CN1375461A - 超高速海水淡化微耗能放爆比重差分离瞬间淡化装置 - Google Patents

Abstract

本发明超高速海水淡化微耗能放爆比重差分离瞬间淡化装置,利用海水中的盐类分子均不参与蒸发气化过程的这一特性和液体的压缩系数较小的特性及海水水液在超压放爆中在受到同等爆发力动能激波激流及气液混合作用下:含盐量较少的淡水分子水液液滴较容易发泡膨胀爆碎后形成的小水滴质点较小比重较小;含盐量较多的盐类分子水液液滴不易发泡膨胀爆碎后形成的水滴质点最大比重较大;较容易进行比重悬殊差远距离分离隔离的特性。最大限度地在不对冷海水水液进行加热气化的状况下,直接将数十吨重的冷海水水液、数百吨重的冷海水水液一气呵成,弹指间、微耗能,比重悬殊差分离出淡水和浓盐水。达到了超高速海水淡化微耗能放爆比重差分离瞬间淡化的目的。

Description

超高速海水淡化微耗能放爆比重差分离瞬间淡化装置

本发明涉及海水超高速微耗能放爆比重差分离瞬间淡化和海水快速制盐及废水污水快速处理，尤其是：由超压容器、导液管、导气管、放爆片(或采用电磁阀门)、放爆管、超高压储气小罐、超高压智能调节进气阀门、数个有压气体进气阀门、放爆液滴膨胀大棚、自动泄压排气窗、自动泄压排气小窗、水汽进汽口、旋转轴座、辐射支杆、管道阀门等组成的超高速海水淡化微耗能放爆比重差分离瞬间淡化装置。

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，(短暂的蒸发饱和后即停止蒸发)产生的蒸气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，目前已达需要重复闪馏操作五十多节/次，设备庞大效率较低)。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产生约10％的淡水，却要产生约90％的有污染的浓海水。)

本发明的目的是提供一种全新的超高速海水淡化微耗能放爆比重差分离瞬间淡化装置。其机理新颖、结构简单、投资非常少、产水批量大、性能稳定、体积小、无水垢、无污染、放爆声低、微量耗能、成本低微、使用方便、制水快、水质优、寿命长，出淡水产量高。(可产生约95％的淡水，只产生约5％的浓盐水。)

为了达到上述的目的，本发明的解决方案是：利用海水中的盐类分子均不参与蒸发气化过程的这一特性和利用液体的压缩系数较小的特性及利用海水中的水液在超压放爆中在受到同等爆发力动能激波激流及气液高密度超压混合作用下：含盐量较少的淡水分子水液液滴的气液高密度超压混合后较容易挥发、发泡、膨胀、爆碎后形成的小水滴质点较小比重较小、喷射射程较短；含盐量较多的盐类分子水液液滴的气液高密度超压混合后不易挥发、发泡、膨胀、爆碎后形成的水滴质点最大比重较大、喷射射程较长；较容易进行比重悬殊差远距离分离和远距离隔离的特性。采用超压放爆时释放出巨大的爆发力动能能量、海水水液的气液高密度超压混合后刹那间减压超高速发泡膨胀、产生大量的巨力冲击波(激波)压强爆碎动能、采用超压激流远程喷射、采用放爆比重悬殊差远距离进行分离及远距离进行隔离的工作机理。[在超压放爆中的淡水分子水液的气液高密度超压混合后较容易挥发发泡膨胀(较容易形成气泡呈均质泡液状的膨胀液体)，比重、间距离、体积等变化较大，喷射射程较短；在超压放爆中的盐类分子水液的气液高密度超压混合后不易挥发发泡膨胀(不易形成气泡呈均质泡液状的膨胀液体)，比重、间距离、体积等变化较小，喷射射程较长。]最大限度地在不对冷海水水液进行加热气化的状况下，[不需要冷海水水液气化]直接将数十吨重的冷海水水液、数百吨重的冷海水水液一气呵成，弹指间、微耗能、比重悬殊差、即总体上分离出并总体上隔离出淡水分子泡液混合物与盐类分子浓盐水水液。达到了超高速海水淡化微耗能放爆比重悬殊差远距离分离远距离隔离瞬间淡化的目的。

