CN201660457U - 新型多效蒸馏海水淡化装置 - Google Patents

Abstract

一种新型多效蒸馏海水淡化装置，属于海水淡化技术领域。由加热器(1)、若干组串联的降膜蒸发器、淡水槽(29、27、25、23)、冷却器(22)，以及各效的淡水余热回收换热器(24、26、28、30)组成；每一效降膜蒸发器由蒸发器(2、7、12、17)、喷淋(布水)装置(3、8、13、18)、输水泵(4、9、14、19)、除沫器组成；每一效的喷淋(布水)装置(3、8、13、18)通过本效的输水泵(4、9、14、19)连接到本效蒸发器的底部，相邻两效蒸发器(2与7、7与12等)之间经过流量调节阀或者输水泵相连，浓海水通过流量调节阀从最后一效(或第一效)排出。外界热源通过加热器为本装置提供热能，对海水进行淡化，其优点是排出的浓海水流量小、浓度可调节，热效率高。

Description

新型多效蒸馏海水淡化装置

(一)技术领域

本实用新型涉及一种新型多效蒸馏海水淡化装置，主要用于海水(或苦咸水)淡化。属于海水淡化技术领域。

(二)背景技术

对海水或苦咸水进行淡化的方法很多，常规的方法有蒸馏法、离子交换法、渗析法、反渗透膜法以及冷冻法等。在蒸馏法中最为广泛被研究和使用的方法主要是多级闪蒸(MSF)海水淡化装置和多效蒸馏(MED)海水淡化装置。

多级闪蒸(MSF)海水淡化装置是利用电厂、化工厂的余热连续不断的从海水中提取总固体物质含量很小的高品质淡水，作为生产过程的工艺用水以及大规模的市政用水。

多效蒸馏(MED)海水淡化技术的特征是将水平管降膜蒸发器(或垂直管降膜蒸发器)串联起来，用一定量的蒸汽输入，通过多次蒸发和冷凝，得到多倍于加热蒸汽量的蒸馏水。附图1是一种多效蒸馏(MED)海水淡化装置的原理图。

在上述两种方式海水淡化装置中，多级闪蒸海水淡化装置需要输入的蒸汽温度较高，温度过低导致级数减少，效率降低。由于多级闪蒸海水淡化装置每淡化1吨淡水需要8吨海水循环经过这个装置，因此必须需要大功率的循环水泵，其最大的缺点就是能耗高。而多效蒸馏海水淡化装置则需要设计复杂的海水喷淋(或布水)系统，喷淋(布水)系统是多效蒸馏海水淡化装置的关键部件，在蒸发器内喷淋区域内喷淋量均匀使传热管表面很好的润湿，喷淋不均匀就会引起传热面局部干壁，易结垢，导致冷凝器过早损坏和传热效果恶化。

由于传统的多效蒸馏海水淡化装置在运行过程中，海水依次从上一效的蒸发室底部通过喷淋装置(或布水装置)进入到下一效，因此为了满足喷淋装置对海水流量的要求，海水流经各效的流量是不能随意调节的，流量过大和流量过小都会影响蒸发效率和蒸发器的寿命。因此，现有多效蒸馏海水淡化装置排出的浓海水的浓度都比较低(一般在5-6％左右)，这样的结果就是生产1吨淡水大约就要排出1吨浓海水。

(三)发明内容

为了克服上述两种海水淡化装置的缺点，本实用新型提供了一种带有流量调节和淡水余热回收的多效蒸馏海水淡化装置，其排出浓海水的温度低、流量可调节；而淡水余热回收提高了为下一效蒸发器的补水温度，消除了过冷现象。因而具有排出浓海水浓度低、流量可调节，排出的淡水温度低，热效率高的优点。

本实用新型是这样实现的：

新型多效蒸馏海水淡化装置由若干组串联的降膜蒸发器、淡水槽、加热器、冷却器，以及各效的淡水余热回收换热器、浓海水排出流量调节阀组成，每一效降膜蒸发器由蒸发器、喷淋(布水)装置、输水泵、除沫器组成；相邻两效蒸发器之间经过流量调节阀或者输水泵相连，每一效的喷淋(布水)装置通过本效的输水泵连接到本效蒸发器的底部。

(四)附图说明

图1是多效蒸馏(MED)海水淡化装置的原理图。

图2是本实用新型的一个实施例。

图3是本实用新型的另一个实施例。

图2中：1是加热器、2是第一效降膜蒸发器、3是第一效喷淋装置、4是第一效喷淋装置的输水泵、5是第一效蒸发器向第二效蒸发器补水的流量调节阀、6是第一效冷凝器、7是第二效降膜蒸发器、8是第二效喷淋装置、9是第二效喷淋装置的输水泵、10是第二效蒸发器向第三效蒸发器补水的流量调节阀、11是第二效冷凝器、12是第三效降膜蒸发器、13是第三效的喷淋装置、14是第三效喷淋装置的输水泵、15是第三效蒸发器向第四效蒸发器补水的流量调节阀、16是倒数第二效的冷凝器、17是最后一效降膜蒸发器、18是最后一效喷淋装置、19是最后一效喷淋装置的输水泵、20是最后一效的浓海水排出流量调节阀，21是最后一效的冷凝器，22是最后一效的冷却器，23是最后一效蒸馏器的淡水槽，24是最后一效的淡水余热回收换热器，25是倒数第二效的淡水槽，26是倒数第二效的淡水余热回收换热器，27是第二效的淡水槽，28是第二效的淡水余热回收换热器，29是第一效的淡水槽，30是第一效的淡水余热回收换热器，31是第一效蒸发器的补水流量调节阀。

