CN207435084U - 一种紧凑型蒸馏法海水淡化装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型的目的在于提供一种紧凑型蒸馏法海水淡化装置，包括给水箱、给水泵、蒸发器、冷凝器、凝水箱、凝水泵；给水箱通过给水泵入口接管连接给水泵，给水泵通过给水泵出口接管连接给水管道，给水管道通过蒸发器给水进口接管连接蒸发器，蒸发器上设置蒸汽进口接管，蒸发器通过二次蒸汽接管连接凝水器，凝水箱连接凝水器，凝水泵通过淡水输送管道连接凝水箱，凝水泵连接凝水泵出口接管，凝水泵出口接管以三通的方式连接合格水出口管道和不合格水出口管道，在三通处设置电磁阀。本实用新型取消了真空抽除器和排污泵，使系统结构得以简化，运行、维护操作更简单方便，不仅缩小海水淡化装置体积，同时，装置的可靠性大大提高。

Description

一种紧凑型蒸馏法海水淡化装置

技术领域

本实用新型涉及的是一种海水淡化设备。

背景技术

中国水资源相对短缺且分布不均，人均淡水占有量仅为世界人均占有量的四分之一，被联合国列为13个贫水国之一。沿海地区作为中国人口聚集和经济发展的重心，也是水资源最短缺的地区。另外，船舶在海洋上航行，长期远离陆地和码头，受自身载重能力和空间的限制，动力装置补水以及船员日常生活用水非常有限。近年来随着海水淡化技术的不断发展，从海水中提取淡水已成为解决水资源不足的有效途径。

目前，比较成熟的海水淡化技术包括多效蒸馏、多级闪蒸、压汽蒸馏和反渗透法。多效蒸馏和多级闪蒸高效的解决了传统高温蒸馏传热面结垢腐蚀的问题，具有很高的传热效率和安全性。但是多效蒸馏和多级闪蒸装置结构复杂，操作困难。压汽蒸馏法海水淡化技术造水比理论上可达到10以上，具有很高的经济性，但是系统需布置机械压缩机，装置规模受压缩机容量的限制。反渗透法海水淡化技术不需要蒸汽，能耗低，设备系统模块化，安装容易，然而反渗透膜的清洗维护费用高，海水的预处理要求更严格。海水淡化技术方面也有很多优秀的设计方案，如公开号101985369A，名称为板式海水淡化装置的实用新型专利文件中公开了一种海水淡化装置，包括海水泵、板式蒸发器、板式冷凝器、盐水-空气抽除器、淡水泵和用于安装板式蒸发器和板式冷凝器的壳体。其目的是采用优化的产品结构，高效的换热器，使装置结构紧凑，操作简单，装拆、检修方便，但是此结构的海水淡化装置控制系统复杂，稳定性不高。

对于日常生产、生活用水和船舶动力装置用水，海水淡化装置除了考虑经济性和循环效率外，尺寸限制、抗干扰能力、稳定性以及安全性是更加关注的问题。

发明内容

本实用新型的目的在于提供针对船舶海水淡化装置能量利用率不高、结构复杂、操作繁琐，装置体积大以及换热表面易结垢等突出问题的一种紧凑型蒸馏法海水淡化装置。

本实用新型的目的是这样实现的：

本实用新型一种紧凑型蒸馏法海水淡化装置，其特征是：包括支撑机架以及安装在支撑机架上的给水预热系统、蒸发系统和冷凝系统，给水预热系统包括给水箱、给水泵，蒸发系统包括蒸发器，冷凝系统包括冷凝器、凝水箱、凝水泵；给水箱通过给水泵入口接管连接给水泵，给水泵通过给水泵出口接管连接给水管道，给水管道通过蒸发器给水进口接管连接蒸发器，蒸发器上设置蒸汽进口接管，蒸发器通过二次蒸汽接管连接凝水器，凝水箱连接凝水器，凝水泵通过淡水输送管道连接凝水箱，凝水泵连接凝水泵出口接管，凝水泵出口接管以三通的方式连接合格水出口管道和不合格水出口管道，在三通处设置电磁阀。

