CN112919660A - 鼓气式舰船冷却海水淡化系统及方法 - Google Patents
鼓气式舰船冷却海水淡化系统及方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN112919660A CN112919660A CN202110101885.4A CN202110101885A CN112919660A CN 112919660 A CN112919660 A CN 112919660A CN 202110101885 A CN202110101885 A CN 202110101885A CN 112919660 A CN112919660 A CN 112919660A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- seawater
- air
- cooling
- desalinated
- water
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
- 239000013535 sea water Substances 0.000 title claims abstract description 240
- 238000001816 cooling Methods 0.000 title claims abstract description 83
- 238000007664 blowing Methods 0.000 title claims abstract description 58
- 238000010612 desalination reaction Methods 0.000 title claims abstract description 43
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 17
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Chemical compound O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 74
- 238000004821 distillation Methods 0.000 claims abstract description 47
- 239000013505 freshwater Substances 0.000 claims abstract description 42
- 238000001914 filtration Methods 0.000 claims abstract description 26
- 238000009833 condensation Methods 0.000 claims abstract description 15
- 230000005494 condensation Effects 0.000 claims abstract description 15
- 239000000498 cooling water Substances 0.000 claims abstract description 15
- 238000000926 separation method Methods 0.000 claims abstract description 13
- 238000005292 vacuum distillation Methods 0.000 claims abstract description 10
- 238000002207 thermal evaporation Methods 0.000 claims abstract description 8
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 claims abstract description 6
- 239000012528 membrane Substances 0.000 claims description 45
- 239000007788 liquid Substances 0.000 claims description 17
- 230000002209 hydrophobic effect Effects 0.000 claims description 14
- 230000001105 regulatory effect Effects 0.000 claims description 13
- 238000010992 reflux Methods 0.000 claims description 8
- 238000000108 ultra-filtration Methods 0.000 claims description 8
- 238000007599 discharging Methods 0.000 claims description 2
- 238000005086 pumping Methods 0.000 abstract 1
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 24
- 239000002918 waste heat Substances 0.000 description 11
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 9
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 7
- 238000005265 energy consumption Methods 0.000 description 6
