CN113429055A - 一种自重负压下的低温闪蒸海水淡化装置及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种基于低温喷雾闪蒸技术的船用海水淡化设备，其特征在于：利用液体高度的增加而压力不断降低产生低压气化环境，在雾化喷嘴中同时添加液体和压缩空气，利用空气与海水之间的相互挤压、加速或剪切作用来增强海水雾化效果，最后通过高压高能量的流体抽吸低压低能量的蒸汽，实现淡水的回收和能量的传递。本发明海水淡化设备产水量大、浓缩率高、经济性强，可以使淡水回收率高80％,远高于其他淡化方法的水回收。
Description
技术领域
本发明涉及海水淡化技术领域，具体是一种基于自重负压下的低温闪蒸技术的船用海水淡化设备。
背景技术
我国淡水资源紧缺，每年全国淡水缺口数百亿立方米，因缺水造成的每年国民经济损失高达数千亿元，缺水问题已经成为经济发展的重要制约因素。同时我国海域辽阔，海水淡化是一种刚需市场。
通过海水淡化年鉴显示，2018年末渔船总数104.25万艘，总吨位1086.33 万吨。其中机动渔船67.24万艘，机动渔船中生产渔船64.48万艘，非机动渔船 37.01万艘。渔业人口2016.96万人，其中传统渔民678.46万人，渔业从业人员1414.85万。由此可见，船用海水淡化设备需求量巨大。
目前海水淡化领域中蒸馏法和反渗透法仍然占据着主导的地位，技术的安全性和可靠性已经得到了验证，因此得到了各界的认可。与这两种方法相比，例如多效蒸馏法在运行时特别容易结垢，导致设备运行时需要投入很高的维护费用。而反渗透海水淡化装置结构复杂，淡化前需要对海水进行预处理，后期运行维护复杂。由于低温喷雾闪蒸海水淡化技术具有工艺简单、低能耗、低排放等显著优点，其深入研究和应用必将是大势所趋。
发明内容
本发明的目的是提供一种能耗低、体积小、处理能力大的低温喷雾闪蒸技术。其特征在于：利用液体高度的增加而压力不断降低产生低压气化环境，在雾化喷嘴中同时添加液体和压缩空气，利用空气与海水之间的相互挤压、加速或剪切作用来增强海水雾化效果，最后通过高压高能量的流体抽吸低压低能量的蒸汽，实现淡水的回收和能量的传递。
作为优选，本发明提供的一种基于低温喷雾闪蒸技术的船用海水淡化设备，其特征在于：其装置主要包括：海水箱1，石英砂过滤器2，活性炭过滤器3，树脂软化器4，精密过滤器11，水泵12，加热板14，两相流雾化喷嘴15，蒸发室16，引射器18，冷凝层19，淡水箱24。
作为优选，本发明提供的一种基于低温喷雾闪蒸技术的船用海水淡化设备，其特征在于：建立低温闪蒸环境，海水的蒸发、冷凝工作负压是由海水垂直方向的自身重力形成的，蒸发室中水蒸气蒸发，海水浓度增加，而上部浓度大于底部，底部低浓度海水自然上升，上部高浓度海水下降，形成自然循环。
作为优选，本发明提供的一种基于低温喷雾闪蒸技术的船用海水淡化设备，其特征在于：未经处理海水通过石英砂过滤器2将浊度较高的水通过一定厚度的粒状或非粒的石英砂过滤，再进过活性炭过滤器3利用活性炭对生物膜结构的破坏性除经过滤未去除的有机物，再通过树脂软化器4让阳树脂吸附水中的钙、镁离子，降低源水的硬度。
作为优选，本发明提供的一种基于低温喷雾闪蒸技术的船用海水淡化设备，其特征在于：淡水箱23中的淡水通过射流作用将蒸汽从吸入室B3带入喉管 B4，液体射流离开喷嘴一段距离后，产生脉动和表面波，高速运动的液体将分散于蒸汽中，其能量通过碰撞传给蒸汽，蒸汽被压缩后粉碎为微小的气泡，然后与液体一同经过扩散管B5排出。
