CN116947140A - 一种叉流式降膜蒸发冷凝脱盐装置 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及海水淡化设备领域，并具体公开了一种叉流式降膜蒸发冷凝脱盐装置，包括壳体，壳体底板固定连接有海水排出箱，海水排出箱固定连接有中心冷凝箱，中心冷凝箱下部嵌套有蒸气布气管，蒸气布气管上方设有多组等距分布且相对设置的导流板，每组导流板正下方设有与中心冷凝箱内壁固定连接的集水槽板，通过设有具有凸起条的中心冷凝箱以及设置在中心冷凝箱外侧且与其围合形成液幕腔的夹板，使得海水在通过液幕腔时呈帘幕状竖直流经中心冷凝箱的外壁，同时利用设置在中心冷凝箱内交错分布的导流板和集水槽板，使得进入中心冷凝箱内的蒸气呈弯折状上升与中心冷凝箱内壁充分接触，进而实现冷却海水和蒸气的充分接触。
Description
技术领域
本发明涉及海水淡化设备领域，更具体地说，涉及一种叉流式降膜蒸发冷凝脱盐装置。
背景技术
全球海水淡化技术，从大的分类来看，主要分为蒸馏法(热法)和膜法两大类，其中低多效蒸馏法、多级闪蒸法和反渗透膜法是全球主流技术；一般而言，低多效具有节能、海水预处理要求低、淡化水品质高等优点；反渗透膜法具有投资低、能耗低等优点，但海水预处理要求高;多级闪蒸法具有技术成熟、运行可靠、装置产量大等优点，但能耗偏高。
蒸馏淡化海水设备，利用海水对盐水蒸气进行冷却进而得到冷凝的淡水，现有的海水淡化设备中的冷却海水与盐水蒸气换热不充分，造成海水使用量大，造成能耗高。
发明内容
要解决的技术问题
针对现有技术中存在的问题，本发明的目的在于提供一种叉流式降膜蒸发冷凝脱盐装置，可以实现冷却海水与盐水蒸气更充分的接触换热，减少冷却海水用量。
为解决上述问题，本发明采用如下的技术方案。
一种叉流式降膜蒸发冷凝脱盐装置，包括壳体；壳体底板固定连接有海水排出箱，海水排出箱上端面固定连接有中心冷凝箱，中心冷凝箱下部嵌套有蒸气布气管，蒸气布气管上方设有多组等距分布且相对设置的导流板，每组导流板正下方设有与中心冷凝箱内壁固定连接的集水槽板，集水槽板贯穿有中心排水管，中心排水管位于集水槽板内的部分开设清水进水槽；中心冷凝箱两侧设有一组对称设置且与海水排出箱固定连接的夹板，中心冷凝箱侧壁边缘处固定连接有一组与其一体成型的凸起条，夹板、中心冷凝箱外壁以及两根凸起条四者围合形成有供海水竖直下落的液幕腔，海水排出箱上开设有与液幕腔联通的海水排出槽；夹板上端固定连接有蒸发冷凝板，蒸发冷凝板上端固定连接有布液管，布液管延伸至壳体外侧并连通有海水进水管。
作为本发明进一步的方案：夹板上固定连接有多个竖直等距分布且向上倾斜设置的蒸发冷凝板，每个蒸发冷凝板上端均固定连接有布液管，相邻蒸发冷凝板之间设有与夹板固定连接的蒸气布气罩，蒸气布气罩上端开设有均匀分布的排气孔，蒸气布气罩通过蒸气连通管与中心冷凝箱连通；液幕腔位于蒸气布气罩下方的位置嵌套有海水收集槽，海水收集槽通过海水回流管与蒸气布气罩下方相邻的布液管连通，夹板上开设有与下方相邻蒸发冷凝板下端抵接且与位于海水收集槽下方的液幕腔连通的海水回流槽；蒸气布气罩靠近夹板一侧固定连接有清水收集槽，清水收集槽连通有延伸至壳体外侧的清水排出管。
作为本发明进一步的方案：中心冷凝箱为空心的矩形箱体结构，每组导流板呈倒八字型分布，中心冷凝箱和导流板两者为导热材料制成。
作为本发明进一步的方案：集水槽板为两端高中间低的弧形槽板，集水槽板截面呈半圆形或V字型，集水槽板为隔热材料制成。
作为本发明进一步的方案：蒸气布气管的数量为两个且分布在最下方的导流板的下方，蒸气布气管沿其长度方向开设有等距分布的布气孔，蒸气布气管延伸至壳体外侧并连通有蒸气进气管，海水排出箱连通有延伸至壳体外侧的海水排出总管。
作为本发明进一步的方案：蒸气布气罩为倾斜设置且朝向上方相连蒸发冷凝板下端面的空心箱体结构，蒸气布气罩通过螺栓固定的方式与夹板固定连接，清水收集槽与蒸气布气罩一体成型且截面呈倒三角形。
作为本发明进一步的方案：蒸发冷凝板为导热制成，蒸气布气罩为隔热材料制成。