- 230000004907 flux Effects 0.000 description 6
- 238000009826 distribution Methods 0.000 description 4
- 239000000446 fuel Substances 0.000 description 3
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 2
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 2
- 238000001704 evaporation Methods 0.000 description 2
- 230000008020 evaporation Effects 0.000 description 2
- 239000000463 material Substances 0.000 description 2
- 238000013178 mathematical model Methods 0.000 description 2
- 238000012544 monitoring process Methods 0.000 description 2
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 2
- 230000000149 penetrating effect Effects 0.000 description 2
- 238000011084 recovery Methods 0.000 description 2
- 238000004064 recycling Methods 0.000 description 2
- 230000009467 reduction Effects 0.000 description 2
- 238000011160 research Methods 0.000 description 2
- 108090000862 Ion Channels Proteins 0.000 description 1
- 102000004310 Ion Channels Human genes 0.000 description 1
- 230000009471 action Effects 0.000 description 1
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 description 1
- 239000012267 brine Substances 0.000 description 1
- 238000004364 calculation method Methods 0.000 description 1
- 238000004891 communication Methods 0.000 description 1
- 239000002131 composite material Substances 0.000 description 1
- 239000013078 crystal Substances 0.000 description 1
- 230000007123 defense Effects 0.000 description 1
- 238000013461 design Methods 0.000 description 1
- 238000005485 electric heating Methods 0.000 description 1
- 239000003792 electrolyte Substances 0.000 description 1
- 238000004134 energy conservation Methods 0.000 description 1
- 230000017525 heat dissipation Effects 0.000 description 1
- 230000008676 import Effects 0.000 description 1
- 239000012535 impurity Substances 0.000 description 1
- 239000002086 nanomaterial Substances 0.000 description 1
- 239000003208 petroleum Substances 0.000 description 1
- 230000010287 polarization Effects 0.000 description 1
- 239000011148 porous material Substances 0.000 description 1
- 238000007781 pre-processing Methods 0.000 description 1
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 description 1
- 230000037452 priming Effects 0.000 description 1
- 230000001737 promoting effect Effects 0.000 description 1
- 150000003839 salts Chemical class 0.000 description 1
- HPALAKNZSZLMCH-UHFFFAOYSA-M sodium;chloride;hydrate Chemical compound O.[Na+].[Cl-] HPALAKNZSZLMCH-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 1