图3中：1是加热器、2是第一效降膜蒸发器、3是第一效喷淋装置、4是第一效喷淋装置的输水泵、5是第二效蒸发器向第一效蒸发器补水的输水泵、6是第一效冷凝器、7是第二效降膜蒸发器、8是第二效喷淋装置、9是第二效喷淋装置的输水泵、10是第三效蒸发器向第二效蒸发器补水的输水泵、11是第二效冷凝器、12是第三效降膜蒸发器、13是第三效的喷淋装置、14是第三效喷淋装置的输水泵、15是第四效蒸发器向第三效蒸发器补水的输水泵、16是倒数第二效的冷凝器、17是最后一效降膜蒸发器、18是最后一效喷淋装置、19是最后一效喷淋装置的输水泵、20是为最后一效蒸发器补水输水泵，21是最后一效的冷凝器，22是最后一效的冷却器，23是最后一效蒸馏器的淡水槽，24是最后一效的淡水余热回收换热器，25是倒数第二效的淡水槽，26是倒数第二效的淡水余热回收换热器，27是第二效的淡水槽，28是第二效的淡水余热回收换热器，29是第一效的淡水槽，30是为第一效蒸发器补水的加热换热器，31是第一效蒸发器排出浓海水的流量调节阀。

(五)具体实施方式

图2是本实用新型的一个实施例。

首先，第一效降膜蒸发器(2)被加热器(1)加热而沸腾，产生的蒸汽通过管路进入第一效冷凝器(6)后，被第二效降膜蒸发器(7)中的海水冷却后凝结为蒸馏水进入第一效淡水槽(29)，同时第二效降膜蒸发器(7)中的海水吸收凝结潜热直至沸腾，产生的蒸汽流入第二效冷凝器(11)，被第三效降膜蒸发器(12)中的海水冷却后凝结，冷凝水流入第二效淡水槽(27)中。第三效降膜蒸发器被加热沸腾。以此类推，后面各效降膜蒸馏器依次被前一效加热沸腾。最后一效蒸发器(17)沸腾产生的蒸汽进入最后一效的冷凝器(21)，而被冷却器(22)中的海水冷却后凝结，凝结的蒸馏水进入最后一效淡水槽(23)。

第一效降膜蒸发器(2)底部的海水通过第一效的输水泵(4)打入第一效的喷淋(布水)装置(3)中，形成稳定的降膜蒸馏器，第一效内的海水在第一效降膜蒸发器内反复循环蒸发；同理，第二效降膜蒸发器(7)底部的海水通过第二效的输水泵(9)打入第二效的喷淋(布水)装置(8)中，形成稳定的降膜蒸馏器，第二效内的海水在第二效内反复循环蒸发；其它各效完全相同。

第一效的淡水槽(29)、第二效的淡水槽(27)，倒数第二效的淡水槽(25)、最后一效的淡水槽(23)以及其它各效淡水槽中的淡水分别经过各效淡水余热换热器(30、28、26、24)依次连接，最后由抽淡水装置从E口抽走。而常温海水首先从C口进入冷却器(22)，以吸收最后一效冷凝器(21)产生的凝结热，再依次流经各效淡水余热换热器(24、26、28、30)被逐步加热，最后通过第一效蒸发器的补水流量调节阀(31)进入地一效的蒸发室(2)中。海水依次被各效产生的淡水加热，从而使进入第一效的海水温度与第一效的沸点接近。

被各效淡水余热换热器加热的海水经过为第一级蒸发器补水的流量调节阀(31)进入第一效蒸发器(2)，而第一效蒸发器(2)内的海水通过为第二效蒸发器(7)补水的流量调节阀(5)为第二效蒸发器(7)补水，而第二效蒸发器(7)内的海水通过为第三效蒸发器(12)补水的流量调节阀(10)为第三效蒸发器(12)补水；依次类推，前一效的蒸发器分别通过流量调节阀为后一效蒸发器补水。由于前一效蒸发器内的压力高于后一效的压力，因此补水过程只需要适当调节流量调节阀即可自动完成。在补水过程中，由于前一效蒸发器的沸腾温度高于后一效蒸发器，因此前一效蒸发器的海水进入下一效蒸发器后，首先有一部分海水发生闪蒸，而后与该效蒸发器内的海水一同沸腾蒸发，产生的蒸汽进入该效的冷凝器内冷凝。整个补水装置依靠流量调节阀将各效蒸发器底部的海水液面保持在适当位置。各效蒸发器产生的蒸汽首先通过该效的除沫器除去海水液滴，而后进入冷凝器。