相比于现有技术，本发明的优点在于：
（1）本发明通过设有具有凸起条的中心冷凝箱以及设置在中心冷凝箱外侧且与其围合形成液幕腔的夹板，使得海水在通过液幕腔时呈帘幕状竖直流经中心冷凝箱的外壁，同时利用设置在中心冷凝箱内交错分布的导流板和集水槽板，使得进入中心冷凝箱内的蒸气呈弯折状上升与中心冷凝箱内壁充分接触，进而实现冷却海水和蒸气的充分接触，提高换热效果，减少海水使用量，降低能耗。
（2）本发明通过设有设置在夹板上方的蒸发冷凝板以及布液管，使得冷却海水的均匀注入到液幕腔内，实现帘幕状的竖直流动，同时通过开设有海水排出槽的海水排出箱，实现海水的单向流动。
（3）本发明通过设置在夹板外侧多组蒸气布气罩以及蒸气连通管，使得蒸气在多组蒸发冷凝板上进行冷却，提高换热面积；同时利用安装在液幕腔内的海水收集槽和海水回流管使得海水流经不同高度的蒸发冷凝板，实现交错循环冷却，提高冷凝效果，对冷却海水进行蒸发冷凝，提高淡水产量。
（4）本发明通过设置在中心冷凝箱内且呈弧形槽状的集水槽板以及与蒸气布气罩一体成型的清水收集槽，实现清水的高效收集。
附图说明
图1为本发明的前视结构示意图；
图2为本发明的后视结构示意图；
图3为本发明的剖视结构示意图；
图4为图3中A处的放大结构示意图；
图5为图3中B处的放大结构示意图；
图6为本发明中中心冷凝箱和夹板的装配结构示意图；
图7为本发明中中心冷凝箱的立体结构示意图；
图8为本发明中中心冷凝箱的内部装配结构示意图；
图9为本发明中夹板的立体结构示意图；
图10为本发明中夹板和海水收集槽的装配结构示意图；
图11为本发明中蒸气布气罩的立体结构示意图；
图12为海水淡化过程中海水和蒸气流动示意图。
图中标号说明：1、壳体；2、海水排出箱；201、海水排出槽；3、中心冷凝箱；301、凸起条；4、夹板；401、海水回流槽；5、液幕腔；6、蒸发冷凝板；7、布液管；8、海水进水管；9、蒸气布气管；10、导流板；11、集水槽板；12、中心排水管；1201、清水进水槽；13、蒸气布气罩；1301、排气孔；1302、清水收集槽；14、蒸气连通管；15、海水收集槽；16、海水回流管；17、清水排出管；18、清水排出总管；19、蒸气进气管；20、海水排出总管。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述；显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例，基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
在本发明的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”、“内”、“外”、“顶/底端”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。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。
在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“设置有”、“套设/接”、“连接”等，应做广义理解，例如“连接”，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
请参阅图1-8，在本发明的一个实施例中，一种叉流式降膜蒸发冷凝脱盐装置，包括壳体1；壳体1底板固定连接有海水排出箱2，海水排出箱2上端面固定连接有中心冷凝箱3，中心冷凝箱3下部嵌套有蒸气布气管9，蒸气布气管9上方设有多组等距分布且相对设置的导流板10，每组导流板10正下方设有与中心冷凝箱3内壁固定连接的集水槽板11，集水槽板11贯穿有中心排水管12，中心排水管12位于集水槽板11内的部分开设清水进水槽1201；中心冷凝箱3两侧设有一组对称设置且与海水排出箱2固定连接的夹板4，中心冷凝箱3侧壁边缘处固定连接有一组与其一体成型的凸起条301，夹板4、中心冷凝箱3外壁以及两根凸起条301四者围合形成有供海水竖直下落的液幕腔5，海水排出箱2上开设有与液幕腔5联通的海水排出槽201；夹板4上端固定连接有蒸发冷凝板6，蒸发冷凝板6上端固定连接有布液管7，布液管7延伸至壳体1外侧并连通有海水进水管8。