- 238000005507 spraying Methods 0.000 description 1
- 230000005514 two-phase flow Effects 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F1/00—Treatment of water, waste water, or sewage
- C02F1/001—Processes for the treatment of water whereby the filtration technique is of importance
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B63—SHIPS OR OTHER WATERBORNE VESSELS; RELATED EQUIPMENT
- B63J—AUXILIARIES ON VESSELS
- B63J1/00—Arrangements of installations for producing fresh water, e.g. by evaporation and condensation of sea water
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F1/00—Treatment of water, waste water, or sewage
- C02F1/02—Treatment of water, waste water, or sewage by heating
- C02F1/04—Treatment of water, waste water, or sewage by heating by distillation or evaporation
- C02F1/16—Treatment of water, waste water, or sewage by heating by distillation or evaporation using waste heat from other processes
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F2103/00—Nature of the water, waste water, sewage or sludge to be treated
- C02F2103/08—Seawater, e.g. for desalination
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F2201/00—Apparatus for treatment of water, waste water or sewage
- C02F2201/001—Build in apparatus for autonomous on board water supply and wastewater treatment (e.g. for aircrafts, cruiseships, oil drilling platforms, railway trains, space stations)
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02A—TECHNOLOGIES FOR ADAPTATION TO CLIMATE CHANGE
- Y02A20/00—Water conservation; Efficient water supply; Efficient water use
- Y02A20/124—Water desalination
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Environmental & Geological Engineering (AREA)
- Water Supply & Treatment (AREA)
- Hydrology & Water Resources (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Combustion & Propulsion (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Ocean & Marine Engineering (AREA)
- Separation Using Semi-Permeable Membranes (AREA)
- Vaporization, Distillation, Condensation, Sublimation, And Cold Traps (AREA)
- Heat Treatment Of Water, Waste Water Or Sewage (AREA)
Abstract
本发明提供了一种鼓气式舰船冷却海水淡化系统及方法。该系统包括：过滤部、加热器、增压输送部、压缩空气引入部、蒸馏分离器、冷凝器以及抽真空器，其中，过滤部与冷却系统的冷却水出口相连接，用于对换热后的冷却海水进行过滤预处理得到过滤冷却海水，加热器对过滤冷却海水进行加热得到待淡化海水，增压输送部对待淡化海水进行增压并按照预设海水流量输送，压缩空气引入部与压缩空气生成器相连接，用于按照预设气体流量将压缩空气引入至增压后的待淡化海水中以进行鼓气，蒸馏分离器对增压并鼓气后的待淡化海水进行真空蒸馏分离处理得到浓海水和水蒸汽，冷凝器对水蒸汽进行真空冷凝处理得到淡水，抽真空器用于对蒸汽腔和蒸汽凝结腔分别抽真空。
Description
技术领域
本发明属于海水淡化技术领域，具体涉及一种鼓气式舰船冷却海水淡化系统及方法。
