂和占地面积大将限制这些工艺的使用。
工业上现有的海水淡化方法主要是蒸馏法和反渗透法两大类。蒸馏法主要被应用于特大型海水淡化处理，设备体积较大，装置费用较高，而且现有的组合装置同时需要使用电和热能，而且这类装置一般与发电厂相结合，不利于沿海居民生活推广和中小型沿海渔船应用。反渗透法目前的阻碍是膜的使用寿命短、换膜费用高，并且海水预处理要求高，反渗透膜、高压泵、能量回收装置需要定期更换，操作麻烦。
发明内容
针对上述海水淡化装置存在的问题，本发明提供了一种充分利用低品位热源，能耗低、体积小、处理能力大的低温高效雾化引射海水淡化装置及其方法，其装置包括：太阳能加热装置1；低压气化室2；浓盐液池3；海水原料池4；淡水收集箱5；蒸汽冷凝引射装置6；高效雾化喷头105；海水气化加热器S1；气液分离装置S2；强化雾化加热器S3。
其工艺流程为：预热的海水经过高效雾化喷头105成雾状喷出，海水雾化之后，部分变为水蒸气，其他的是海水液滴，通过气液分离装置S2，对海水液滴进行隔离，然后水蒸气经过引射冷凝变成淡水供生活使用。具体方案可通过以下技术手段来实现。
一种低温高效雾化引射海水淡化装置及其方法包括：
太阳能加热装置1，一路与低压气化室2连接，用来加热低压气化室2，一路与雾化器供水管106连接，用来预热海水，强化雾化效果。
低压气化室2，与其左端的浓盐水流经管道103相连通，以及设置在其上方的高效雾化喷头105。在其右侧包含气液分离装置S2和蒸汽引射冷凝装置6。气液分离装置S2与蒸汽引射冷凝装置6连接，使海水雾化之后部分变为水蒸气与其他的海水液滴分离，使水蒸气进入蒸汽引射冷凝装置6进行冷却，防止淡水被污染。
利用太阳能供热进行加热气化的低压气化室2，海水加热气化后，低压气化室2产生的浓盐水经浓盐水流经管道103流入浓盐液池3，然后经浓盐液池3排出。
高效雾化装置包括雾化泵108、雾化器供水管106、高效雾化喷头105，海水经过雾化器供水管106用强化雾化加热器S3预热，提高温度，在低压气化室2内加压气化加剧，雾化效果增强，同时产气量急剧增加，有效提高低压气化室2气化速度；海水雾化之后，部分变为水蒸气，其他的是海水液滴，通过气液分离装置S2，对海水液滴进行隔离，防止淡水被污染。
蒸汽引射冷凝装置6，所述蒸汽引射冷凝装置6一端通过进气管与低压气化室2连通，一端通过淡水流经管道114与淡水收集箱连通。水蒸汽通过引射喷头B1流入扩压室B6，然后被冷凝室B3的冷却循环海水冷凝成液体，经过淡水流经管道114流入淡水收集箱。并且蒸汽引射冷凝装置6和淡水收集室5之间通过水力泵115控制。
上述冷凝室B3与冷却循环海水流入管道111和冷却循环海水流出管道112相连通，冷海水从冷却循环海水流入管道流入111，从冷却循环海水流出管道流出112，起到对水蒸气冷凝的作用，而且原料充足，节省能源。
上述雾化泵108和水力泵115的供电、驱动选用风电装置110。
作为优选，低压气化室2和浓盐液池3存在高度差H1,浓盐液池3和海水原料池4存在一定高度差H2，并且H1>H2，利用海水的自重力负压形成低压气化室2。
作为优选，利用低温热源太阳能加热装置1对低压气化室2的海水进行加热，温度控制在20～80℃，能耗低，低温太阳能甚至不用加热，利用20℃海水本身热量气化。
作为优选，低压气化室中的海水气化加热器S1采用旋液式球形加热器。
作为优选，雾化泵108和水力泵115选用风电装置110进行发电驱动。
作为优选，蒸汽引射冷凝装置6包括喷头B1、吸入室B2、扩压室B6和冷凝室B3。
本发明提供的低温高效雾化引射海水淡化装置及其方法，包括多个结构：其中一部分是利用太阳能加热装置1用以蒸发海水并且加强雾化效果；一部分是风电装置110，用来给水力泵115和雾化泵108供电，为其提供动力；一部分是高效雾化装置，雾化泵108抽取海水流经雾化器供水管106预热，然后经过高效雾化喷头105喷射变成雾状小水滴；一部分是气液分离装置S2，使海水雾化之后部分变为水蒸气与其他的海水液滴分离，使水蒸气进入引射装置进行冷却，防止淡水被污染；另一部分是蒸汽引射冷凝装置6，将水蒸气冷却为液态水，最后淡水流入到淡水收集箱5，供生活使用。
