CN206660632U - 一种管式升膜海水淡化装置 - Google Patents
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Abstract
一种管式升膜海水淡化装置，包括升膜蒸发器、汽液分离器和凝汽器；升膜蒸发器包括筒体、热源通道和传热管，热源通道上设置有热源入口和热源出口，传热管为非水平设置；传热管设置有物料入口和物料出口；汽液分离器包括汽液入口、蒸汽出口和浓盐水出口。热源入口连通热源，热源出口连接到蒸发器凝水管路；物料出口与汽液入口连接，浓盐水出口连接到汽液分离器凝水管路；蒸汽出口经过凝汽器后连接到成品水出口管路。该装置内部非布管面积大幅减少，用材更省；传热管内部蒸汽速度快，传热剧烈；物料无需循环量，有效降低装置的电耗；设备竖直设置，占地减幅明显，辅助投资更省，设置更灵活。
Description
技术领域
本实用新型属于热法海水淡化技术领域，具体涉及一种竖直管式升膜海水淡化装置。
背景技术
现代社会对水资源的需求量越来越大，自然界的淡水资源已经无法满足人类的生产、生活需求，因此，将海水进行处理得到可以适合人类需求的淡水的技术越来越受到重视。
目前，国内外应用热法进行海水淡化的装备主要有两种：一种是多级闪蒸，一种是低温多效蒸馏。无论是多级闪蒸还是低温多效蒸馏都是采用的水平管作为换热界面，传热温差很小，传热过程比较温和，因此传热管用量较大，另外考虑到二次蒸汽的完全汽液分离，设备内非布管空间较大，造成筒体的外表面比较大。因此这两种工艺使用的金属材料较多，初期投资大。
发明内容
本实用新型所要解决的技术问题是针对上述现有技术提供一种低成本、高效、稳定的海水淡化装置及其工艺，采用竖直设置的升膜蒸发装置，有效降低设备需要的材料量，便于建造维护，节约项目初期投入和运行费用。
本实用新型解决上述问题所采用的技术方案为：
一种管式升膜海水淡化装置，包括升膜蒸发器、汽液分离器和凝汽器。
所述升膜蒸发器包括筒体、热源通道和传热管，所述热源通道上设置有热源入口和热源出口；所述传热管设置有物料入口和物料出口；所述汽液分离器包括汽液入口、蒸汽出口和浓盐水出口。
所述热源入口连通热源，所述热源出口连接到蒸发器凝水管路。
所述物料出口与所述汽液入口连接，所述浓盐水出口连接到汽液分离器凝水管路；所述蒸汽出口经过所述凝汽器后连接到成品水出口管路。
优选地，所述传热管为非水平设置。
优选地，所述传热管与水平面的夹角为45°～135°。
优选地，所述传热管为竖直设置。
优选地，所述筒体为竖直设置。
优选地，所述筒体两端分别设置有上封头和下封头，所述筒体、所述上封头和所述下封头上设置有对应的接管。
优选地，所述蒸发器凝水管路上设置有凝结水泵，所述汽液分离器凝水管路上设置有浓盐水泵，所述成品水出口管路上设置有成品水泵。
优选地，所述升膜蒸发器采用蒸汽作为热源。
优选地，所述传热管在所述筒体内直接由所述物料入口延伸设置到物料出口，不设循环管路，物料一次通过蒸发，无循环量。
一种管式升膜海水淡化装置的海水淡化工艺，其特征在于：物料由所述物料入口进入所述升膜蒸发器内，流经所述换传热管吸收热量后蒸发形成汽液混合物料从所述物料出口高速流出，并从所述汽液入口进入所述汽液分离器进行汽液分离，分离后的浓盐水从所述浓盐水出口流出，并流经所述汽液分离器凝水管路，由所述浓盐水泵引出系统内部；所述汽液分离器中分离后的蒸汽从所述蒸汽出口流出，并进入所述凝汽器中进行冷凝形成成品水，经由所述成品水泵引出系统内部；蒸汽由所述蒸汽入口进入所述升膜蒸发器，流经所述热源通道，释放热量后凝结成为凝结水从所述凝结水出口流出，由所述凝结水泵引出系统。
优选地，所述物料由底部进入所述升膜蒸发器的管程，蒸发后蒸汽混合物料从所述管程的顶部流出；所述物料一次通过蒸发，无循环量。
升膜蒸发器，又称爬升膜蒸发器，它依据虹吸泵原理操作，根据在沸腾过程中产生的蒸汽气泡的升力，液体和蒸汽并流向上流动；同时，产生的蒸汽量增加，从而，在管壁上产生流动的膜，即液体向上“爬”，并流向上运动有助于在液体中产生高度的湍流。降膜蒸发器，其基本原理是对流蒸发，不能产生气泡。众所周知，泡核沸腾的传热系数要远远高于对流蒸发，因而升膜蒸发器比降膜蒸发器的传热更加剧烈。