本实用新型还可以包括：

1、给水泵入口接管和给水管道之间安装排污管道，蒸发器和给水箱之间安装蒸发器输水接管，给水管道和蒸发器给水进口接管之间设置第一调节阀。

2、给水泵出口接管旁通有泄压管道，泄压管道上设置第二调节阀。

3、给水箱中内置上下交错布置成W形状的换热管。

本实用新型的优势在于：本实用新型通过一体化的结构设计缩短了冷凝器和蒸发器之间的连接管道，提高装置运行安全性和紧凑性；海水淡化装置在常压状态下进行蒸发和冷凝，与常见的低温多效蒸馏海水淡化装置相比，取消了真空抽除器和排污泵，使系统结构得以简化，运行、维护操作更简单方便，不仅缩小海水淡化装置体积，同时，装置的可靠性大大提高；本实用新型采用高效紧凑的板式蒸发器、给水箱内置换热器以及排污水循环系统减少了加热蒸汽的消耗量，提高海水淡化装置的经济性能。

附图说明

图1为本实用新型的结构示意图；

图2为本实用新型的工作原理图；

图3a为给水预热系统示意图a，图3b为给水预热系统示意图b；

图4为本实用新型数据采集系统示意图。

具体实施方式

下面结合附图举例对本实用新型做更详细地描述：

结合图1～4，本实用新型提供一种紧凑型海水淡化装置，包括：给水预热系统，蒸发系统，冷凝系统，数据采集系统以及支撑机架。给水预热系统包括给水泵16，给水箱20，给水泵入口接管17和蒸发器疏水接管18。给水箱20底部连接板通过螺栓固定在支撑机架35底板上，给水箱出口通过给水泵入口接管17连接着给水泵，给水箱20内置换热器管道入口通过蒸发器疏水接管18与蒸发器连接，海水淡化装置正常运行工况下，蒸发器9的蒸汽疏水流经疏水接管18进入给水箱20内置换热器加热给水箱20中的海水，海水被预加热后由给水泵输送至蒸发器9。蒸发系统包括板式蒸发器9，加热蒸汽接管13，给水管道32。蒸发器9箱体放置于机架35左右支架的角钢平台之上并通过两侧的沉头螺栓紧固，其还包括通过箱体法兰、垫片与箱体连接蒸发器后盖。系统运行时，来自动力装置锅炉或汽轮机的蒸汽通过加热蒸汽接管13进入蒸发器9的蒸汽通道，给水泵16将给水箱20中预加热的海水通过给水管道32输送至蒸发器的给水接管14。冷凝系统包括管壳式冷凝器1，凝水箱8，二次蒸汽接管3，冷却水进口接管6，冷却水出口接管5，淡水管道29以及凝水泵21。冷凝器底座7焊接在机架35上支板，二次蒸汽接管3通过方法兰连接着冷凝器1和蒸发器9。冷凝器1壳体两侧分别是内外管板、端盖法兰以及左右封头。右封头内设置封头隔板将封头空间分成上下独立的两部分，分别连通着冷却水进口接管6和出口接管5。数据采集系统包括数据采集板卡，计算机，装置运行时，数据采集卡接收各管道上的温度、压力和流量传感器转换并发送的测量信号，通过图形化编程软件将数据传输到计算机进行可视化处理和分析。

本实用新型的海水淡化装置正常工况运行的工作流程如下：给水箱20中的原料海水经由蒸发器9的蒸汽疏水预热提高温度后，在给水泵16的驱动下经过给水泵入口管道17、给水管道32、蒸发器给水接管14进入蒸发器9的给水通道，与蒸发器9蒸汽通道中来自动力装置锅炉或汽轮机的蒸汽进行热量交换，蒸发变成二次新蒸汽；新蒸汽流经连通冷凝器1和蒸发器9的方形二次蒸汽接管3进入冷凝器1，横向冲刷冷凝器1的水平换热管束，冷凝器1的冷却水由冷却水进口接管6进入换热管束，与换热管外的新蒸汽叫换热量后通过冷却水出口接管5流出冷凝器1；新蒸汽被冷却凝结成淡水流进凝水箱8，在凝水泵的驱动下，淡水流经淡水输送管道29、凝水泵出口接管23进入淡水柜作为动力装置用水和人员生活用水。

前述的一种紧凑型海水淡化装置，凝水泵出口接管23布置电磁阀25、在线电导率监测仪28，海水淡化系统运行过程中，电磁阀处于闭合状态，淡水由合格水出口接管26流入淡水柜，在线电导率监测仪28连续测量所产淡水的电导率，若系统由于瞬态事故导致淡水含盐量超标，在线电导率监测仪测得淡水电导率超出设定值时触发电磁阀25开启，合格水出口管道26上的电动阀27关闭，淡水由不合格水出口接管24排出，避免淡水柜中淡水被污染，提高海水淡化装置淡水品质。