本发明的技术方案是：在设置安置的超强度的密封超压容器[或采用超高压容器或采用高压容器]体内预先设置安置连接导液管、导气管，体外设置安置连接进水阀门进水管、超高压储气小罐超高压智能调节进气阀门、特制型放爆片[或采用电磁阀门]、放爆管、巨型的高效太阳能透明外罩的双层[或单层或多层]放爆液滴膨胀大棚，超压容器分别与导液管、导气管、进水管连接联通，进水阀门与进水管连接、导气管的一端与导液管下部相连[气液同轴发泡]另一端与超高压智能调节进气阀门连接、特制型放爆片[或采用电磁阀门]与超压容器上部导液管的喷射口连接密封、放爆管与导液管的上部喷射口连接，超高压储气小罐的一端导管与超高压智能调节进气阀门连接另一端导管分别与数个：低压储气罐的进气阀门、中压储气罐的进气阀门、高压储气罐的进气阀门、超压储气罐的进气阀门连接联通；在巨型的高效太阳能透明外罩的双层[或单层或多层]放爆液滴膨胀大棚体内设置安置单个或数个电热液滴爆碎网[或不采用不设置不安置电热液滴爆碎网]，可迫使小液滴在高速穿过超高温网孔后小液滴即发生剧烈膨胀然后爆碎；在放爆液滴膨胀大棚体壁上设置安置连接自动泄压排气窗、自动泄压排气小窗，在放爆液滴膨胀大棚中下部体外设置安置连接联通淡水出水管道阀门、在放爆液滴膨胀大棚内液滴喷射程的外围底部体外设置安置连接联通浓盐水出液管道阀门，在双层[或多层]放爆液滴膨胀大棚的上层下部体内设置安置连接水汽进汽口、在体外设置安置连接联通蒸馏水出水管道阀门，本发明设置安置的可进行连续性放爆淡化的旋转形式的旋转轴座分别与由轴座中心向外辐射的设置安置的众多的辐射支杆的一端紧密连接固定，辐射支杆的另一端分别与[众多的]超压容器紧密连接固定；巨型的高效太阳能透明外罩的放爆液滴膨胀大棚的喷射流入口处可快速地、连续不断循环地与众多的超压容器的上部处进行快速的，连接脱离、再连接再脱离的重复性的活接头形式的快速连接联通。

本发明超高速海水淡化微耗能放爆比重差分离瞬间淡化装置的工作流程为：1.超压放爆气液混合、刹那减压超高速发泡膨胀、冲击波压强爆碎动能分解：在设置安置密封的超强度的超压容器[或采用超高压容器或采用高压容器]体内预先设置安置导液管、导气管和体外设置安置进水阀门、进水管、数个有压气体进气阀门、超高压储气小罐、超高压智能调节进气阀门、特制型放爆片[或采用电磁阀门]、放爆管、巨型的高效太阳能透明外罩的双层[或单层或多层]放爆液滴膨胀大棚。在放爆液滴膨胀大棚的体内设置安置单个或数个电热液滴爆碎网[或不采用不设置不安置电热液滴爆碎网]。首先开启进水阀门通过进水管管道向超压容器体内注入经预处理后的冷海水，在超压容器体内的冷海水的水位达到了一定的需求量水位时，关闭进水阀门停止注水密闭固牢特制型放爆片。开启超高压智能调节进气阀门，然后逐个分别开启及逐个分别关闭数个：低压储气罐的进气阀门、中压储气罐的进气阀门、高压储气罐的进气阀门、超压储气罐的进气阀门。[此时超压储气罐的进气阀门的通径进气通流量要比超高压智能调节进气阀门的通径进气量的进气通流量大许多]。大量的有压气体就在较短的时间内通过超高压储气小罐、超高压智能调节进气阀门、导气管及管道被压注入超压容器体内。在超压容器体内的充气压力达到了一定的所需工作压力时即关闭超压储气罐的进气阀门，开启电热液滴爆碎网的电源开关，同时自动将超高压智能调节进气阀门的进气通流量调小，直至特制型放爆片被超压气体聚力撕碎，形成超压放爆[或采用开启电磁阀门超压放爆]。此时超高压智能调节进气阀门可自动将进气通流量调节至最大进气通流量。一旦超压放爆即释放出巨大的爆发力动能能量，产生大量的巨力冲击波(激波)压强爆碎动能，海水水液的气液高密度超压混合后超压喷出刹那间减压超高速发泡膨胀，大量的海水水液被巨力冲击波压强动能倾刻间通过气液同轴发泡的导液管上端从放爆口的放爆管内高速喷射出去。超压容器体内全部的海水水液在弹指间喷出后，在形成气泡呈均质泡液状的膨胀液体的同时爆破分解后化为高密度的小水滴不断地被快速蒸发汽化。