具体的，在进行海水淡化时，将高温盐水蒸气通入蒸气布气管9，同时，将冷却海水通过海水进水管8注入到布液管7内；盐水蒸气在导流板10和集水槽板11的作用下重复的与中心冷凝箱3的内壁接触，同时，从布液管7留下的海水通过蒸发冷凝板6进入到液幕腔5内形成竖直下落且呈帘幕状的液体流，使得蒸气与海水通过中心冷凝箱3的外壳进行充分的换热，使得蒸气被充分的冷却后，冷却后形成的液滴聚集在导流板10的下端面，并在重力作用下进入到集水槽板11内，然后通过清水进水槽1201进入到中心排水管12内并排出。
相比传统的海水蒸发冷凝脱盐装置，本申请通过设置在中心冷凝箱3外侧的夹板4使得中心冷凝箱3外侧形成供冷却海水下落的液幕腔5，使得冷却海水呈帘幕状液流竖直流经中心冷凝箱3的外壁，同时利用设置在中心冷凝箱3内的导流板10和集水槽板11使得水蒸气在中心冷凝箱3内弯折上升并重复与中心冷凝箱3内壁接触，使得冷却海水和蒸气充分的接触，提高冷凝接触效果，同时通过集水槽板11和中心排水管12集中收集清水并排出，使得冷凝水排出和蒸气弯折上升互不干扰。
请参阅图3和图5，在本实施例中，中心冷凝箱3为空心的矩形箱体结构，每组导流板10呈倒八字型分布，中心冷凝箱3和导流板10两者为导热材料制成。
具体的，导热材料制成呈倒八字型的导流板10便于换热和液珠冷凝聚集。
请参阅图5和图8，在本实施例中，集水槽板11为两端高中间低的弧形槽板，集水槽板11截面呈半圆形或V字型，集水槽板11为隔热材料制成。
具体的，隔热材料制成的集水槽板11避免清水的二次蒸发，保证冷凝和排水效率。
请参阅图8，在本实施例中，蒸气布气管9的数量为两个且分布在最下方的导流板10的下方，蒸气布气管9沿其长度方向开设有等距分布的布气孔，蒸气布气管9延伸至壳体1外侧并连通有蒸气进气管19，海水排出箱2连通有延伸至壳体1外侧的海水排出总管20。
具体的，使得蒸气快速在中心冷凝箱3内进行扩散和弯折上升。
请参阅图3-5和图9-12，在本发明的另一个实施例中，夹板4上固定连接有多个竖直等距分布且向上倾斜设置的蒸发冷凝板6，每个蒸发冷凝板6上端均固定连接有布液管7，相邻蒸发冷凝板6之间设有与夹板4固定连接的蒸气布气罩13，蒸气布气罩13上端开设有均匀分布的排气孔1301，蒸气布气罩13通过蒸气连通管14与中心冷凝箱3连通；液幕腔5位于蒸气布气罩13下方的位置嵌套有海水收集槽15，海水收集槽15通过海水回流管16与蒸气布气罩13下方相邻的布液管7连通，夹板4上开设有与下方相邻蒸发冷凝板6下端抵接且与位于海水收集槽15下方的液幕腔5连通的海水回流槽401；蒸气布气罩13靠近夹板4一侧固定连接有清水收集槽1302，清水收集槽1302连通有延伸至壳体1外侧的清水排出管17。
具体的，中心冷凝箱3内的蒸气通过蒸气连通管14注入到蒸气布气罩13内并从排气孔1301喷出，喷出的蒸气在蒸发冷凝板6的倾斜下端面接触，蒸发冷凝板6上端面与冷却海水接触，因此，蒸气在蒸发冷凝板6下端面冷凝成液珠，液珠聚集并在重力作用下沿着蒸发冷凝板6下端面和夹板4的外壁流入到清水收集槽1302内，并通过清水排出管17排出。
通过多组蒸气布气罩13和多组蒸发冷凝板6，进一步扩大蒸气和海水接触冷凝的面积，提高冷凝效率，同时利用交叉设置的布液管7实现冷却海水在液幕腔5和蒸发冷凝板6表面的交错流动。
请参阅图11，在本实施例中，蒸气布气罩13为倾斜设置且朝向上方相连蒸发冷凝板6下端面的空心箱体结构，蒸气布气罩13通过螺栓固定的方式与夹板4固定连接，清水收集槽1302与蒸气布气罩13一体成型且截面呈倒三角形。
具体的，提高蒸气与蒸发冷凝板6的接触面积，提高清水收集效果。
请参阅图2和图6，在本实施例中，清水排出管17延伸至壳体1外侧并连通有清水排出总管18。