本发明与现有技术相比，具有以下优点及有益效果：本低温高效引射海水淡化装置进行海水淡化时,利用海水自重负压真空处理法相对于能耗多，成本高的传统蒸馏法而言，能够充分利用低品位热能、操作简单易行，运行成本低廉，不需要较大投入资金，可以广泛推广。而且雾化过程中海水的浓缩率很高，可以更好的析出盐分。并且利用雾化器供水管106用太阳能预热，提高温度，在低压气化室2内加压气化加剧，雾化效果增强，同时产气量急剧增加，而且装置规模灵活，投资便宜，也可方便地利用低位热能。并且利用蒸汽引射冷凝装置6，操作简单，蒸汽回收率高，用冷海水来凝结水蒸气，降低能耗，成本非常低廉。有鉴于此，在上述所面临的问题上，本发明制作了一种低温高效雾化引射海水淡化装置。利用海水自重负力实现负压蒸馏，从而大大降低能耗，充分利用低品位热源。并且结合高效雾化技术，可以增大海水蒸发效率，并且增大出盐率。最后利用海水冷却系统冷却水汽引射装置，操作简单方便、原料广泛、能耗低。整体而言，本装置构造简单、投资较小、产淡效率和出盐效率高、适合缺淡海岛、沿海地区居民和靠海中小型渔船使用。
所以综上所述，本装置利用风电装置110驱动雾化泵108和水力泵115，太阳能用来加热提高气化温度，很好的利用了低品位热能，能耗低，提高能效，利用可再生资源降低能耗。而且利用高效喷雾技术和液体自重负压技术，装置成本低廉，产淡率和出盐率高，很适合大规模推广，极其有利于海岛、沿海地区居民日常生活和沿海中小型渔船使用。
附图说明
图1为本发明实施例提供的一种低温高效雾化引射海水淡化装置的结构示意图；
图2为本发明实施例中的蒸汽引射冷凝装置结构详图。
附图标记：
1：太阳能加热装置；2：低压气化室；3：浓盐液池；4：海水原料池；5：淡水收集箱；6：蒸汽引射冷凝装置；
S1：海水气化加热器；S2：气液分离装置；S3：强化雾化加热器；
B1：喷头；B2：吸入室；B3：冷凝室；B4；工作流体；B5:被引射蒸汽；B6：扩压室；
101～102：加热线路；103：浓盐水流经管道；104：浓盐水排出管道；105：高效雾化喷头；106：雾化器供水管；107：海水输入装置；108：雾化泵；109：水蒸汽引射管道；110：风电装置；111：冷却循环海水流入管道；112：冷却循环海水流出管道；113：水力输送管道；114：淡水流经管道；115：水力泵：116：淡水出料管道。
具体实施方式
为了使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合附图及实施案例对本发明作进一步说明。
如图1所示，本发明实施例提供了一种低温高效雾化引射海水淡化装置，包括：
利用液体自重力负压产生的低压气化室2，低压气化室2和浓盐液池3存在高度差H1,浓盐液池3和海水原料池4存在一定高度差H2，并且保证H1>H2。
低压气化室2产生的浓盐水经浓盐水流经管道103流入浓盐液池3，然后浓盐水经浓盐水排出管道104排出。
太阳能加热装置1对低压气化室2进行加热，使低压气化室2温度控制在20～80℃。并且太阳能加热装置1，一路与低压气化室2连接，用来加热低压气化室2，一路与雾化器供水管道106连接，用来预热雾化海水，强化雾化效果。海水气化加热器S1采用旋液式球形加热器。
与低压气化室2上方连接的高效雾化喷头105，海水原料池4中的海水通过雾化泵108抽取经过雾化器供水管106，海水通过雾化器供水管106被强化雾化加热器S3预热，提高温度，经过高效雾化喷头105进行喷射处理，使得在低压气化室内加压气化加剧，雾化效果增强，同时产气量急剧增加，有效提高气化室气化速度。要求利用内径为0.2～1.5mm的高效雾化喷头105，通过雾化泵108控制将进海水以200～300m/s的流速喷入蒸发室，海水被分散为粒径30～100μm的雾滴。