2.超压激流远程喷射、液滴变形破碎爆碎、放爆比重悬殊差远距离分离及隔离：淡水分子水液液滴与盐类分子水液液滴之间一旦脱离了母液水体，相互间就不再产生大的作用力。在高速空气激流与液滴同行时，小液滴与小液滴之间基本上互不接触。在高速气液射流——液滴悬浮体系中，液滴与高速空气激流相混合作用变形后，此期间后的液滴表面附近因对流剪切作用，表面开始剥离雾化，同时，液滴核内各微元随时间不断位移以致液滴完全破碎。液滴变形是液滴内各微元体之间不断发生相对位移的过程，当液滴内微元体的位移大于液滴直径，从扁平液滴母体的中部分裂出杆状液柱后，液滴随即完全破碎。液滴与高速空气激流气体不断地碰撞后，液滴变形、表面剥离至完全破碎是一个渐进过程。在液滴爆碎网被通电加热后，当海水中的部分质点较大的比重较大的高密度的小液滴在连续不断地涌湍激流高速穿过超高温网孔后即发生小液滴急剧膨胀，随后经历幅度较小的膨胀收缩过程后，小液滴又一次强烈急剧膨胀，直至刹那间全部爆碎。[此时整个液滴已不存在，宏观上将不呈现原液滴的分解特征，液滴爆裂非常猛烈，液滴爆碎后，许多的微细小液滴充满汽化场。]淡水分子水液液滴的气液高密度超压混合后较容易被超压放爆刹那间减压超高速发泡膨胀体积急剧增加数十倍至数千倍，比重迅速下降缩小了数十倍至数千倍，在经过超压激流的冲击破碎及(或遇高温再次膨胀)爆碎后，形成质点较小的超高密度微细颗粒悬浮液滴泡液混合物，所承受的冲击作用最小、运行距离较短、运行速度较慢、运行路线较弯，被喷射至放爆液滴膨胀大棚内空中浮游，不断地被快速蒸发汽化；盐类分子水液液滴的气液高密度超压混合后由于在超压放爆时不易发泡膨胀、经过超压激流的冲击破碎及爆碎后，形成质点最大的颗粒浓盐水液滴，所承受的冲击作用最大、运行路线较直、运行距离较长、运行速度最快，被喷射甩抛得最远。由于淡水分子水液的气液高密度超压混合后较容易挥发、发泡膨胀系数较大，喷射射程较短、比重、间距离、体积等变化较大；盐类分子水液的气液高密度超压混合后不易挥发、发泡膨胀系数较小，喷射射程较长、比重、间距离、体积等变化较小；由于两者之间的喷射射程距离和比重变化差异悬殊非常大，[最大限度地扩大淡水分子水液液滴与盐类分子水液液滴之间的喷射射程差距和比重差距]较容易采用在远距离中进行放爆比重悬殊差分离和隔离。在超压放爆时[一般以秒计算时间]，冷海水水液即被全部从超压容器体内喷射出去，此时立即关闭电热液滴爆碎网的电源开关，同时巨大量的空气激流的多余的气体也随时从自动泄压排气窗口、自动泄压排气小窗口自动不断地排放出去。巨型的高效太阳能透明外罩的放爆液滴膨胀大棚在太阳能的辅助加热作用下，已形成质点较小的高密度的微细颗粒悬浮液滴泡液混合物不断地被快速蒸发汽化。部分水汽上升后即从水汽进汽口进入至上层的放爆液滴膨胀大棚内蒸发汽化汇集后形成蒸馏水。开启蒸馏水出水管道阀门即可排放蒸馏水。开启淡水出水管道阀门即可排放经发泡膨胀分解降落汇集后形成的大量的淡水。开启浓盐水排液管道阀门即可排放被喷射甩抛得最远汇集后形成的浓盐水水液。如此不断的反复循环不息。本发明设置安置的可进行连续性的放爆淡化的旋转形式的旋转轴座，可以通过辐射支杆安置安装许多的超压容器。巨型的高效太阳能透明外罩的放爆液滴膨胀大棚的喷射流入口处可快速地连续不断循环地与众多的超压容器的上部处进行快速的连接脱离、再连接再脱离的重复性的活接头形式的快速连接联通。如此不断地反复循环不息，达到了超高速海水淡化微耗能放爆比重悬殊差远距离分离远距离隔离瞬间淡化的目的。