背景技术
舰船是海上国防力量的重要装备，其动力装置能源消耗量巨大，但自持力延长和燃料运量有限之间的矛盾日渐突出，在执行长远航任务激增和石油燃料逐渐减少的背景下，进行舰船余热回收利用，提高燃料利用率迫在眉睫。大量柴油主机热平衡分析表明：船舶柴油机有效利用热能仅占45-50％，被热水带走损失能量超过20％。冷却水余热温度较高，回收价值高，而其他余热如柴油机机体、空气冷却器等设备的散热，能量品位较低，回收难度大。因此，高效回收利用冷却水余热成为船舶余热利用技术的关键突破点。
冷却系统是保证舰船动力装置安全可靠运行的重要系统之一，通常舰船动力装置的高温部分采用淡水冷却,然后冷却淡水再由海水冷却,而低温部分直接采用海水冷却。舰船柴油机缸套冷却淡水温度达到70～90℃，但冷却海水温度仅40～50℃，同样属于低品位热源，回收难度大，直接排放导致大量柴油机热能损失。探索舰船冷却水余热利用途径对促进舰船节能减排具有重要意义。
利用对舰船动力装置进行冷却换热的冷却海水进行海水淡化，减少海水淡化装置的能源消耗，能够有效提高舰船能量使用效率和远海自持力。国内外学者对舰船冷却水余热海水淡化技术展开了一些研究。Hung等提出用废热将海水加热到饱和温度，然后通过节流降压的方法生产淡水，建立多效海水蒸发数学模型，计算关键操作参数对海水产量的影响。刘干武等建立用船舶主机缸套冷却水驱动的单效真空蒸馏海水淡化系统理论模型，计算分析冷却水温度、流量、蒸发压力及海水温度对产水量的影响规律。曹石等根据船舶柴油机能量梯级回收利用原则，设计以水/水蒸汽为单一热媒的淡水-空调复合功能系统，兼具供热/制冷、制取淡水等诸多作用。然而，这些研究仅通过数学模型进行理论计算，至今未见对舰船冷却海水进行淡化处理得到可直接饮用的淡水的海水淡化系统及方法。
发明内容
本发明是为了解决上述技术问题而进行的，目的在于提供一种鼓气式舰船冷却海水淡化系统及方法，能够对舰船的冷却系统排出的换热后的冷却海水进行淡化处理得到可直接饮用的淡水，充分利用冷却海水中的低品位余热，运行能耗低，而且结构简单，产水通量大，所得淡水的水质更纯净。
为实现上述目的，本发明采用了如下技术方案：
<方案一>
本发明提供了一种鼓气式舰船冷却海水淡化系统，与舰船的冷却系统和压缩空气生成器分别相连接，用于对冷却系统排出的换热后的冷却海水进行淡化处理得到可直接饮用的淡水，具有这样的特征，包括：过滤部、加热器、增压输送部、压缩空气引入部、蒸馏分离器、冷凝器以及抽真空器，其中，过滤部与冷却系统的冷却水出口相连接，用于对换热后的冷却海水进行过滤预处理得到过滤冷却海水，加热器接受过滤冷却海水，并对该过滤冷却海水进行加热得到预设水温的海水作为待淡化海水，增压输送部对待淡化海水进行增压并按照预设海水流量输送，压缩空气引入部与压缩空气生成器相连接，用于按照预设气体流量将该压缩空气生成器生成的压缩空气引入至增压后的待淡化海水中以对该待淡化海水进行鼓气处理，蒸馏分离器接受增压并鼓气后的待淡化海水，并对该待淡化海水进行真空蒸馏分离处理得到浓海水和水蒸汽，冷凝器接受水蒸汽，并对该水蒸汽进行真空冷凝处理得到淡水，抽真空器与蒸馏分离器的蒸汽腔和冷凝器的蒸汽凝结腔分别相连通，用于对蒸汽腔和蒸汽凝结腔分别抽真空。
在本发明提供的鼓气式舰船冷却海水淡化系统中，还可以具有这样的特征：还包括：浓海水回流部，用于将浓海水回流至加热器内，其中，浓海水回流部包含回流管以及设置在该回流管上的回流阀，回流管的两个端部分别与蒸馏分离器的海水回流出口和加热器的海水回流进口相连接。
在本发明提供的鼓气式舰船冷却海水淡化系统中，还可以具有这样的特征：其中，预设水温为60-80℃，预设海水流量为35-40L/min，预设气体流量为20-40L/min，蒸汽腔和蒸汽凝结腔内的真空度均为0.08-0.09Mpa。
在本发明提供的鼓气式舰船冷却海水淡化系统中，还可以具有这样的特征：其中，过滤部包含相互连接的介质过滤器和超滤过滤器，介质过滤器的进水口用于与冷却水出口相连接，超滤过滤器的出水口与加热器的进水口相连接。
在本发明提供的鼓气式舰船冷却海水淡化系统中，还可以具有这样的特征：其中，加热器为恒温加热器。
在本发明提供的鼓气式舰船冷却海水淡化系统中，还可以具有这样的特征：其中，增压输送部包含增压输送管以及依次设置在该增压输送管上的增压输送泵、液体调节阀和液体流量计，增压输送管的两个端部分别与加热器的出水口和蒸馏分离器的海水进口相连接。
在本发明提供的鼓气式舰船冷却海水淡化系统中，还可以具有这样的特征：其中，压缩空气引入部包含引气管以及依次设置在该引气管上的气体调节阀和气体流量计，引气管的一个端部用于与压缩空气生成器的出气口相连接，另一个端部与增压输送管位于液体流量计和蒸馏分离器之间的部分相连通。
在本发明提供的鼓气式舰船冷却海水淡化系统中，还可以具有这样的特征：其中，蒸馏分离器包含膜蒸馏组件，该膜蒸馏组件含有多个膜支撑管，每个膜支撑管具有管本体以及包裹在该管本体的外表面的微孔疏水膜，该微孔疏水膜为NACE膜。
在本发明提供的鼓气式舰船冷却海水淡化系统中，还可以具有这样的特征：其中，冷凝器具有冷凝器壳体以及设置在该冷凝器壳体内的换热管，换热管的一个端部用于接受舰船外的作为冷凝液的原海水，另一个端部用作冷凝液出口排放换热后的冷凝液。
<方案二>
本发明还提供了一种鼓气式舰船冷却海水淡化方法，用于对舰船的冷却系统排出的换热后的冷却海水进行淡化处理得到可直接饮用的淡水，具有这样的特征，包括以下步骤：
对换热后的冷却海水进行过滤预处理得到过滤冷却海水；
对过滤冷却海水进行加热得到预设水温的海水作为待淡化海水；
对待淡化海水进行增压并按照预设海水流量输送；与此同时，按照预设气体流量将舰船的压缩空气生成器生成的压缩空气引入至增压后的待淡化海水以对该待淡化海水进行鼓气处理；
对增压并鼓气后的待淡化海水进行真空蒸馏分离处理得到浓海水和水蒸汽；
对水蒸汽进行真空冷凝处理得到淡水。
发明的作用与效果