在本实施例中，蒸发冷凝板6为导热制成，蒸气布气罩13为隔热材料制成。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式；但本发明的保护范围并不局限于此。任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其改进构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围内。
Claims (7)
1.一种叉流式降膜蒸发冷凝脱盐装置，其特征在于，包括壳体（1）；所述壳体（1）底板固定连接有海水排出箱（2），海水排出箱（2）上端面固定连接有中心冷凝箱（3），中心冷凝箱（3）下部嵌套有蒸气布气管（9），蒸气布气管（9）上方设有多组等距分布且相对设置的导流板（10），每组导流板（10）正下方设有与中心冷凝箱（3）内壁固定连接的集水槽板（11），集水槽板（11）贯穿有中心排水管（12），中心排水管（12）位于集水槽板（11）内的部分开设清水进水槽（1201）；所述中心冷凝箱（3）两侧设有一组对称设置且与海水排出箱（2）固定连接的夹板（4），中心冷凝箱（3）侧壁边缘处固定连接有一组与其一体成型的凸起条（301），夹板（4）、中心冷凝箱（3）外壁以及两根凸起条（301）四者围合形成有供海水竖直下落的液幕腔（5），海水排出箱（2）上开设有与液幕腔（5）联通的海水排出槽（201）；所述夹板（4）上端固定连接有蒸发冷凝板（6），蒸发冷凝板（6）上端固定连接有布液管（7），布液管（7）延伸至壳体（1）外侧并连通有海水进水管（8）。
2.根据权利要求1所述的一种叉流式降膜蒸发冷凝脱盐装置，其特征在于，所述夹板（4）上固定连接有多个竖直等距分布且向上倾斜设置的蒸发冷凝板（6），每个蒸发冷凝板（6）上端均固定连接有布液管（7），相邻蒸发冷凝板（6）之间设有与夹板（4）固定连接的蒸气布气罩（13），蒸气布气罩（13）上端开设有均匀分布的排气孔（1301），蒸气布气罩（13）通过蒸气连通管（14）与中心冷凝箱（3）连通；所述液幕腔（5）位于蒸气布气罩（13）下方的位置嵌套有海水收集槽（15），海水收集槽（15）通过海水回流管（16）与蒸气布气罩（13）下方相邻的布液管（7）连通，夹板（4）上开设有与下方相邻蒸发冷凝板（6）下端抵接且与位于海水收集槽（15）下方的液幕腔（5）连通的海水回流槽（401）；所述蒸气布气罩（13）靠近夹板（4）一侧固定连接有清水收集槽（1302），清水收集槽（1302）连通有延伸至壳体（1）外侧的清水排出管（17）。
3.根据权利要求1所述的一种叉流式降膜蒸发冷凝脱盐装置，其特征在于，所述中心冷凝箱（3）为空心的矩形箱体结构，每组导流板（10）呈倒八字型分布，中心冷凝箱（3）和导流板（10）两者为导热材料制成。
4.根据权利要求3所述的一种叉流式降膜蒸发冷凝脱盐装置，其特征在于，所述集水槽板（11）为两端高中间低的弧形槽板，集水槽板（11）截面呈半圆形或V字型，集水槽板（11）为隔热材料制成。
5.根据权利要求1所述的一种叉流式降膜蒸发冷凝脱盐装置，其特征在于，所述蒸气布气管（9）的数量为两个且分布在最下方的导流板（10）的下方，蒸气布气管（9）沿其长度方向开设有等距分布的布气孔，蒸气布气管（9）延伸至壳体（1）外侧并连通有蒸气进气管（19），海水排出箱（2）连通有延伸至壳体（1）外侧的海水排出总管（20）。
6.根据权利要求2所述的一种叉流式降膜蒸发冷凝脱盐装置，其特征在于，所述蒸气布气罩（13）为倾斜设置且朝向上方相连蒸发冷凝板（6）下端面的空心箱体结构，蒸气布气罩（13）通过螺栓固定的方式与夹板（4）固定连接，清水收集槽（1302）与蒸气布气罩（13）一体成型且截面呈倒三角形。
7.根据权利要求2所述的一种叉流式降膜蒸发冷凝脱盐装置，其特征在于，所述蒸发冷凝板（6）为导热制成，蒸气布气罩（13）为隔热材料制成。
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