由于上述解决方案中采用了：利用海水中的盐类分子均不参与蒸发气化过程的这一特性和利用液体的压缩系数较小的特性及利用海水中的水液在超压放爆中在受到同等爆发力动能激波激流及气液高密度超压混合作用下：含盐量较少的淡水分子水液液滴的气液高密度超压混合后较容易挥发、发泡、膨胀、喷射射程较短、爆碎后形成的小水滴质点较小比重较小；含盐量较多的盐类分子水液液滴的气液高密度超压混合后不易挥发、发泡、膨胀、喷射射程较长、爆碎后形成的水滴质点最大比重较大；较容易进行比重悬殊差远距离分离和远距离隔离的特性。采用超压放爆时释放出巨大的爆发力动能能量、海水水液的气液高密度超压混合后刹那间减压超高速发泡膨胀、产生大量的巨力冲击波(激波)压强爆碎动能、采用超压激流远程喷射、采用放爆比重悬殊差远距离进行分离及远距离进行隔离的工作机理。最大限度地在不对冷海水水液进行加热气化的状况下[不需要冷海水水液气化]，最大限度地扩大淡水分子水液液滴与盐类分子水液液滴之间产生的最大的喷射射程差距和比重悬殊差差距、运行速度、运行距离，在它们发生了不同的运行方式、运行方向后，达到了超高速分离的目的并将它们迅速地隔离开。[本发明放爆比重悬殊差远距离分离和远距离隔离的方式的分离效率，与超高速离心机的比重差分离的方式的分离效率相比较约提高了成千倍。]其机理新颖、结构简单、投资非常少、产水批量大、性能稳定、体积小、无水垢、无污染、放爆声低、微量耗能、成本低微、使用方便、制水快、水质优、寿命长、出淡水产量高，能够节省大量的能源和时间。(与目前世界上领先的海水淡化技术的淡化速度相比较，其制水速度约提高了成千倍)。

下面结合附图与实施例对本发明作进一步的描述。

附图1是本发明实施例的超高速海水淡化微耗能放爆比重差分离瞬间淡化装置的海水水液连续不断地循环放爆淡化的工作原理的简要示意图。

附图2是本发明实施例的超高速海水淡化微耗能放爆比重差分离瞬间淡化装置的海水水液超压放爆气液混合、刹那减压超高速发泡膨胀、冲击波压强爆碎动能分解、超压激流远程喷射、液滴变形破碎爆碎、放爆比重悬殊差远距离分离及隔离的工作原理的简要示意图。