根据本发明所涉及的鼓气式舰船冷却海水淡化系统及方法，因为过滤部与冷却系统的冷却水出口相连接，能够对换热后的冷却海水进行过滤预处理得到过滤冷却海水，加热器能够过滤冷却海水进行加热得到预设水温的海水作为待淡化海水，增压输送部对待淡化海水进行增压并按照预设海水流量输送，压缩空气引入部与压缩空气生成器相连接，能够按照预设气体流量将该压缩空气生成器生成的压缩空气引入至增压后的待淡化海水中以进行鼓气，蒸馏分离器能够对增压并鼓气后的待淡化海水进行真空蒸馏分离处理得到浓海水和水蒸汽，冷凝器能够水蒸汽进行真空冷凝处理得到淡水，所以，本发明能够对舰船的冷却系统排出的换热后的冷却海水进行淡化处理得到可直接饮用的淡水，充分利用冷却海水中的低品位余热，运行能耗低；而且结构简单，产水通量大，所获得的淡水的水质更纯净。
附图说明
图1是本发明的实施例中鼓气式舰船冷却海水淡化系统的结构原理图。
具体实施方式
以下将结合附图对本发明的构思、具体结构及产生的技术效果作进一步说明，以充分地了解本发明的鼓气式舰船冷却海水淡化系统及方法的目的、特征和效果。
<实施例>
图1是本发明的实施例中鼓气式舰船冷却海水淡化系统的结构原理图。
如图1所示，在本实施例中，鼓气式舰船冷却海水淡化系统100被安装在舰船上并且与舰船的冷却系统和压缩空气生成器分别相连接，用于对冷却系统排出的换热后的冷却海水进行淡化处理得到可直接饮用的淡水。该鼓气式舰船冷却海水淡化系统100包括海水引入部10、过滤部20、加热器30、增压输送部40、压缩空气引入部50、蒸馏分离器60、冷凝器70、抽真空器80以及浓海水回流部90。
如图1所示，海水引入部10用于将冷却系统排出的换热后的冷却海水加压送入过滤部20内，包含引水管11和引水泵12。
引水管11的一个端部与冷却系统的冷却水出口200相连接，另一个端部与过滤部20中的介质过滤器21的进水口相连接。
引水泵12设置在引水管11上，用于对换热后的冷却海水进行加压并输送。
如图1所示，过滤部20用于对换热后的冷却海水进行过滤预处理得到过滤冷却海水，包含相互连接的介质过滤器21和超滤过滤器22。
介质过滤器21作为一级过滤器，用于去除海水中的大颗粒杂质。介质过滤器21的进水口与引水管11的另一个端部相连接且连通，从而接受从冷却水出口200排出的换热后的冷却海水。
超滤过滤器22作为二级过滤器，用于去除海水中的微小悬浮物颗粒。超滤过滤器22的进水口通过输水管与介质过滤器21的出水口相连接。
如图1所示，加热器30为电加热管加热式的恒温加热器，用于接受过滤部20得到的过滤冷却海水，并对该过滤冷却海水进行加热得到满足蒸馏分离要求的预设水温的海水作为待淡化海水。在本实施例中，预设水温为60-80℃。
加热器30的顶部设有进水口和海水回流进口。加热器30侧壁的下部设有出水口，该出水口处设有温度计31，用于实时监测待淡化海水的温度。
如图1所示，增压输送部40用于对待淡化海水进行增压并按照预设海水流量输送给蒸馏分离器60，从而有效增大水蒸汽透过微孔疏水膜的驱动力，提高系统的产水效率；本实施例中，预设海水流量为35-40L/min。该增压输送部40包含增压输送管41、增压输送泵42、液体调节阀43以及液体流量计44，增压输送泵42、液体调节阀43以及液体流量计44依次设置在增压输送管41上。
增压输送管41的两个端部分别与加热器30的出水口和蒸馏分离器60的海水进口相连接。
增压输送泵42用于对待淡化海水进行增压并输送。
液体调节阀43用于调节增压输送管41内的海水流量使其达到预设海水流量。
液体流量计44用于实时监测增压输送管41内的海水流量。
如图1所示，压缩空气引入部50与舰船的压缩空气生成器相连接，用于按照预设气体流量将该压缩空气生成器生成的压缩空气引入至增压后的待淡化海水中以对该待淡化海水进行鼓气处理，通过气水两相流减少微孔疏水膜的极化现象，提高微孔疏水膜产水通量；本实施例中，预设气体流量为20-40L/min。该压缩空气引入部50包含引气管51、气体调节阀52以及气体流量计53，气体调节阀52和气体流量计53依次设置在引气管51上。
引气管51的一个端部与压缩空气生成器的出气口300相连接，另一个端部与增压输送管41的位于液体流量计44和蒸馏分离器60的海水进口之间的部分相连接且连通。
气体调节阀52用于调节引气管51内的气体流量使其达到预设气体流量。
气体流量计53用于实时检测引气管51内的气体流量。
在本实施例中，压缩空气引入部50采用连续鼓气方式对增压后的待淡化海水进行鼓气。
如图1所示，蒸馏分离器60用于接受增压并鼓气后的待淡化海水，并对该待淡化海水进行真空蒸馏分离处理得到浓海水和水蒸汽。该蒸馏分离器60包含蒸馏器壳体61、膜蒸馏组件62以及布水板(图中未示出)。
蒸馏器壳体61的底部设有海水进口，该海水进口与增压输送管41的一个端部相连接。蒸馏器壳体61的顶部设有蒸汽出口，侧壁的上部设有海水回流出口。
膜蒸馏组件62设置在蒸馏器壳体61内，具有安装板621和多个膜支撑管622。
安装板621的周缘与蒸馏器壳体61的侧壁密封连接且位于海水回流出口的上方，从而将蒸馏器壳体61的内部空间分隔成呈下上布置的布水腔601和蒸汽腔602。
多个膜支撑管622间隔布置在安装板621的下表面且向下延伸，所有膜支撑管622的上端口均与蒸汽腔602相连通。
每个膜支撑管622具有管本体以及包裹在该管本体的外表面的微孔疏水膜。
管主体为管壁上具有多个通孔的圆管。
微孔疏水膜采用纳米结构高电荷密度电解质膜(Nano-structure High ChargeDensity Electrolyte膜，简称NACE膜)，进入布水腔601的待淡化海水在NACE膜的表面进行水汽分离，水蒸汽透过NACE膜进入管主体内并汇集至蒸汽腔602内。在本实施例中，NACE膜的厚度为12mm，平均孔径为0.15μm，孔隙率为79％，接触角为150.1°。
布水板固定设置在蒸馏壳体61内且位于膜蒸馏组件62的下方，并且与海水进口相连通，用于将待淡化海水均匀喷洒到膜蒸馏组件62上。
