CN1613780A - 热空气多级蒸馏海水淡化处理装置 - Google Patents

Abstract

热空气多级蒸馏海水淡化处理装置是一种能够使浓海水水雾在高温热空气中完全蒸发制取盐，利用其产生的非饱和湿空气余热将海水进行多级的蒸发、浓缩，获得浓海水和淡化水的装置；由原料海水制备段，洁净空气制备段，高温热空气制备段，分离段，多级浓编段，连接管道、风道和强、弱电系统所组成。浓缩段在获取淡化水的同时，将原料海水浓缩成为与产水率相对应的高浓度海水，分离段将高浓度海水雾化、使用高温热空气制取盐，盐的价值远远高于水的价值，盐的获取减少了对环境的污染，增强了蒸馏法的经济性和可行性；使热空气直接与细小的海水水滴进行传质与换热，具有极高的速度和效率，避免了传统蒸馏法难以解决的低效和结垢问题；由于海水的浓缩和分离均是在常压、气态下进行的，生产设备具有高效率、大容量、低成本的成熟技术条件，因而项目投资和运行管理的费用会大幅度降低；当以高浓度海水作为原料时，收益亦会同步增长。所述海水淡化处理装置不仅可以用来处理海水，它还可以用来处理能够进行压力雾化，其中水分能够被热空气蒸发，产生的固体物能够与湿空气分离的各种液体。

Description

热空气多级蒸镏海水淡化处理装置

技术领域  本发明涉及海水淡化处理技术。

背景技术  已知海水淡化的成熟技术有：电渗析，反渗透，多级闪蒸，低温多效等方法。这些方法都是从取得的海水中部分地获取淡化水，而将浓缩的剩余部分排回大海或进行其它方面的综合利用，在海水的淡化处理过程中，没有实现海水中水和盐的彻底分离。

发明内容  本发明的目的是提供一种能够使浓海水水雾在高温热空气中完全蒸发制取盐，利用其产生的非饱和湿空气余热将海水进行多级的蒸发、浓缩，获得浓海水和淡化水的海水淡化处理装置。

该装置由原料海水制备段，洁净空气制备段，高温热空气制备段，分离段，多级浓缩段，连接管道、风道和强、弱电系统所组成。原料海水制备段由海水蓄水池、取水井、海水泵、海水过滤器组成，为系统提供原料海水。洁净空气制备段由空气采集室和空气过滤器组成，将所需空气过滤为洁净空气。高温热空气制备段由空气采集室、空气过滤器、风机、省煤器和热风炉组成，生产具有吸湿能力的高温热空气。分离段由水雾发生器、混合器、气盐分离室组成，使由水雾发生器发生的浓海水水雾在混合器中与高温热空气进行混合、换热、传质，混合器能够阻挡大直径水滴通过，设置于气盐分离室的顶部或侧壁，气盐分高室用于水雾与高温热空气的进一步混合与换热，同时过滤和收集盐的颗粒，浓海水在分离段中水分完全蒸发，分离为非饱和湿空气和盐的颗粒。浓缩段由第一级、中间级和末级组成；经过消毒、絮凝、沉淀、过滤和除气等处理的海水首先进入浓缩段末级的冷凝器，将经过冷凝器的饱和湿空气冷却，海水自身得到加热后部分进入混合雾化器集水槽，为蒸发的和输往上级的部分海水补充水量，其余部分返回蓄水池；末级的混合雾化器由集水槽、海水泵、雾化器、动力喷雾器、风扇叶、气水分离器组成；海水经海水泵加压后，由动力、雾化喷头喷出，动力雾化喷头是在一个环形的内开口的收水槽内进行喷雾的，未蒸发的海水被收集流回混合雾化器集水槽，喷雾产生的蒸发气通过开口进入混合雾化器内；喷雾所产生的反作用力使与动力喷雾器同轴联接的风扇叶和雾化喷头旋转，产生的负压吸入经过上一级冷凝器加热的洁净空气——热空气，热空气在风扇叶的推动下与雾化喷头喷出的水雾和喷雾产生的蒸发气进行混合、换热与传质，成为雾化水滴与饱和湿空气的混合体，其流经气水分离器时，被分离为饱和湿空气和未蒸发的浓海水，饱和湿空气经过冷凝器冷却，其中的大部分水蒸气凝结为水——淡化水，淡化水沿着装有水封装置的管道汇流到储水箱，其余的空气、水蒸气和不凝结气体通过冷凝器排气口排入大气；浓海水汇集到混合雾化器的集水槽，被海水泵重新吸入，重复雾化、蒸发的过程；输入上一级的浓海水在上一级进行雾化、蒸发的过程，使海水得到逐级浓缩并产生淡化水；浓缩段末级的上一级属于中间级，末级与中间级之间的区别在于冷却介质分别为原料海水和洁净空气，中间级之间的区别在于被吸入的热空气温度不同，分离段输出的非饱和湿空气温度和浓缩段每级之间吸入热空气的温度差决定了中间级的级数，而每级的加湿量、所采用冷凝器的效率和气候条件也会影响这种温度差；浓缩段第一级吸入的非饱和湿空气温度最高，直接与雾化喷头接触可能会发生雾化喷头因结垢而经常堵塞的现象，所以设置水雾发生器和混合器代替末级和中间级采用的混合雾化器；水雾发生器的构成与混合雾化器的构造基本相同，只是热空气的入口被封闭起来，风扇叶移到动力喷雾器之后安装；水雾发生器把浓海水雾化成水雾，使温度较高的非饱和湿空气通过由引射原理构成的混合器与水雾进行传质与换热；浓缩段是对非饱和湿空气和热空气进行加湿，除湿，除气，获得淡化水、新的热空气、浓海水和热的原料海水的过程。风道和管道用来连接各段，组成海水、空气、淡化水在级间的通道，为便于安装、运行、调节与控制，风道和管道上设置必要的阀件和构件。强电、弱电系统为整个装置提供运行电力和运行状态控制。通过高温热空气制取盐是所述海水淡化处理装置的主要特征，在分离段排出的非饱和湿空气温度适宜时，亦可转用低温多效蒸馏技术进行海水的淡化和浓缩处理。