本发明超高速海水淡化微耗能放爆比重差分离瞬间淡化装置如附图1附图2所示，超高速海水淡化微耗能放爆比重差分离瞬间淡化装置的工作流程为：1.超压放爆气液混合、刹那减压超高速发泡膨胀、冲击波压强爆碎动能分解：在设置安置密封的超强度的超压容器(1)体内预先设置安置导液管、(2)导气管(3)和体外设置安置进水阀门(5)、进水管(4)、数个有压气体进气阀门(9)(10)(11)(12)、超高压储气小罐(8)、超高压智能调节进气阀门(7)、特制型放爆片(6)[或采用电磁阀门(6)]、放爆管(26)、巨型的高效太阳能透明外罩的双层[或单层或多层]放爆液滴膨胀大棚(13)。在放爆液滴膨胀大棚(13)的体内设置安置单个或数个电热液滴爆碎网(24)[或不采用不设置不安置电热液滴爆碎网(24)]。首先开启进水阀门(5)通过进水管(4)管道向超压容器(1)体内注入经预处理后的冷海水，在超压容器(1)体内的冷海水的水位达到了一定的需求量水位时，关闭进水阀门(5)停止注水密闭固牢特制型放爆片(6)。开启超高压智能调节进气阀门(7)，然后逐个分别开启及逐个分别关闭数个：低压储气罐的进气阀门(9)、中压储气罐的进气阀门(10)、高压储气罐的进气阀门(11)、超压储气罐的进气阀门(12)。[此时超压储气罐的进气阀门(12)的通径进气通流量要比超高压智能调节进气阀门(7)的通径进气量的进气通流量大许多]。大量的有压气体就在较短的时间内通过超高压储气小罐(8)、超高压智能调节进气阀门(7)、导气管(3)及管道被压注入超压容器(1)体内。在超压容器(1)体内的充气压力达到了一定的所需工作压力时即关闭超压储气罐的进气阀门(12)，开启电热液滴爆碎网(24)的电源开关，同时自动将超高压智能调节进气阀门(7)的进气通流量调小，直至特制型放爆片(6)被超压气体聚力撕碎，形成超压放爆[或采用开启电磁阀门(6)超压放爆]。此时超高压智能调节进气阀门(7)可自动将进气通流量调节至最大进气通流量。一旦超压放爆即释放出巨大的爆发力动能能量，产生大量的巨力冲击波(激波)压强爆碎动能，海水水液的气液高密度超压混合后超压喷出刹那间减压超高速发泡膨胀，大量的海水水液被巨力冲击波压强动能倾刻间通过气液同轴发泡的导液管(2)上端从放爆口的放爆管(26)内高速喷射出去。超压容器(1)体内全部的海水水液在弹指间喷出后，在形成气泡呈均质的泡液状膨胀液体的同时爆破分解后化为高密度的小水滴不断地被快速蒸发汽化。

2.超压激流远程喷射、液滴变形破碎爆碎、放爆比重悬殊差远距离分离及隔离：在液滴爆碎网(24)被通电加热后，当海水中的部分质点较大比重较大的高密度的小液滴在连续不断地涌湍激流高速穿过超高温网孔(25)后即发生小液滴急剧膨胀，随后经历幅度较小的膨胀收缩过程后，小液滴又一次强烈急剧膨胀，直至刹那间全部爆碎。淡水分子水液液滴的气液高密度超压混合后较容易被超压放爆刹那间减压超高速发泡膨胀体积急剧增加数十倍至数千倍，比重迅速下降数十倍至数千倍，经过超压激流的冲击破碎及(或遇高温再次膨胀)爆碎后，形成质点较小的超高密度微细颗粒悬浮液滴泡液混合物，所承受的冲击作用最小、运行距离较短、运行速度较慢、运行路线较弯(16)，被喷射至放爆液滴膨胀大棚内空中浮游，不断地被快速蒸发汽化；盐类分子水液液滴的气液高密度超压混合后由于在超压放爆时不易发泡膨胀、经过超压激流的冲击破碎及爆碎后，形成质点最大的颗粒浓盐水液滴，所承受的冲击作用最大、运行路线较直(17)、运行距离较长、运行速度最快，被喷射甩抛得最远。在超压放爆时[一般以秒计算时间]，冷海水水液即被全部从超压容器(1)体内喷射出，此时立即关闭电热液滴爆碎网(24)的电源开关，同时巨大量的空气激流的多余的气体也随时从自动泄压排气窗口(18)、自动泄压排气小窗口(19)自动不断地排放出去。巨型的高效太阳能透明外罩的放爆液滴膨胀大棚(13)在太阳能的辅助加热作用下，已形成质点较小的高密度的微细颗粒悬浮液滴泡液混合物不断地被快速蒸发汽化。部分水汽上升后即从水汽进汽口(20)进入至上层的放爆液滴膨胀大棚(13)内蒸发汽化汇集后形成蒸馏水。开启蒸馏水出水管道阀门(23)即可排放蒸馏水。开启淡水出水管道阀门(22)即可排放经发泡膨胀分解降落汇集后形成的大量的淡水。开启浓盐水排液管道阀门(21)即可排放被喷射甩抛得最远汇集后形成的浓盐水水液。如此不断地反复循环不息。本发明设置安置的可进行连续性的放爆淡化的旋转形式的旋转轴座(14)，可以通过辐射支杆(15)安置安装许多的超压容器(1)。巨型的高效太阳能透明外罩的放爆液滴膨胀大棚(13)的喷射流入口处可快速地连续不断循环地与众多的超压容器(1)的上部处进行快速的连接脱离、再连接再脱离的重复性的活接头形式的快速连接联通。如此不断地反复循环不息，达到了超高速海水淡化微耗能放爆比重悬殊差远距离分离远距离隔离瞬间淡化的目的。