降膜蒸发器中，对流蒸发会在管壁上形成一层液膜，接触管壁部分的液膜吸收热量并传递到液膜的外壁，外壁形成蒸汽进行蒸发，这样的结果就是降膜的管壁上有整个一层液体的膜。这层液膜要保证一定的厚度仅仅靠进料量是不够的，而且，这层膜被蒸发而变成蒸汽的部分是少数的，大部分的液膜还是要流回到容器的底部，为了将液体全部蒸发就需要将这一部分液体重新引回降膜蒸发器的进料侧，这个保证液体成膜的量减去新进物料的量就是循环量。升膜蒸发器中，液体在容器底部受热后变为蒸汽向上爬升，不需要形成整体的液膜，不需要保证液膜的厚度，不同段的液膜是不同的相态，新进的物料量是多少就蒸发多少，所以没有循环量。
与现有技术相比，本实用新型具有如下优点：
1、蒸发器内部非布管面积大幅减少，筒体用材更省；
2、传热管内部蒸汽速度高，传热剧烈，所用的管材更少；
3、物料无需循环量，有效降低装置的电耗；
4、设备竖直设置，占地减幅明显，辅助投资更省，设置更灵活。
附图说明
图1为本实用新型实施例中升膜海水淡化装置的流程示意图。
图2为本实用新型实施例中升膜蒸发器的结构示意图。
其中：1升膜蒸发器；2汽液分离器；3凝汽器；4凝结水泵；5浓盐水泵；6成品水泵；10蒸发器凝水管路；11热源入口；12物料出口；13上封头；14筒体；15传热管；16热源出口；17下封头；18物料入口；21汽液入口；22蒸汽出口；23浓盐水出口；24汽液分离器凝水管路；31成品水出口管路。
具体实施方式
为了使本实用新型所解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。
如图1、2所示一种管式升膜海水淡化装置，包括升膜蒸发器1、汽液分离器2和凝汽器3。
所述升膜蒸发器1包括筒体14、热源通道和传热管15，所述热源通道上设置有热源入口11和热源出口16；所述传热管设置有物料入口18和物料出口12；所述汽液分离器2包括汽液入口21、蒸汽出口22和浓盐水出口23。
所述热源入口11连通热源，所述热源出口16连接到蒸发器凝水管路10。
所述物料出口12与所述汽液入口21连接，所述浓盐水出口23连接到汽液分离器凝水管路24；所述蒸汽出口22经过所述凝汽器3后连接到成品水出口管路31。
在更加优选的实施例中，所述传热管为非水平设置。
在更加优选的实施例中，所述传热管与水平面的夹角为45°～135°。
在更加优选的实施例中，所述传热管15为竖直设置。
在更加优选的实施例中，所述筒体14竖直设置。
在更加优选的实施例中，所述筒体14两端分别设置有上封头13和下封头17，所述筒体14、所述上封头13和所述下封头17上设置有对应的接管。
在更加优选的实施例中，所述蒸发器凝水管路10上设置有凝结水泵4，所述汽液分离器凝水管路24上设置有浓盐水泵5，所述成品水出口管路31上设置有成品水泵6。
在更加优选的实施例中，所述升膜蒸发器1采用蒸汽作为热源。
在更加优选的实施例中，所述传热管15在所述筒体14内直接由物料入口18延伸设置到物料出口12，不设循环管路，物料一次通过蒸发，无循环量。
如图1、2所示一种管式升膜海水淡化装置的海水淡化工艺，其特征在于：物料由所述物料入口18进入所述升膜蒸发器1内，流经所述换传热管15吸收热量后蒸发形成汽液混合物料从所述物料出口12高速流出，并从所述汽液入口21进入所述汽液分离器2进行汽液分离，分离后的浓盐水从所述浓盐水出口23流出，并流经所述汽液分离器凝水管路24，由所述浓盐水泵5引出系统内部；所述汽液分离器2中分离后的蒸汽从所述蒸汽出口22流出，并进入所述凝汽器3中进行冷凝形成成品水，经由所述成品水泵6引出系统内部；蒸汽由所述蒸汽入口11进入所述升膜蒸发器1，流经所述热源通道，释放热量后凝结成为凝结水从所述凝结水出口16流出，由所述凝结水泵4引出系统。
在更加优选的实施例中，所述物料由底部进入所述升膜蒸发器1的管程，蒸发后蒸汽混合物料从所述管程的顶部流出；所述物料一次通过蒸发，无循环量。
为了使本实用新型的技术方案和优点更加清晰，本实施采用蒸汽作为热源实现海水的淡化。与传统的热法海水淡化设备相比较，减少了系统装置的平面占地，投资成本降低了25％以上，能耗降低了20％以上，系统运行可控且更加稳定。
在某个具体的实施例中：
实施例中以海水作为物料水，以100℃饱和蒸汽作为热源。以下将结合附图对本实用新型作进一步的详细描述。升膜海水淡化装置包括升膜蒸发器1，升膜蒸发器1的物料出口12管路上设置汽液分离器2，升膜蒸发器1的热源出口16管路上设置有凝结水泵4，物料海水经升压后进入升膜蒸发器1的管程，吸收传热管15外壁蒸汽的热量后进行蒸发，由下而上，水量逐渐变小，汽量逐渐变大，直到物料出口处形成高速的汽液混合物后进入汽液分离器2，汽液混合物在汽液分离器2中进行汽液分离，蒸汽由汽液分离器2顶部进入凝汽器3中进行冷凝形成成品水，并经由成品水泵6打出系统内部，剩余的浓盐水由汽液分离器2的底部经由浓盐水泵5打出系统内部。