图2中20是浓海水排出的流量调节阀，通过该流量调节阀将浓海水抽出。控制流量调节阀(20)可以控制抽走浓海水的流量，从而控制该效蒸发器内的海水浓度；抽走浓海水的流量越大，浓海水的浓度越低，流量越小浓海水的浓度越高。适当控制流量调节阀(20)可以将排出浓海水的浓度控制在最有利于提高蒸发效率和淡水品质的浓度区间。

图3是基于逆流方式的另一个实施例。

首先，第一效降膜蒸发器(2)被加热器(1)加热而沸腾，产生的蒸汽通过管路进入第一效冷凝器(6)后，被第二效降膜蒸发器(7)中的海水冷却后凝结为蒸馏水进入第一效淡水槽(29)，同时第二效降膜蒸发器(7)中的海水吸收凝结潜热直至沸腾，产生的蒸汽流入第二效冷凝器(11)，被第三效降膜蒸发器(12)中的海水冷却后凝结，冷凝水流入第二效淡水槽(27)中。第三效降膜蒸发器被加热沸腾。以此类推，后面各效降膜蒸馏器依次被前一效加热沸腾。最后一效蒸发器(17)沸腾产生的蒸汽进入最后一效的冷凝器(21)，而被冷却器(22)中的海水冷却后凝结，凝结的蒸馏水进入最后一效淡水槽(23)。

第一效降膜蒸发器(2)底部的海水通过第一效的输水泵(4)打入第一效的喷淋(布水)装置(3)中，形成稳定的降膜蒸馏器，第一效内的海水在第一效降膜蒸发器内反复循环蒸发；同理，第二效降膜蒸发器(7)底部的海水通过第二效的输水泵(9)打入第二效的喷淋(布水)装置(8)中，形成稳定的降膜蒸馏器，第二效内的海水在第二效内反复循环蒸发，其它各效完全相同。

海水首先通过D口进入冷却器(22)中，吸收最后一效的凝结热，而后经过最后一效的淡水余热换热器(24)被加热，最后通过最后一效的补水输水泵(20)打入最后一效的蒸发器(17)中。最后一效的海水通过倒数第二效的淡水换热器(26)，再经过输水泵打入到倒数第二效的蒸发器中。同理，第三效蒸发器(12)中的海水经过第二效的淡水余热换热器(28)，再通过为第二效补水的输水泵(10)打入第二效的蒸发器(7)中。第二效的海水通过第一效的浓海水换热器(30)，在经过为第一效补水的输水泵(5)打入第一效的蒸发器(2)中。第一效中的浓海水通过换热器(30)，再经过排出浓海水的流量调节阀(31)从C口排出。

第一效的淡水槽(29)、第二效的淡水槽(27)，倒数第二效的淡水槽(25)、最后一效的淡水槽(23)以及其它各效淡水槽中的淡水分别经过各效淡水余热换热器(28、26、24)依次连接，最后由抽淡水装置从E口抽走。

为各效补水的输水泵(20、15、10、5)通过液面控制装置，始终让各效蒸发器底部的海水液面保持在适当高度。通过调节排出浓海水的流量调节阀(31)可以控制浓海水的排出量和排出浓度。

上述两个实施例中，加热器(1)的热源可以是化工厂或电厂的余热，也可以是太阳能系统产生的热水，在特殊情况下也可以直接用电、煤或天然气加热。

Claims (3)

1.一种新型多效蒸馏海水淡化装置，由加热器(1)、若干组串联的降膜蒸发器、淡水槽(29、27、25、23)、冷却器(22)，以及各效的淡水余热回收换热器(24、26、28、30)组成，每一效降膜蒸发器由蒸发器(2、7、12、17)、喷淋或布水装置(3、8、13、18)、输水泵(4、9、14、19)、除沫器组成，其特征是：每一效的喷淋或布水装置(3、8、13、18)通过本效的输水泵(4、9、14、19)连接到本效蒸发器的底部，相邻两效蒸发器(2与7、7与12等)之间经过流量调节阀或者输水泵相连，浓海水通过流量调节阀从最后一效或第一效排出。

2.根据权利要求1所述的新型多效蒸馏海水淡化装置，其特征在于，前一效蒸发器通过流量调节阀与后一效蒸发器相连，最后一效蒸发器通过流量调节阀排出浓海水；新鲜海水首先进入最后一效的冷却器，然后依次通过各效淡水余热回收换热器，最后通过流量调节阀进入第一效的蒸发器中。

3.根据权利要求1所述的新型多效蒸馏海水淡化装置，其特征在于，后一效的蒸发器通过前一效的淡水余热换热器，再通过输水泵与前一效蒸发器相连；新鲜海水首先进入最后一效的冷却器，然后通过最后一效的淡水余热换热器，再通过输水泵与最后一效的蒸发器相连；第二效蒸发器通过一个换热加热器，再通过输水泵与第一效的蒸发器相连；第一效蒸发器的浓海水经过浓海水余热换热器，再通过流量调节阀排出浓海水。 

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