Claims (2)

1、一种超高速海水淡化微耗能放爆比重差分离瞬间淡化装置，其特征在于：在设置安置的超强度的密封超压容器(1)[或采用超高压容器(1)或采用高压容器(1)]体内预先设置安置连接导液管(2)、导气管(3)，体外设置安置连接进水阀门(5)进水管(4)、超高压储气小罐(8)超高压智能调节进气阀门(7)、特制型放爆片(6)[或采用电磁阀门(6)]、放爆管(26)、巨型的高效太阳能透明外罩的双层[或单层或多层]放爆液滴膨胀大棚(13)，超压容器(1)分别与导液管(2)、导气管(3)、进水管(4)连接联通，进水阀门(5)与进水管(4)连接、导气管(3)的一端与导液管(2)下部相连[气液同轴发泡]另一端与超高压智能调节进气阀门(7)连接、特制型放爆片(6)[或采用电磁阀门(6)]与超压容器(1)上部导液管(2)的喷射口连接密封、放爆管(26)与导液管(2)的上部喷射口连接，超高压储气小罐(8)的一端导管与超高压智能调节进气阀门(7)连接另一端导管分别与数个：低压储气罐的进气阀门(9)、中压储气罐的进气阀门(10)、高压储气罐的进气阀门(11)、超压储气罐的进气阀门(12)连接联通；在巨型的高效太阳能透明外罩的双层[或单层或多层]放爆液滴膨胀大棚(13)体内设置安置单个或数个电热液滴爆碎网(24)[或不采用不设置不安置电热液滴爆碎网(24)]，可迫使小液滴在高速穿过超高温网孔(25)后小液滴即发生剧烈膨胀然后爆碎；在放爆液滴膨胀大棚(13)体壁上设置安置连接自动泄压排气窗(18)、自动泄压排气小窗(19)，在放爆液滴膨胀大棚(13)中下部体外设置安置连接联通淡水出水管道阀门(22)、在放爆液滴膨胀大棚(13)内液滴喷射程的外围底部体外设置安置连接联通浓盐水出液管道阀门(21)，在双层[或多层]放爆液滴膨胀大棚(13)的上层下部体内设置安置连接水汽进汽口(20)、在体外设置安置连接联通蒸馏水出水管道阀门(23)。

2、根据权利要求1所示的超高速海水淡化微耗能放爆比重差分离瞬间淡化装置，其特征在于；本发明设置安置的可进行连续性放爆淡化的旋转形式的旋转轴座(14)分别与由轴座中心向外辐射的设置安置的众多的辐射支杆(15)的一端紧密连接固定，辐射支杆(15)的另一端分别与[众多的]超压容器(1)紧密连接固定；巨型的高效太阳能透明外罩的放爆液滴膨胀大棚(13)的喷射流入口处可快速地、连续不断循环地与众多的超压容器(1)的上部处进行快速的，连接脱离、再连接再脱离的重复性的活接头形式的快速连接联通。

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