具体地，升膜蒸发器1包括热源入口11、物料出口12、上封头13、筒体14、传热管15、热源出口16、下封头17和物料入口18。
100℃的饱和蒸汽流量为20t/h，进入升膜蒸发器1的热源入口11，在传热管外冷凝后变为100℃的凝水后由热源出口16流出。物料海水流量为40t/h，进入升膜蒸发器1的物料入口18，并从下而上流经升膜蒸发器1的传热管15，流动过程吸收传热管15外蒸汽的热量进行蒸发，蒸发温度85℃，产生蒸汽流量19t/h，产生的蒸汽与物料海水混合在一起经由物料出口12进入汽液分离器2，在汽液分离器2中，汽水混合物进行分离，蒸汽进入凝汽器3中进行冷凝后成为产品水，并经由成品水泵6排出，未蒸发的海水从汽液分离器2底部进入浓盐水泵5后排出装置内部。
在此实施例中，物料是一次蒸发的，没有循环量，升膜过程由系统自然形成，无需泵供给能量，相比较低温多效蒸馏，节省电耗20％。表明升膜海水淡化装置具有显著的节能效果。
在此实施例中，蒸发系数较传统热法海水淡化明显提升，传热管用量减少30％，筒体内部布管紧凑，无多余浪费空间，筒体用材减少20％，综合计算下来，制造成本节省25％。
以上通过具体的和优选的实施例详细的描述了本实用新型，但本领域技术人员应该明白，本实用新型并不局限于以上所述实施例，凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。
Claims (8)
1.一种管式升膜海水淡化装置，包括升膜蒸发器、汽液分离器和凝汽器；
所述升膜蒸发器包括筒体、热源通道和传热管，所述热源通道上设置有热源入口和热源出口；所述传热管设置有物料入口和物料出口；所述汽液分离器包括汽液入口、蒸汽出口和浓盐水出口；
所述热源入口连通热源，所述热源出口连接到蒸发器凝水管路；
所述物料出口与所述汽液入口连接，所述浓盐水出口连接到汽液分离器凝水管路；所述蒸汽出口经过所述凝汽器3后连接到成品水出口管路；
所述传热管为非水平设置。
2.根据权利要求1所述的升膜海水淡化装置，其特征在于：所述传热管与水平面的夹角为45°～135°。
3.根据权利要求1所述的升膜海水淡化装置，其特征在于：所述传热管为竖直设置。
4.根据权利要求3所述的升膜海水淡化装置，其特征在于：所述筒体为竖直设置。
5.根据权利要求1所述的升膜海水淡化装置，其特征在于：所述筒体两端分别设置有上封头和下封头，所述筒体、所述上封头和所述下封头上设置有对应的接管。
6.根据权利要求1所述的升膜海水淡化装置，其特征在于：所述蒸发器凝水管路上设置有凝结水泵，所述汽液分离器凝水管路上设置有浓盐水泵，所述成品水出口管路上设置有成品水泵。
7.根据权利要求1所述的升膜海水淡化装置，其特征在于：所述升膜蒸发器采用蒸汽作为热源。
8.根据权利要求1所述的升膜海水淡化装置，其特征在于：所述传热管在所述筒体内直接由所述物料入口延伸设置到物料出口，不设循环管路，物料一次通过蒸发，无循环量。
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| CN201720413484.1U CN206660632U (zh) | 2017-04-19 | 2017-04-19 | 一种管式升膜海水淡化装置 |
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|---|---|---|---|---|
| CN106861217A (zh) * | 2017-04-19 | 2017-06-20 | 北京今大禹环境技术股份有限公司 | 一种管式升膜海水淡化装置及其工艺 |
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2017
- 2017-04-19 CN CN201720413484.1U patent/CN206660632U/zh active Active
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