本实用新型所述的海水淡化装置，蒸发器底板的排污出口通过排污管道31与给水泵入口接管17相连，海水淡化系统在运行过程中通过连续排污而保持蒸发器箱体内水质清洁，被排出蒸发器9的排污水汇入给水泵入口接管17作为蒸发器9给水不仅减小原料海水的消耗，提高能量循环利用效率，同时也通过提高蒸发器9的出口含液率而降低换热过程的不稳定性。

本实用新型进一步限定的技术方案是：冷凝器1为管壳式冷凝器，采用双管板结构以确保蒸汽侧和冷却水侧完全隔开，冷却水流过管程，壳程流体为二次蒸汽，换热管采用铁白铜拉制管，壳体中间安装折流板。二次蒸汽由蒸汽接管3从蒸汽挡板的圆孔流入冷凝器1，通过折流板底部弧形缺口向上冲刷水平换热管束被冷凝，凝水由凝水箱8收集。凝水箱8正面设置观察镜以实时监测水箱水位。

本实用新型所述的一种紧凑型海水淡化装置，给水泵出口接管34布置旁通管道33，通过合理调节旁通管道33和给水管道32的给水流量以满足海水淡化装置给水要求。

本实用新型还包括蒸发器9内部的水位控制器，当蒸发器9水位过高时，水位控制器发出信号控制废水管道电动阀开启，排污水通过给水泵16经由废水管道31被排出舱外。

本实用新型所述的一种紧凑型海水淡化装置，蒸发器9产生的二次新蒸汽携带一定量的海水雾滴，若直接进入冷凝器1凝结会增加淡水含盐量使海水淡化装置淡水品质变差，因此，本实用新型在蒸发器9后盖设置高效丝网分离器以除去新蒸汽中的含盐雾滴，提高蒸汽干度和淡水品质。

本实用新型一种紧凑型蒸馏法海水淡化装置，包括：给水预热系统，蒸发系统，冷凝系统，数据采集系统以及支撑机架。如图1所示，装置包括管壳式冷凝器1、温度计2，10、二次蒸汽接管3、压力表4，12、冷却水出口接管5、冷却水入口接管6、冷凝器底座7、凝水箱8、蒸发器9、调节阀11，15，19，27、蒸汽进口接管13、蒸发器给水进口接管14、给水泵16、给水泵入口接管17、蒸发器疏水接管18、给水箱20、凝水泵21、凝水泵入口接管22、凝水泵出口接管23、不合格水出口管道24、电磁阀25、合格水出口管道26、在线电导率监测仪28、淡水输送管道29、安全阀30、排污管道31、给水管道32、泄压管道33、给水泵出口接管34、支撑机架35。

排污管道一端连接蒸发器箱体，一端连接着给水泵进口接管。排污时，关闭给水泵进口接管以及给水管路上的截止阀，除沫器捕集的浓盐水在给水泵的驱动下由箱体旁路排走。

蒸发器的换热元件采用钛金属人字形波纹板，给水在极低的流速下即可发生湍流流动，由于流体的扰动效应，蒸发产生的污垢不会附着在换热板表面，另外，湍流扰动增加了换热系数，不仅提高热效率，也缩小了装置尺寸，系统更加紧凑。

如图2所示，工作流程：经过预处理的海水在给水泵的驱动下经由给水箱，在给水预热系统的加热升温后通过给水管路流入蒸发器。与此同时，来自蒸汽动力装置的高温蒸汽通过蒸汽管道流入蒸发器，与海水交替流过换热板片的表面。海水被加热蒸发产生二次蒸汽在蒸汽挡板和换热板片形成的下降通道流动至挡板底部，再由下至上流过除沫器，降低湿度后得到高品质的蒸汽。蒸汽经由二次蒸汽接管进入冷凝器，从冷凝器顶部向下流过换热管，低温冷却水在循环泵的驱动下在换热管中流动以冷凝二次蒸汽。凝水箱收集二次蒸汽的凝水，通过淡水管路将淡水输送至淡水箱。

如图3所示，给水预热系统中，U型蒸汽疏水接管上下交错布置成W形状。蒸发器蒸汽疏水经由疏水管道流入给水箱换热管路将给水箱中原水预热后排出舷外。

如图4所示，本实用新型中流量计，温度计，盐度计以及差压变送器所测得的数据信号，由数据采集板卡采集，使用LabVIEW图形化编程软件将数据传输到计算机进行可视化处理和分析。