如图1所示，冷凝器70用于接受水蒸汽，并对该水蒸汽进行真空冷凝处理得到可直接饮用的淡水。该冷凝器70包含冷凝器壳体71和换热管72。
冷凝器壳体71的顶部设有蒸汽进口，该蒸汽进口通过蒸汽管与蒸馏分离器60的蒸汽出口相连接且连通。冷凝器壳体71的底部设有淡水出口，该淡水出口通过淡水管与舰船淡水舱400相连接，该淡水管上设有淡水排放阀711。冷凝器壳体71侧壁的上部设有通气口，该通气口处设有通气阀712。
换热管72为螺旋管，该螺旋管固定设置在冷凝器壳体71内的中上部，从而使得换热管72和冷凝器壳体71的中上部之间的空间形成冷凝器70的蒸汽凝结腔701，冷凝器壳体71的下部空间形成淡水收集腔702。从蒸汽进口进入蒸汽凝结腔701内的水蒸汽在换热管72的外表面及附近区域凝结成水滴落下，并汇集至淡水收集腔702内。
换热管72的下端部伸出冷凝器壳体71的外部而形成冷凝液进口721，上端部伸出冷凝器壳体71的外部而形成冷凝液出口722。在本实施例中，采用舰船外的原海水作为冷凝器70的冷凝液，即冷凝液进口721接受舰船外的原海水。
如图1所示，抽真空器80通过耐压管与冷凝器70的蒸汽凝结腔701相连通，进而通过蒸汽管与蒸馏分离器60的蒸馏腔602相连通，从而能够对蒸汽凝结腔701和蒸汽腔602分别抽真空。耐压管上设有真空表81，用于实时监测蒸汽腔602和蒸汽凝结腔701内的真空度。在本实施例中，蒸汽腔602和蒸汽凝结腔701内的真空度均为0.08-0.09Mpa。
如图1所示，浓海水回流部90用于将蒸馏分离器60得到的浓海水回流至加热器30内，包含回流管91和回流阀92。
回流管91的两个端部分别与蒸馏分离器60的海水回流出口和加热器30的海水回流进口相连接且连通。
回流阀92设置在回流管91上。
在本实施例中，回流管91的位于回流阀92和蒸馏分离器60之间的部分上还设有海水排放阀93。
在本实施例中，采用鼓气式舰船冷却海水淡化系统100对舰船的冷却系统排出的换热后的冷却海水进行淡化处理的海水淡化方法，包括以下步骤：
步骤S1，开启引水泵12，将冷却系统排出的换热后的冷却海水加压送入过滤部20。
步骤S2，过滤部20对换热后的冷却海水进行过滤预处理得到过滤冷却海水。
步骤S3，加热器30对过滤冷却海水进行加热得到预设水温的海水作为待淡化海水。
步骤S4，增压输送部40对待淡化海水进行增压并按照预设海水流量输送；与此同时，压缩空气引入部50按照预设气体流量将舰船的压缩空气生成器生成的压缩空气引入至增压后的待淡化海水以对该待淡化海水进行鼓气处理。
步骤S5，蒸馏分离器60对增压并鼓气后的待淡化海水进行真空蒸馏分离处理得到浓海水和水蒸汽。
步骤S6，冷凝器70对水蒸汽进行真空冷凝处理得到淡水，淡水汇集至淡水收集腔702内；与此同时，打开回流阀92，浓海水通过回流管91回流至加热器30内。
步骤S7，依次打开通气阀712和淡水排放阀711，淡水收集腔702内的淡水自动排放至舰船淡水舱400内。
实施例的作用与效果
根据本实施例所涉及的鼓气式舰船冷却海水淡化系统及方法，因为过滤部与冷却系统的冷却水出口相连接，能够对换热后的冷却海水进行过滤预处理得到过滤冷却海水，加热器能够过滤冷却海水进行加热得到预设水温的海水作为待淡化海水，增压输送部对待淡化海水进行增压并按照预设海水流量输送，压缩空气引入部与压缩空气生成器相连接，能够按照预设气体流量将该压缩空气生成器生成的压缩空气引入至增压后的待淡化海水中以进行鼓气，蒸馏分离器能够对增压并鼓气后的待淡化海水进行真空蒸馏分离处理得到浓海水和水蒸汽，冷凝器能够水蒸汽进行真空冷凝处理得到淡水，所以，本实施例能够对舰船的冷却系统排出的换热后的冷却海水进行淡化处理得到可直接饮用的淡水，充分利用冷却海水中的低品位余热，运行能耗低；而且结构简单，产水通量大，所获得的淡水的水质更纯净。
另外，因为具有浓海水回流部，能够将浓海水回流至加热器内以对浓盐水再次进行加温和蒸馏处理，进一步提高淡水生产率。
此外，因为预设水温为60-80℃，预设海水流量为35-40L/min，预设气体流量为20-40L/min，蒸汽腔和蒸汽凝结腔内的真空度均为0.08-0.09Mpa，使得整个系统处于较佳的运行状态，既节约能源，又能确保蒸馏分离和冷凝的顺利进行，从而提高淡水的生产率和水质。
另外，因为过滤部具有相互连接的介质过滤器和超滤过滤器，能够截留海水中的胶体悬浮物和大分子有机物，有效减缓蒸馏分离器中的微孔疏水膜的污染。
此外，因为加热器采用恒温加热器，能够将冷却海水二次升温至适宜的温度，有效控制冷却海水二次升温的能耗，节约能源。
另外，因为增压输送部具有增压输送管以及依次设置在该增压输送管上的增压输送泵、液体调节阀和液体流量计，增压输送管的两个端部分别与加热器的出水口和蒸馏分离器的海水进口相连接，结构简单，操作方便；而且，市场上容易采购，进一步降低制造成本。
此外，因为压缩空气引入部包含引气管以及依次设置在该引气管上的气体调节阀和气体流量计，引气管的一个端部用于与压缩空气生成器的出气口相连接，另一个端部与增压输送管的位于液体流量计和蒸馏分离器之间的部分相连通，结构简单，操作方便；而且，市场上容易采购，进一步降低制造成本。
另外，因为蒸馏分离器包含膜蒸馏组件，该膜蒸馏组件含有多个膜支撑管，每个膜支撑管具有管本体以及包裹在该管本体的外表面的微孔疏水膜，该微孔疏水膜为NACE膜，具有良好的分离效果；而且，结构简单，市场上容易采购，进一步降低制造成本。
此外，因为冷凝器具有冷凝器壳体以及设置在该冷凝器壳体内的换热管，换热管的一个端部能够接受舰船外的作为冷凝液的原海水，另一个端部用作冷凝液出口排放换热后的冷凝液，充分利用舰船外的原海水，节约能源。
另外，因为抽真空器与冷凝器的蒸汽凝结器相连通，进而与蒸馏分离器的蒸馏腔相连接，有效地增大微孔疏水膜两侧蒸汽压差，提高蒸汽透过微孔疏水膜的驱动力，从而提高淡水生产效率。
此外，因为具有海水引入部，能够将换热后的冷却海水加压送入过滤部，能够增大海水在过滤器中过滤介质两侧的压差，进一步提高海水的过滤效果。
