CN214829123U - 低温多效海水淡化装置和海水淡化系统 - Google Patents

Abstract

本申请公开了低温多效海水淡化装置和海水淡化系统。该低温多效海水淡化装置中包括依次串联的多个矩形蒸发器。由于该低温多效海水淡化装置中包括依次串联的多个矩形蒸发器，因此可以通过矩形蒸发器进行紧凑的串联布局，使得相邻矩形蒸发器之间的热量相对不容易扩散，从而提高热效率，解决现有技术中的问题。

Description

低温多效海水淡化装置和海水淡化系统

技术领域

本申请涉及海水淡化技术领域，尤其涉及低温多效海水淡化装置和海水淡化系统。

背景技术

随着淡水资源的日益短缺，通过对海水进行淡化来获取淡水资源的海水淡化技术受到了广泛关注。在各类海水淡化技术中，蒸馏法海水淡化技术由于具有造水比高、预处理要求低、产品水质好等优点，使之成为了主流海水淡化技术之一。

通过蒸馏法海水淡化技术进行海水淡化时，热蒸汽进入低温多效海水淡化装置中，使该低温多效海水淡化装置中多个串联蒸发器能够依次利用热蒸汽所提供的热量，对海水进行加蒸发，再将所产生蒸汽冷凝而得到淡水。然而，目前的低温多效海水淡化装置中，由于多个串联蒸发器之间通常难以紧凑布局，导致热效率不高。

实用新型内容

本申请实施例提供一种低温多效海水淡化装置和海水淡化系统，用于解决现有技术的低温多效海水淡化装置中，串联的多个蒸发器难以紧凑布局的问题。

本申请实施例提供了一种低温多效海水淡化装置，所述低温多效海水淡化装置中包括依次串联的多个矩形蒸发器。

优选的，所述低温多效海水淡化装置还包括蒸汽热压缩器，其中，所述蒸汽热压缩器的蒸汽出口连接串联一端的矩形蒸发器的蒸汽入口。

优选的，所述蒸汽热压缩器的蒸汽出口与所连接的矩形蒸发器的连接管道中设置有气液换热器。

优选的，所述低温多效海水淡化装置中依次串联的矩形蒸发器的数量为2～15个。

优选的，所述低温多效海水淡化装置还包括凝汽器，其中，所述凝汽器的海水出口与各个所述的矩形蒸发器的海水入口连接。

优选的，所述凝汽器的海水入口连接海水供应系统。

优选的，所述凝汽器连接抽真空系统。

优选的，各个所述的矩形蒸发器均为采用多管束分区布置的矩形蒸发器，其中，单个管束截面为矩形。

本申请实施例还提供了一种海水淡化系统，包括：机组、蒸汽转化器以及本申请实施例所提供的低温多效海水淡化装置，所述蒸汽转化器包括：冷却水入口、热蒸汽入口、热蒸汽与冷却水的换热壁、冷凝水出口以及蒸发蒸汽出口，其中：

所述热蒸汽入口与所述机组的热蒸汽出口连接；

所述冷凝水出口与所述机组的入水口连接；

所述蒸发蒸汽出口与所述低温多效海水淡化装置的至少一个矩形蒸发器的蒸汽入口连接。

优选的，所述低温多效海水淡化装置还包括蒸汽热压缩器，其中，所述蒸汽热压缩器的蒸汽出口连接串联一端的矩形蒸发器的蒸汽入口；以及，

所述蒸汽热压缩器的蒸汽入口连接所述蒸汽转化器的蒸发蒸汽出口。

本申请实施例采用的上述至少一个技术方案能够达到以下有益效果：

采用本申请实施例所提供的低温多效海水淡化装置，由于低温多效海水淡化装置中包括依次串联的多个矩形蒸发器，因此可以通过矩形蒸发器进行紧凑的串联布局，使得相邻矩形蒸发器之间的热量相对不容易扩散，从而提高热效率，解决现有技术中的问题。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本申请的进一步理解，构成本申请的一部分，本申请的示意性实施例及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的不当限定。在附图中：

图1为现有技术中低温多效海水淡化装置的蒸发器串联俯视图；

图2为本申请实施例提供的一种海水淡化系统具体结构示意图；

图3为本申请实施例提供的另一种海水淡化系统具体结构示意图；

图4为本申请实施例提供的，包括换热管道的海水淡化系统具体结构示意图；

图5为本申请实施例提供的另一种海水淡化系统具体结构示意图；

图6为本申请实施例提供的低温多效海水淡化装置的矩形蒸发器串联俯视图。

具体实施方式

为使本申请的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请具体实施例及相应的附图对本申请技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