作为优选，本发明提供的一种基于低温喷雾闪蒸技术的船用海水淡化设备，其特征在于：对于装置14(即图三装置)初步淡化海水通过A4液体接口进入，通过试验分析两相流喷嘴雾化效果发现，雾滴压力、初速度越快，换热时间越短，最佳液压为0.1MPa，气体压力越大，平均粒径越小，粒径过小时，漂浮不易沉降，同时根据最佳操作气液压比为2:1，最佳气体压力为0.2MPa，且含盐量对雾化效果影响较小，尤其当含盐量达到30000mg/L，雾化粒径为50μum。
本发明与现有技术相比，其有益效果体现在：本发明提供的低温喷雾闪蒸技术的船用海水淡化设备产水量大、浓缩率高、经济性强，可以使淡水回收率高80％,远高于其他淡化方法的水回收(40％～50％)，并且淡水产量较多效蒸馏可提高30％左右。结合低成本热源,造水成本可望低于0.51美元/t；喷雾淡化的优势在于海水浓缩倍数很高,可将海盐水浓缩结晶,且尤其适合于高浓盐水的淡化，分离出的盐分可制成工业用盐,其经济价值比制取的淡水高数倍。技术先进结构简单操作方便本产品生产过程应用了液体自重力负压技术、高效雾化技术、水-汽引射冷凝技术，不仅运用了优异的工艺流程将其综合利用开发，而且对装置结构进行了合理性优化，使其结构简单，操作和维修方便，并且原材料强度要求低，经济价值高。节能环保。同时本发明可以利用海上充分的太阳能和风能为我们产品供能，能耗低，而且无污染，这将为我国绿色环保产业发展做出新的贡献。本发明蒸发操作温度一般在30～50℃,容易使用低位热源,便于应用价廉易得的材料制作设备，有很强的推广性性。
所以综上所述，本装置先初步净化海水杂质，再利用高效喷雾技术和液体自重负压技术进一步净化海水。低温闪蒸技术降低了水的蒸发温度，同时采用太阳能作为热源，降低能耗，大程度降低了成本。同时本装置产淡率和出盐率高。所以很适合大规模推广，很大程度上有利于海岛、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是为本发明实施例提供的一种低温喷雾闪蒸海水淡化技术设备结构示意图；
图2是本发明实施例中的蒸汽引射冷凝装置结构详图。
图3是本发明实施例中的两相流雾化喷嘴装置结构详图。
附图标记
海水箱1，石英砂过滤器2，活性炭过滤器3，树脂软化器4，精密过滤器 11，水泵12，太阳能加热板14，两相流雾化喷嘴15，蒸发室16，引射器18，冷凝层19，淡水箱24。
B1主入口B2次入口B3吸入室B4喉管B5扩散管
A1固定螺口A2喷幅调节旋钮A3气体接口A4液体接口
具体实施方式
以下通过具体实施例对本发明做进一步解释说明。
如图1所示，本发明实施例提供了一种低温喷雾闪蒸海水淡化装置，包括：
未经淡化的海水1通过石英砂过滤器2，活性炭过滤器3，树脂软化器4，精密过滤器5，获得初步净化海水。
初步净化海水通过水泵12进入汽化室16。保证低压气化室16和浓盐液池13存在高度差，利用液体自重产生低压汽化室16。利用低压降低雾化温度。
使用太阳能板14对低压汽化室16进行加热使得低压汽化室温度控制在 30-50℃
在低压汽化室16上方连接的高效雾化喷头15，初步淡化海水通过12由雾化器供水管10经过高效雾化喷头14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。
如图3所示，海水通过流体接口A4进入，气体从A3进入。控制液压为最佳液压为0.1MPa，又由气液压比为最佳比例2:1，控制气压为0.2MPa。最终从 A5喷嘴喷出。通过控制A2喷幅调节旋钮，控制雾化喷头将进海水以200～300m/s 的流速喷入蒸发室。
雾化后海水蒸汽由引射作用进入引射器17，浓盐水通过5进入浓盐水箱收集。连接冷凝层18的进水管21与出水管19，通入冷水，使得冷凝后的淡水通过22流入淡水箱。
如图2所示，所述蒸汽引射冷凝装置B1主入口B2次入口B3吸入室B4 喉管B5。利用水射流的紊动、扩散和卷吸作用传递能量、动量和质量，实现液体与蒸汽的运输和能量的传递。流体从主入B1口吸入后经喷嘴喷出，射流将海水雾化蒸汽从吸入室B3带入喉管B4，液体射流离开喷嘴一段距离后，产生脉动和表面波。随着射流表面波振幅的增大，高速运动的液体将分散于蒸汽中，其能量通过碰撞传给蒸汽。蒸汽被压缩后粉碎为微小的气泡，进入扩散管B5，然后被冷凝室19的冷却循环海水冷凝成液体经淡水流经管道23流入淡水收集箱 24。
淡水箱24中的海水通过出料管25流出。
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，而且是非说明书限制性的，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 (6)
1.一种基于低温喷雾闪蒸技术的船用海水淡化设备，其特征在于：利用液体高度的增加而压力不断降低产生低压气化环境，在雾化喷嘴中同时添加液体和压缩空气，利用空气与海水之间的相互挤压、加速或剪切作用来增强海水雾化效果，最后通过高压高能量的流体抽吸低压低能量的蒸汽，实现淡水的回收和能量的传递。
2.一种基于低温喷雾闪蒸技术的船用海水淡化设备，其特征在于：其装置主要包括：海水箱1，石英砂过滤器2，活性炭过滤器3，树脂软化器4，精密过滤器11，水泵12，加热板14，两相流雾化喷嘴15，蒸发室16，引射器18，冷凝层19，淡水箱24。
3.根据权利要求1所述的一种基于低温喷雾闪蒸技术的船用海水淡化设备，其特征在于：建立低温闪蒸环境，海水的蒸发、冷凝工作负压是由海水垂直方向的自身重力形成的，蒸发室中水蒸气蒸发，海水浓度增加，而上部浓度大于底部，底部低浓度海水自然上升，上部高浓度海水下降，形成自然循环。
4.根据权利要求1所述的一种基于低温喷雾闪蒸技术的船用海水淡化设备，其特征在于：未经处理海水通过石英砂过滤器2将浊度较高的水通过一定厚度的粒状或非粒的石英砂过滤，再进过活性炭过滤器3利用活性炭对生物膜结构的破坏性除经过滤未去除的有机物，再通过树脂软化器4让阳树脂吸附水中的钙、镁离子，降低源水的硬度。
5.根据权利要求1所述的一种基于低温喷雾闪蒸技术的船用海水淡化设备，其特征在于：淡水箱23中的淡水通过射流作用将蒸汽从吸入室B3带入喉管B4，液体射流离开喷嘴一段距离后，产生脉动和表面波，高速运动的液体将分散于蒸汽中，其能量通过碰撞传给蒸汽，蒸汽被压缩后粉碎为微小的气泡，然后与液体一同经过扩散管B5排出。
6.根据权利要求1所述的一种基于低温喷雾闪蒸技术的船用海水淡化设备，其特征在于：对于装置14(即图三装置)通过试验分析两相流喷嘴雾化效果发现，雾滴压力、初速度越快，换热时间越短，最佳液压为0.1MPa，气体压力越大，平均粒径越小，粒径过小时，漂浮不易沉降，同时根据最佳操作气液压比为2:1，最佳气体压力为0.2MPa，且含盐量对雾化效果影响较小，尤其当含盐量达到30000mg/L，雾化粒径为50μum。
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Cited By (1)
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|---|---|---|---|---|
| CN109867317A (zh) * | 2019-04-18 | 2019-06-11 | 安徽理工大学 | 一种低温高效雾化引射海水淡化装置及其方法 |
-
2021
- 2021-07-26 CN CN202110845782.9A patent/CN113429055A/zh not_active Withdrawn
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