上述实施方式为本发明的优选案例，并不用来限制本发明的保护范围。
例如，在上述实施方式中，采用连续鼓气方式对增压后的待淡化海水进行鼓气处理。但是，在本发明中，也可以采用间歇鼓气方式对增压后的待淡化海水鼓气，鼓气开/关时间采用1min/1min、1min/2min以及1min/3min等等。与连续鼓气方式相比，间歇鼓气状态下的膜通量比连续鼓气状态下的高，这是因为连续鼓气时，空气大量进入占用了膜通道的空间，使得产量降低。而且，随着鼓气间隔时间的增加，膜通量逐渐增大，这是因为随着鼓气间隔时间的增加，单位时间内通过的海水量增大，鼓气形成的气液两相既能不阻碍海水与膜接触，又能冲刷带走膜表面沉积的盐分晶体，使得膜效率提高。
Claims (10)
1.一种鼓气式舰船冷却海水淡化系统，与舰船的冷却系统和压缩空气生成器分别相连接，用于对所述冷却系统排出的换热后的冷却海水进行淡化处理得到可直接饮用的淡水，其特征在于，包括：
过滤部、加热器、增压输送部、压缩空气引入部、蒸馏分离器、冷凝器以及抽真空器，
其中，所述过滤部与所述冷却系统的冷却水出口相连接，用于对所述换热后的冷却海水进行过滤预处理得到过滤冷却海水，
所述加热器接受所述过滤冷却海水，并对该过滤冷却海水进行加热得到预设水温的海水作为待淡化海水，
所述增压输送部对所述待淡化海水进行增压并按照预设海水流量输送，
所述压缩空气引入部与所述压缩空气生成器相连接，用于按照预设气体流量将该压缩空气生成器生成的压缩空气引入至增压后的待淡化海水中以对该待淡化海水进行鼓气处理，
所述蒸馏分离器接受增压并鼓气后的待淡化海水，并对该待淡化海水进行真空蒸馏分离处理得到浓海水和水蒸汽，
所述冷凝器接受所述水蒸汽，并对该水蒸汽进行真空冷凝处理得到所述淡水，
所述抽真空器与所述蒸馏分离器的蒸汽腔和所述冷凝器的蒸汽凝结腔分别相连通，用于对所述蒸汽腔和所述蒸汽凝结腔分别抽真空。
2.根据权利要求1所述的鼓气式舰船冷却海水淡化系统，其特征在于，还包括：
浓海水回流部，用于将所述浓海水回流至所述加热器内，
其中，所述浓海水回流部包含回流管以及设置在该回流管上的回流阀，
所述回流管的两个端部分别与所述蒸馏分离器的海水回流出口和所述加热器的海水回流进口相连接。
3.根据权利要求1所述的鼓气式舰船冷却海水淡化系统，其特征在于：
其中，所述预设水温为60-80℃，
所述预设海水流量为35-40L/min，
所述预设气体流量为20-40L/min，
所述蒸汽腔和所述蒸汽凝结腔内的真空度均为0.08-0.09Mpa。
4.根据权利要求1所述的鼓气式舰船冷却海水淡化系统，其特征在于：
其中，所述过滤部包含相互连接的介质过滤器和超滤过滤器，
所述介质过滤器的进水口用于与所述冷却水出口相连接，
所述超滤过滤器的出水口与所述加热器的进水口相连接。
5.根据权利要求1所述的鼓气式舰船冷却海水淡化系统，其特征在于：
其中，所述加热器为恒温加热器。
6.根据权利要求1所述的鼓气式舰船冷却海水淡化系统，其特征在于：
其中，所述增压输送部包含增压输送管以及依次设置在该增压输送管上的增压输送泵、液体调节阀和液体流量计，
所述增压输送管的两个端部分别与所述加热器的出水口和所述蒸馏分离器的海水进口相连接。
7.根据权利要求6所述的鼓气式舰船冷却海水淡化系统，其特征在于：
其中，所述压缩空气引入部包含引气管以及依次设置在该引气管上的气体调节阀和气体流量计，
所述引气管的一个端部用于与所述压缩空气生成器的出气口相连接，另一个端部与所述增压输送管的位于所述液体流量计和所述蒸馏分离器之间的部分相连通。
8.根据权利要求1所述的鼓气式舰船冷却海水淡化系统，其特征在于：
其中，所述蒸馏分离器包含膜蒸馏组件，该膜蒸馏组件含有多个膜支撑管，
每个所述膜支撑管具有管本体以及包裹在该管本体的外表面的微孔疏水膜，该微孔疏水膜为NACE膜。
9.根据权利要求1所述的鼓气式舰船冷却海水淡化系统，其特征在于：
其中，所述冷凝器具有冷凝器壳体以及设置在该冷凝器壳体内的换热管，
所述换热管的一个端部用于接受舰船外的作为冷凝液的原海水，另一个端部用作冷凝液出口排放换热后的冷凝液。
10.一种鼓气式舰船冷却海水淡化方法，用于对舰船的冷却系统排出的换热后的冷却海水进行淡化处理得到可直接饮用的淡水，其特征在于，包括以下步骤：
对所述换热后的冷却海水进行过滤预处理得到过滤冷却海水；
对所述过滤冷却海水进行加热得到预设水温的海水作为待淡化海水；
对所述待淡化海水进行增压并按照预设海水流量输送；与此同时，按照预设气体流量将舰船的压缩空气生成器生成的压缩空气引入至增压后的待淡化海水以对该待淡化海水进行鼓气处理；
对增压并鼓气后的待淡化海水进行真空蒸馏分离处理得到浓海水和水蒸汽；
对所述水蒸汽进行真空冷凝处理得到所述淡水。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202110101885.4A CN112919660A (zh) | 2021-01-26 | 2021-01-26 | 鼓气式舰船冷却海水淡化系统及方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202110101885.4A CN112919660A (zh) | 2021-01-26 | 2021-01-26 | 鼓气式舰船冷却海水淡化系统及方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN112919660A true CN112919660A (zh) | 2021-06-08 |
Family
ID=76166049