处在低压气化室2的气液分离装置S2与蒸汽引射冷凝装置6连接，使海水雾化之后部分变为水蒸气与其他的海水液滴分离，使水蒸气进入引射装置进行冷却，防止淡水被污染。
如图2所示，所述蒸汽引射冷凝装置6包括喷头B1、吸入室B2、扩压室B6和冷凝室B3。被引射蒸气B5通过喷头B1进入吸入室B2，然后和工作流体B4进入扩压室B6，然后被冷凝室B3的冷却循环海水冷凝成液体经淡水流经管道114流入淡水收集箱5。
上述冷凝室B3，一端与冷却循环海水流入管道111连通，一端与冷却循环海水流出管道112连通。冷海水从冷却循环海水流入管道111流入，从冷却循环海水流出管道112流出，起到对水蒸气冷凝的作用。水蒸汽通过引射喷头B1流入扩压室B6，然后被冷凝室B3的冷却循环海水冷凝成液体，经过淡水流经管道流入淡水收集箱5。并且蒸汽引射冷凝装置6和淡水收集室5之间通过水力泵115控制。
淡水收集箱5中的淡水通过淡水出料管道116流出。
雾化泵108和水力泵115连接风电装置110，风电装置为其供能、驱动。
对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。
此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。
Claims (9)
1.一种低温高效雾化引射海水淡化装置及其方法，其特征在于，该装置利用低温高效雾化引射冷凝方法对海水进行淡化，其装置包括：太阳能加热装置1；低压气化室2；浓盐液池3；海水原料池4；淡水收集箱5；蒸汽冷凝引射装置6；高效雾化喷头105；海水气化加热器S1；气液分离装置S2；强化雾化加热器S3。
2.根据权利要求1所述的一种低温高效雾化引射海水淡化装置及其方法，其特征在于：其工艺流程为：加热海水经过高效雾化喷头105成雾状喷出，海水雾化之后，部分变为水蒸气，其他的是海水液滴，通过气液分离装置S2，对海水液滴进行隔离，然后水蒸气经过引射冷凝变成淡水供生活使用。
3.根据权利要求1所述的一种低温高效雾化引射海水淡化装置及其方法，其特征在于：高效雾化装置的海水通过雾化泵108控制，蒸汽引射冷凝装置6与淡水收集箱5之间通过水力泵115控制，雾化泵108和水力泵115通过风电装置110驱动。
4.根据权利要求1所述的一种低温高效雾化引射海水淡化装置及其方法，其特征在于：利用雾化泵108抽取海水经过雾化器供水管106用强化雾化加热器S3预热，然后通过高效雾化喷头105将海水成雾状喷入低压气化室2内，在低压气化室2内加压气化加剧，雾化效果增强，同时产气量急剧增加，有效提高低压气化室2气化速度。
5.根据权利要求1所述的一种低温高效雾化引射海水淡化装置及其方法，其特征在于：低压气化室2和浓盐液池3存在高度差H1，浓盐液池3和海水原料池4存在一定高度差H2，并且H1>H2，利用海水的自重力负压形成低压气化室2。
6.根据权利要求1所述的一种低温高效雾化引射海水淡化装置及其方法，其特征在于：利用太阳能加热装置1对低压气化室2的海水进行加热，温度通过海水气化加热器S1控制在20～80℃，能耗低，低温太阳能甚至不用加热，利用20℃海水本身热量气化。
7.根据权利要求1所述的一种低温高效雾化引射海水淡化装置及其方法，其特征在于：低压气化室2中海水加热器S1采用旋液式球形加热器，能有效地减少换热器结垢产生，并且旋液式球形加热器具有传热面积大、效果好，结构简单的特点。
8.根据权利要求1所述的一种低温高效雾化引射海水淡化装置及其方法，其特征在于：在海水雾化之后，部分变为水蒸气，其他的是海水液滴，气液分离装置S2对海水液滴进行分离，防止污染淡水。
9.根据权利要求1所述的一种低温高效雾化引射海水淡化装置及其方法，其特征在于：蒸汽引射冷凝装置6包括喷头B1、吸入室B2、扩压B6室和冷凝室B3。
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