给水预热系统包括给水泵，给水箱，给水箱内置换热管；蒸发系统包括板式蒸发器，除沫器，加热蒸汽管道，给水管道；冷凝系统包括管壳式冷凝器，冷却塔，凝水箱，二次蒸汽接管，淡水管道以及凝水泵；数据采集系统包括数据采集板卡，计算机，其特征在于：储存在给水箱20中的原料水经给水泵16增压由给水管道32唧送至蒸发器9，被来自动力锅炉的蒸汽加热蒸发，新蒸汽折流向上通过高效除沫器除去携带的含盐雾滴，除湿后的蒸汽流经冷凝器1被低温海水冷凝至凝水箱8，淡水由凝水泵21抽送至淡水箱。

给水预热系统安装在蒸发器箱体下方，被螺栓固定在机架35底座上，并通过蒸发器疏水接管18与蒸发器9连接。

给水箱20包括给水进出口接管、蒸汽疏水进出口接管以及内置换热管，所述换热管与疏水进出口接管连通。

给水箱20中内置换热管上下交错布置成W形状。

蒸发器9的换热元件采用人字形波纹板组，是钛金属板片按一定间隔由垫片密封并通过压紧螺杆和导向杆压紧固定组成。

蒸发器9固定在机架35的左右支架上，其还包括通过端盖法兰连接的蒸发器后盖。

蒸发器后盖内布置除沫器，蒸发器9产生的湿蒸汽由下至上通过除沫器。

蒸发器箱体底部设有排污管道31与阀门，排污管31与给水泵入口接管17相通，通过给水泵16排出，实现紧急排泄和间断排污。

冷凝器1由支撑底座固定在机架35上板表面，并通过二次蒸汽接管3与下部蒸发器9连接。

冷凝器1为管壳式冷凝器，换热管采用铁白铜拉制管，与左右管板胀接，内管板与壳体焊接为一体，通过法兰、垫片和环节螺栓与端盖连接。

冷凝器1顶部设有青铜直角安全阀2和单向气体止回阀，底部设有凝水箱8收集淡水。

凝水泵出口管道23安装盐度计和电磁阀，实时监测并控制淡水含盐量。

海水淡化装置采用一体化的结构设计将冷凝器固定于蒸发器箱体上方，冷凝器的蒸汽入口与蒸发器出口相接，取消了长管道连接，一方面减小新蒸汽的流动阻力，另一方面使得管道由于运行瞬态事故发生破裂、损坏的可能性大大降低，既提高了海水淡化装置运行稳定性又缩小了装置尺寸；其次，与现有海水淡化装置采用的低温蒸馏相比，常压蒸馏海水淡化技术不需要建立并维持真空，海水淡化装置舍去了真空抽除器和排污泵，冷凝器和蒸发器在微正压工况下运行，既简化了装置结构和操作维护过程，又提高了装置运行稳定性。

Claims (5)

1.一种紧凑型蒸馏法海水淡化装置，其特征是：包括支撑机架以及安装在支撑机架上的给水预热系统、蒸发系统和冷凝系统，给水预热系统包括给水箱、给水泵，蒸发系统包括蒸发器，冷凝系统包括冷凝器、凝水箱、凝水泵；给水箱通过给水泵入口接管连接给水泵，给水泵通过给水泵出口接管连接给水管道，给水管道通过蒸发器给水进口接管连接蒸发器，蒸发器上设置蒸汽进口接管，蒸发器通过二次蒸汽接管连接凝水器，凝水箱连接凝水器，凝水泵通过淡水输送管道连接凝水箱，凝水泵连接凝水泵出口接管，凝水泵出口接管以三通的方式连接合格水出口管道和不合格水出口管道，在三通处设置电磁阀。

2.根据权利要求1所述的一种紧凑型蒸馏法海水淡化装置，其特征是：给水泵入口接管和给水管道之间安装排污管道，蒸发器和给水箱之间安装蒸发器输水接管，给水管道和蒸发器给水进口接管之间设置第一调节阀。

3.根据权利要求1或2所述的一种紧凑型蒸馏法海水淡化装置，其特征是：给水泵出口接管旁通有泄压管道，泄压管道上设置第二调节阀。

4.根据权利要求1或2所述的一种紧凑型蒸馏法海水淡化装置，其特征是：给水箱中内置上下交错布置成W形状的换热管。

5.根据权利要求3所述的一种紧凑型蒸馏法海水淡化装置，其特征是：给水箱中内置上下交错布置成W形状的换热管。