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN202110101885.4A Pending CN112919660A (zh) | 2021-01-26 | 2021-01-26 | 鼓气式舰船冷却海水淡化系统及方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN112919660A (zh) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN116354457A (zh) * | 2023-03-10 | 2023-06-30 | 武汉理工大学 | 一种海水淡化组件及海水淡化系统 |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN101302048A (zh) * | 2008-01-16 | 2008-11-12 | 浙江大学 | 一种利用经济能源的膜蒸馏海水淡化系统 |
| CN101664642A (zh) * | 2008-09-04 | 2010-03-10 | 天津工业大学 | 一种鼓气减压膜蒸馏装置与方法 |
| WO2015178594A1 (ko) * | 2014-05-21 | 2015-11-26 | 한국산업기술시험원 | 해양선박 폐열을 이용한 막증류 수처리 장치 |
| CN107804886A (zh) * | 2017-10-11 | 2018-03-16 | 陈则韶 | 一种蒸汽热泵供热蒸馏海水淡化方法及其系统 |
-
2021
- 2021-01-26 CN CN202110101885.4A patent/CN112919660A/zh active Pending
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN101302048A (zh) * | 2008-01-16 | 2008-11-12 | 浙江大学 | 一种利用经济能源的膜蒸馏海水淡化系统 |
| CN101664642A (zh) * | 2008-09-04 | 2010-03-10 | 天津工业大学 | 一种鼓气减压膜蒸馏装置与方法 |
| WO2015178594A1 (ko) * | 2014-05-21 | 2015-11-26 | 한국산업기술시험원 | 해양선박 폐열을 이용한 막증류 수처리 장치 |
| CN107804886A (zh) * | 2017-10-11 | 2018-03-16 | 陈则韶 | 一种蒸汽热泵供热蒸馏海水淡化方法及其系统 |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN116354457A (zh) * | 2023-03-10 | 2023-06-30 | 武汉理工大学 | 一种海水淡化组件及海水淡化系统 |
| CN116354457B (zh) * | 2023-03-10 | 2024-03-08 | 武汉理工大学 | 一种海水淡化组件及海水淡化系统 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN1184147C (zh) | 水蒸馏设备 | |
| CN100497190C (zh) | 低位热能喷雾蒸发-多效蒸馏海水淡化方法及装置 | |
| CN102336450A (zh) | 基于柴油机余热利用的蒸馏海水淡化装置及其淡化方法 | |
| CN106241961A (zh) | 一种利用电厂余热的水处理装置及方法 | |
| CN105174344A (zh) | 一种基于柴油机余热回收的船用海水淡化系统 | |
| CN106745428B (zh) | 一种集热式太阳能多级闪蒸海水淡化装置及方法 | |
| CN204727630U (zh) | 一种双效压汽蒸馏海水淡化装置 | |
| CN108455692B (zh) | 一种多热源船舶海水淡化系统 | |
| CN102092808A (zh) | 一种利用柴油机尾气余热的海水淡化装置 | |
| CN104291406B (zh) | 一种梯级耦合利用太阳能和柴油机缸套冷却水余热的真空膜蒸馏海水淡化系统 | |
| CN112919660A (zh) | 鼓气式舰船冷却海水淡化系统及方法 | |
| CN112874751A (zh) | 舰船冷却海水淡化系统及方法 | |
| CN201517039U (zh) | 一种热泵式海水淡化装置 | |
| CN104556277A (zh) | 一种小型板式蒸馏淡化装置 | |
| CN107973469A (zh) | 具备海水淡化功能和制冷功能的耦合船用供能系统 | |
| CN104261497B (zh) | 一种鼓泡负压蒸发海水淡化装置及生产方法 | |
| CN106186201A (zh) | 一种水电联产的装置及方法 | |
| CN108947068A (zh) | 一种新型高效海水淡化装置 | |
| CN204873907U (zh) | 热压式蒸馏水机系统 | |
| CN210764426U (zh) | 一种喷射器驱动的膜蒸馏纯净水制备系统 | |
| CN210764427U (zh) | 一种膜蒸馏纯净水制备系统 | |
| CN210674465U (zh) | 一种硫酸铵回收系统 | |
| CN209196830U (zh) | 一种锅炉给水除氧处理系统 | |
| CN103145207A (zh) | 一种船用轮机烟气废热双级回收海水淡化装置 | |
| CN207845399U (zh) | 具备海水淡化功能和制冷功能的耦合船用供能系统 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |
Application publication date: 20210608 |
|
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |