CN1328966A - 高效海水淡化放爆离心隔离装置 - Google Patents

Abstract

本发明高效海水淡化放爆离心隔离装置,利用海水中的盐类分子均不参与蒸发汽化过程的这一特性,采用闪急减压放爆剧烈分解海水,使海水急剧膨胀雾化形成高密度悬浮液滴,水液体积膨胀成倍增长,比重成倍减轻,使其汽与液的比重差距拉大多倍。经安置在超高速离心机上进行超高速旋转快速分离开并隔离出不同比重的混合液,导入快速冷却室内被冷却管内的冷海水冷却冷凝成淡水。

Description

高效海水淡化放爆离心隔离装置

本发明涉及海水淡化和咸水制盐，尤其是由加热容器高压锅炉、锅炉内盖阀门、爆炸室、高温离心室、锥形离心管、多层隔离闸、加热网、隔离单向阀门、隔离室、超高速离心机、快速冷却室、多层重叠蛇形冷却管、水泵等组成的高效海水淡化放爆离心隔离装置。

目前国内、外采用的海水淡化方法比较多，变相法：蒸发法、蒸馏法、冷却法；膜分离法：反渗透法、电渗析法：化学平衡法：离子交换法、水合法、溶剂萃取法等主要三大类型，目前技术领先的也是应用最多的，是闪急蒸馏法，约占当今世界海水淡化总产量的70％。闪急蒸馏法就是利用水的沸点随压力降低而降低这一特性，首先使海水在管道中加热，然后引到一个压力较低的蒸发室中，被引入的高温海水就会在一刹那间迅速蒸发，产生的蒸汽在装有冷海水的管道外得到冷凝而造成淡水。(需要进行重复多节闪馏，目前已达需要反反复复重复闪馏操作三十多节/次，设备庞大效率低微。)其缺点是：设备投资多，海水循环量大、制水量小、浓缩率较低操作费用较高。(需要大批量的海水制作，只得1份淡水，却要产生9份有污染的浓海水。)

本发明的目的是提供一种高效海水淡化放爆离心隔离装置，其结构简单、投资少、性能稳定、体积小、水垢少，使用方便、耗能很少、出水快、成本低、出淡水量非常高(约得9份淡水，只产生1份盐水)。

为了达到上述目的，本发明的解决方案是：利用海水在高温高压下闪急放爆，混合液急剧膨胀雾化，体积迅速成倍增加比重迅速成倍减轻的特性，利用比重差采用离心力汽与液分离达到高效淡化的目的。海水在高温中淡水分子容易挥发，比重、间距离变化较大；盐类分子不易挥发，比重、间距离变化较小。采用海水在超高速离心机上高速旋转中，在高温高压中全面沸腾汽化的前提下，(海水在高温沸腾中，淡水分子容易被高温汽化是由于含有较多的易挥发组分，所以随着温度的升高水液体积和比重变化非常大；盐类分子不易被高温汽化是由于含有较多的难挥发组分，所以随着温度的升高水液体积和比重变化非常小。)混合液被爆破释放的巨大能量产生大量的高温高压强气体高速冲击分解雾化，瞬间气体急剧膨胀，分子间碰撞力增加，高温高压气流以超过外界大气压许多倍的压强压力冲破混合液水分子之间的间隙，高温高压气体争先恐后往外挤，使液滴在各个方向即刻胀大开来，分子间的距离成数倍增大形成雾状水汽(悬浮液滴)急剧膨胀扩散。盐类分子水液由于不易被汽化形成较大的颗粒液滴被甩抛在最外围，达到最大限度地扩大盐类分子与淡水分子之间的比重差，在高速冲击力及离心力的作用下汽与液分离，使其比重最大的质点分布在外围，比重最小的质点靠近旋转轴，达到分离目的并将它们瞬间隔离开。

本发明的技术方案如下：密闭型高压锅炉设置有锅炉内盖阀门、预热海水输送管道进水口、加热器、水位显示管、高压气体进气口与爆炸室连接；爆炸室为大型封闭式容器，其放爆的空间是锅炉容体的许多倍，可使水液充分汽化最大限度地扩大立体全方位蒸发面，体外设置高温混合体排放口并与水泵连通，被安置在超高速离心机上与高温离心室连接连通；高温离心室为扁圆形封闭型容器，内设置许许多多的高密度的锥形离心管、多层隔离闸、加热网、隔离层单向阀门、隔离室，体外设置浓盐水排放口；锥形离心管为通管，向中心旋转轴的一面口径大，向外围的另一面口径小(大口径与小口径的液流流量约相关100倍，)管体长度约是大口径管口直径的10倍，管体与管体之间排列很紧密无间隙；多层隔离闸：为多层限制水液流量的小口径闸口；加热网为多层立体型网络高温加热网，加热后可形成高密度高温气体过滤层；隔离层单向阀门可采用电磁阀工作形式是只出不进的高气敏感应延时自动闭合开关单向阀门；隔离室为被瞬间内隔离的浓盐水储存室，底端设置浓盐水排放口，超高速离心机为超高速立体型组合式专用离心机；排气口单向阀为快速排放大量的多余气体的排放口，快速冷却室为封闭式内置注满冷海水的多层重叠蛇形冷却管便于快速冷却，冷却室上部设置三孔口，一孔口为高温混合液进入口与水泵连通，一孔口为预热海水出水口，另一孔口为排气口单向阀为快速排放大量的多余气体的排放口；底部也设置二孔口，一孔口为淡水出水口，另一孔口为冷海水补充液进口并与水泵连通。