浓缩段在获取淡化水的同时，将原料海水浓缩成为与产水率相对应的高浓度海水，分离段将高浓度海水雾化、使用高温热空气制取盐，盐的价值远远高于水的价值，盐的获取减少了对环境的污染，增强了蒸馏法的经济性和可行性；使热空气直接与细小的海水水滴进行传质与换热，具有极高的速度和效率，避免了传统蒸馏法难以解决的低效和结垢问题；由于海水的浓缩和分离均是在常压、气态下进行的，生产设备具有高效率、大容量、低成本的成熟技术条件，因而项目投资和运行管理的费用会大幅度降低；当以高浓度海水作为原料时，收益亦会同步增长。所述海水淡化处理装置不仅可以用来处理海水，它还可以用来处理能够进行压力雾化，其中水分能够被热空气蒸发，产生的固体物能够与湿空气分离的各种液体。

具体实施方式  海水是原料，它可以是原海水，也可以是高浓度盐水；当使用原海水作为原料时，需经过消毒、絮凝、沉淀、过滤、除气等处理；当使用高浓度盐水或其它液体作为原料时，视其洁净程度采取相应的处理措施。原料海水输入过滤器、冷凝器至末级混合雾化器集水槽的动力由海水制备段的海水泵提供；浓缩段末级动力、雾化喷头供水和向上一级补水的动力，由本级的海水泵提供；补充水由浓缩段末级开始，逐级上送，直至分离段的水雾发生器；为保证分离段和浓缩段各级的液位，每个水槽设置液位控制装置和溢流连通管，将可能发生的多余水量顺序排至浓缩段末级集中排回蓄水池，当液位非正常状态出现时，弱电系统将发出报警并自动采取保护措施；每个水槽底部设置排水口与排水管道相连，以便能够及时地将沉淀物排往蓄水池；海水泵可随具体安装位置的变化，选用潜水或非潜水型海水泵。

空气由装置安装环境提供，要求过滤后的空气中不存在可能导致淡化水和盐被污染而失去相应价值的物质。空气经空气过滤器、省煤器、热风炉、分离段至浓缩段第一级排出的动力，由设置在省煤器前或热风炉后的风机提供；浓缩段中间级、末级的热空气动力由本级的采用喷雾动力原理的混合雾化器或以风机为动力的混合雾化器提供，采用喷雾动力原理的混合雾化器能够达到使雾化水滴分布均匀、热空气与水雾混合均匀、更多地获取浓海水的蒸发气和减少动力电机装置的目的。