高效海水淡化放爆离心隔离装置的工作流程为：1、冷海水加热及离心分离：先打开冷海水进水阀门，将海水池中冷海水补充液由水泵压送至快速冷却室内置的冷却水管内，由于多层重叠蛇形冷却水管浸泡在灌满高温混合液的冷却室内，可得到逐级由下而上预热(水温约可达90摄氏度)，再打开锅炉预热海水进水阀门导入高压锅炉体内，当预热海水水位达到约70％的水位时(由水位显示管显示)，关闭水泵开关和锅炉预热海水进水口阀门及冷海水进口阀门。可将超高速离心机的动力系统打开，次打开高压锅炉的空气压缩机动力源和加热源开头及加热网的热源开关加压加热，离心机开始作离心甩体旋转转速度逐渐加快，当离心机达到最高转速时，在高压锅炉体内的高温高压海水全面沸腾汽化，即可打开锅炉内盖阀门，闪急减压放爆(爆炸)，高温高压的混合液在被瞬间内释放巨大能量产生大量的高温高压强气体在爆炸室内被剧烈高速冲击分解突跃物态变化，使之释放出最大能量的热气浪急剧扩散，使水液形成雾状水汽(悬浮液滴)高密度膨胀扩散开，盐类分子水液受冲击后形成较大颗粒液滴(盐类分子均不参与蒸发汽化过程)。海水混合液在一刹那间强烈急剧膨胀，体积迅速成倍增长比重迅速成倍减轻。在高温混合液(发泡水液)进入锥形离心管内后，(混合液的分离：含有高压高密度气体的混合液在沸腾后的一刹那间减压放爆，进入锥形离心管的混合液在高温下即形成高密度气泡体，在超高速离心力的作用下汽与液的比重差距形成许多倍之差，在锥形离心管的使用下，瞬间内即得到分离，在超高速的旋转中，比重最大的质点分布在最外围。)由于离心管置于在超高速离心旋转中，(理论和实验表明：“在离心机高速旋转时比重最大的质点分布在外围，比重最小的质点靠近旋转轴”。)高温混合液(高密度气泡水液)在超高速离心力的使用下，能够得到非常容易的充分的分离。经多层隔离闸多处截流，进一步强化比重差，在多层加热网加热后形成的高密度高温气体过滤层，可在瞬间内阻拦水汽，在水汽通过时增加阻力，减缓水汽通过时的运行速度，并将雾状水汽再次反复高温气化，反复精选比重差。(在瞬间内分离时，爆炸室及高温离心室的室温保持在较高温度上，分离物质基本上是：浓盐水与雾状悬浮液滴，比重差距很大，很容易得到分离。)最大限度地扩大淡水分子与盐类分子之间的比重差及运行速度。(淡水分子与盐类分子之间一旦脱离了水体，相互间就不再产生作用力。)由于浓盐水不易被高温汽化形成较大颗粒液滴，承受到的高速冲击作用力和离心力最大，运行速度最快，作为比重最大的质点分布在外围，比重最小的质点水汽靠近旋转轴，被隔离层单向阀门瞬间自动闭合(约延时数秒钟自动闭合)时隔离开。(被隔离的浓盐水总量约占隔离室空间的70％，约占锅炉注入海水的10％)，此时可同时关闭超高速离心机动力源和高压锅炉加热源、压缩机动力源、加热网加热源，直至离心机停止旋转。

2、制取淡水：先打开爆炸室体下部高温混合液出液阀门，让高温混合液涌进快速冷却室内(出气口单向阀由于负压自动工作)，次打开淡水出水阀门及水泵开关放水，当高温混合液一旦进入快速冷却室后就被冷却室内安置的多层重叠蛇形冷却管内的大量冷海水快速冷却凝结转化为淡水。当爆炸室体内的高温混合液被全部排放后，即同时关闭水泵开关、高温混合液出口阀门开关、排放淡水阀门开关和锅炉内盖阀门开关，最后打开隔离室底端阀门开关及稍后再打开隔离层单向阀门开关排放浓盐水。如此不断地反复循环。

由于上述解决方案中采用了放爆汽与液比重差离心力分离海水淡化方法，只需将海水置于在超高速离心机上在超高速旋转中加压加热沸腾汽化然后闪急放爆(爆炸)，致使海水混合液被在释放出巨大能量的高温高压气体高速冲击成高密度雾状水汽悬浮液滴，分子间距离急剧成许多倍加大，水液体积迅速成许多倍增长比重迅速成许多倍减轻，使淡水分子与盐类分子之间产生最大的水与汽比重差，然后在高速冲击力及离心力的作用下瞬间内分离出雾状悬浮液滴水汽和浓盐水并将它们瞬间内隔离开。其结构简单、投资少、性能稳定、耗能很少、制水特快、水垢少(并便于清除)、成本低、出淡水产量特别高，(特别适合浓海水淡化)能够节省大量的能源和时间。可在各种领域中普及使用。真正做到近千年来人类一直盼望的：投资少、设备简单、价格低廉、产量非常高的、可全面推广的、无需蒸馏能够真正地直接将海水转化成淡水的(实用性特别强)普及型海水淡化装置。(水体的蒸发只能在气液界面进行，由于水体不能在内部蒸发，决定了水只是一种缓慢蒸发的液体，而不能迅速挥发)。

下面结合附图一、附图二与实施例对本发明作进一步描述。

附图一是本发明实施例的高效海水淡化放爆离心隔离装置的高压锅炉、爆炸室、高温离心室和快速冷却室工作原理简要示意图。

附图二是本发明实施例的高效海水淡化放爆离心隔离装置的高温离心室、超高速离心机的工作原理简要示意图。

本发明一种高效海水淡化放爆离心隔离装置如附图一、附图二所示，打开阀门(4)、阀门(7)开启水泵(3)将海水池(1)中的冷海水(2)压注至多层重叠蛇形冷却管(5)内，由于冷却管(5)被安置在快速冷却室(6)内的灌满高温混合液(24)的浸液中，使冷海水(2)得到由下而上的预热后导入加热容器高压锅炉(8)体内。当预热海水(2)的注入已达到锅炉(8)体内约70％的水位时由水位显示管(10)显示，即可关闭水泵(3)同时关闭阀门(4)、阀门(7)。可开启超高速离心机(20)动力源(21)开关，次开启高压锅炉(8)的加压气源(11)阀门(13)、加热源(12)及加热网(17)热源开关加压加热汽化后，让离心机(20)作甩体旋转并逐渐加速，在超高速离心机(20)的转速达到最高转速时，在水液完全沸腾汽化后即可打开锅炉内盖阀门(9)让高温高压混合液涌进爆炸室(18)内闪急减压放爆(爆炸)，混合液即被瞬间内释放巨大能量产生大量的高温高压气体剧烈高速冲击迅速膨胀，气体膨胀作功释放出最大能量高压气体，水液在高温高压气体的高速冲击下形成雾状水汽悬浮液滴，分子间距离成数倍加大，体积迅速成倍增加比重迅速成倍减轻。在高温混合液(发泡水液)进入锥形离心管(29)内后，由于高温离心室(15)体内的离心管(29)被置于在超高速离心机(20)高速旋转中，高温混合液(高密度气泡水液)能够得到充分地分离。在通过多隔离闸(30)的多层截流在多层加热网(17)加热形成高密度高温气体过滤层(能帮助在瞬间内阻拦汽液通过时增加阻力减缓汽液通过时的运行速度)，使雾状水汽悬浮液滴再次受到高温气体的反复气化精选比重差，能够最大限度地扩大淡水分子与盐类分子之间的比重差。理论和实验表明：“在离心机高速旋转时比重最大的质点分布在外围，比重最小的质点靠近旋转轴。”由于比重最大的质点浓盐水不易被汽化，让这些运行速度最快的比重最大的质点分布在外围，达到所需比重差分离目的并在高温高压高速气体顶开隔离层单向阀门(18)在浓盐水(28)进入隔离室(19)后，隔离层单向阀门(18)在气敏感应延时的作用下瞬间内自动闭合使汽与液分离并隔离开。即同时关闭离心机(20)的动力源(21)锅炉(8)的加热源(12)、多层加热网(17)的加热源开关和压缩机动力源(11)开关，让离心机(20)旋转逐渐减慢直至停止旋转。一旦打开阀(22)、阀门(25)的阀门开启水泵(23)后，同时只进不出的气体单向阀(16)由于负压自动工作补充气体，高温混合液(24)即涌进封闭式快速冷却室(6)内，经多层重叠蛇形冷却管(5)快速冷却凝结，淡水(26)即批量产出。当爆炸室(14)内的高温混合液(24)被排放完后，即同时关闭水泵(23)、阀门(22)、阀门(25)和锅炉内盖阀门(9)开关并打开阀门(27)及稍后再打开隔离层单向阀(18)开关将隔离室(19)内的浓盐水(28)排光。被隔离的浓盐水(28)总量约占隔离室(19)空间的70％，约占锅炉(8)内注入海水(2)的10％。如此不断反复循环。

Claims (1)

1、一种高效海水淡化放爆离心隔离装置，其特征在于：爆炸室(14)被安置在超高速离心机(20)上与高压锅炉(8)、高温离心室(15)连接连通，在注满海水(2)的高压锅炉(8)体内设置锅炉内盖阀门(9)高压气体动力源(11)输送气体进入口、加热热源(12)，高温离心室(15)内设置锥形离心管(29)、多层隔离闸(30)加热网(17)、隔离层单向阀门(18)、隔离室(19)及体外设置浓盐水(28)排放阀门(27)，爆炸室(14)体外设置高温混合液(24)排放阀门(22)与水泵(23)连接与快速冷却室(6)连通冷凝后即成大量的淡水(26)。

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