水雾发生器、混合雾化器、混合器的气水分离器由细目网和边框组成，其网的目数、网片的数量和网片之间的间距，按实际需求确定。装置中省煤器、热风炉和分离段、浓缩段第一级、中间级的冷凝器均属于气—气型换热设备，腐蚀和结垢的问题不明显；只有浓缩段末级的冷凝器是常温海水与温度最高不超过40℃的湿饱和空气进行换热，采用高效率、低温差、结构紧凑，且不易污塞、自动除垢的螺旋板或螺旋管型换热器能够明显减少结垢。热风炉的燃料品种不受限制，只要排放的煾气不至危害环境的空气质量即可；热风炉的作用是产生高温热空气；省煤器是为了降低热风炉排烟温度，提高热效率而设置的；如果有余热或其它热源利用条件时，可用换热器替代热风炉和省煤器生成高温热空气。

各段根据需要设置检修或更换设备的检修孔或检修门，重要设备应考虑备用以及在系统运行状态下的切换。由于海水具有较强的腐蚀性，热空气具有较高的温度，所以需要选用适用的材料和设备实施本装置，当本装置用于生产食品盐和饮用水时，材料和设备应满足食品级卫生标准的要求；凡是温度超过常温的表面部分，均应进行保温处理；设备内部温差较大和非正常传热面容易发生结垢的部位亦应采取隔热措施。

整个装置按容量要求的不同，各种设备的容量、数量和浓缩段的级数均可根据需要灵活设置。在无明确要求情况下，整个装置除热风炉燃煤、烟尘处理，运行控制和盐的收集与加工部分外，其余部分宜按室外设置要求进行设计。装置运行时，各段空气和海水的温度、流量的变化将直接影响淡化水、盐的产出率和质量，对空气、海水的温度、压力、流量，淡化水的含盐率，盐的含水率和各种设备的运行状况进行全面的自动化监控，能够保证装置各系统稳定、节能、高效地运行。

海水经过多次过滤、除气处理，由高温热空气分离而得到的盐的颗粒，品质会很高，经简单加工处理即可满足商品盐的要求；该装置产出的淡化水，其中的有害成分会更低，通过管道汇集至储水箱或蓄水池成为高品质的商品水。

Claims (4)

1.一种热空气多级蒸馏海水淡化处理装置，能够使浓海水水雾在高温热空气中完全蒸发制取盐，利用其产生的非饱和湿空气余热将海水进行多级的蒸发、浓缩，获得浓海水和淡化水；其特征在于该装置由原料海水制备段，洁净空气制备段，高温热空气制备段，分离段，多级浓缩段，连接管道、风道和强、弱电系统所组成；

2.权利要求1所述的海水淡化处理装置，其特征在于分离段由水雾发生器、混合器、气盐分离室组成，使由水雾发生器发生的浓海水水雾在混合器中与高温热空气进行混合、换热、传质，混合器能够阻挡大直径水滴通过，设置于气盐分离室的顶部或侧壁，气盐分离室用于水雾与高温热空气的进一步混合与换热，同时过滤和收集盐的颗粒，浓海水在分离段中水分完全蒸发，分离为非饱和湿空气和盐的颗粒；

3.权利要求1所述的海水淡化处理装置，其特征在于多级浓缩段由第一级、中间级和末级组成；末级与中间级之间的区别在于冷却介质分别为原料海水和洁净空气；中间级之间的区别在于被吸入的热空气温度不同；浓缩段第一级与中间级之间的区别在于：浓缩段第一级设置水雾发生器和混合器代替了末级、中间级采用的，由同轴联接的风扇叶、雾化器、动力喷雾器和集水槽、海水泵、气水分离器所组成的，喷雾时产生的反作用力能够使风扇叶和雾化喷头旋转的混合雾化器；

4.权利要求1所述的海水淡化处理装置，其特征在于该装置不仅可以用来处理海水，它还可以用来处理能够进行压力雾化，其中水分能够被热空气蒸发，产生的固体物能够与湿空气分离的各种液体。