以下结合附图，详细说明本申请各实施例提供的技术方案。

如前所述，通过蒸馏法海水淡化技术进行海水淡化时，热蒸汽进入低温多效海水淡化装置中，使该低温多效海水淡化装置中多个串联蒸发器能够依次利用热蒸汽所提供的热量，对海水进行加蒸发，再将所产生蒸汽冷凝而得到淡水。目前的低温多效海水淡化装置中，由于多个串联蒸发器之间通常难以紧凑布局，导致热量容易扩散，热效率不高。比如，如图1所示为目前常用的蒸发器串联之后的俯视图，由于蒸发器的结构主要为圆柱状的蒸发器X，相邻圆柱状蒸发器X之间空隙较大，导致难以紧凑布局。

基于此，本申请实施例提供了一种海水淡化系统。如图1所示，该海水淡化系统包括：机组1、蒸汽转化器2以及低温多效海水淡化装置3。其中，该机组1可以用于产生热蒸汽，从而提供海水淡化的热源；低温多效海水淡化装置3可以用于将海水通过蒸发、冷凝，以进行海水的淡化；蒸汽转化器2介于机组1和低温多效海水淡化装置3之间，可以用于将机组1产生的热蒸汽进行冷凝，并将得到的冷凝水重新导入至机组1中，减少机组1中水的流失，避免影响机组1的水平衡；并且蒸汽转化器2在对热蒸汽进行冷凝过程中，所使用的冷却水被蒸发所产生的蒸发蒸汽，可以将该蒸发蒸汽导入至低温多效海水淡化装置3内用于海水淡化的加热蒸汽。

机组1中可以包括热蒸汽出口和入水口，可以通过热蒸汽出口以导出热蒸汽出口；并通过入水口向机组1中添加水。在实际应用中，机组1中所产生的热蒸汽通常温度较高(后续称之为高温热蒸汽)，比如通常大于200摄氏度，该高温热蒸汽通过机组1中的热蒸汽出口导出。

结合图2和图3所示，对于该蒸汽转化器2，其可以包括：冷却水入口21、热蒸汽入口22、热蒸汽与冷却水的换热壁23、冷凝水出口24以及蒸发蒸汽出口25。其中：冷凝水出口24连接机组1的入水口，蒸发蒸汽出口25连接低温多效海水淡化装置3的热蒸汽入口。

蒸汽转化器2中的热蒸汽入口22连接机组1的热蒸汽出口，从而使得机组1中的热蒸汽能够进入蒸汽转化器2；蒸汽转化器2中的冷却水入口21可以连接蒸馏水装置，从而可以向蒸汽转化器2中通入蒸馏水，以作为冷却水，当然也可以通过连接其他的装置，以提供冷却水。

需要说明的是，通过冷却水入口21所通入的冷却水与通过热蒸汽入口22所通入的高温热蒸汽，两者在热蒸汽与冷却水的换热壁23两侧进行换热，从而使得高温热蒸汽换热之后冷凝成冷凝水，并通过凝水出口24重新流入至机组1中，并且可以在凝水出口24与机组1入水口之间的连接管道中设置泵和阀门，以对冷凝水流入机组1的过程进行控制；另外，冷却水由于与高温热蒸汽进行换热，可以使其温度升高而产生蒸发蒸汽，该蒸发蒸汽的温度通常在60～70摄氏度左右，其相对于机组1所产生的高温热蒸汽来说温度相对较低，可以称之为低温热蒸汽，该低温热蒸汽(蒸发蒸汽)可以通过蒸发蒸汽出口25进入所连接的低温多效海水淡化装置3中，作为海水淡化的热源。

采用本申请实施例所提供的该海水淡化系统，该海水淡化系统中的蒸汽转化器2包括：冷却水入口21、热蒸汽入口22、热蒸汽与冷却水的换热壁23、冷凝水出口24以及蒸发蒸汽出口25，其中：热蒸汽入口22连接机组1的热蒸汽出口，冷凝水出口24连接机组1的入水口，蒸发蒸汽出口25连接低温多效海水淡化装置3的热蒸汽入口。这样可以使得，机组1中所产生的高温热蒸汽通过热蒸汽入口22进入蒸汽转化器2之后，该高温热蒸汽与冷却水入口21通入的冷却水，两者在热蒸汽与冷却水的换热壁23的两侧进行换热，使得高温热蒸汽冷凝后所产生的冷凝水通过冷凝水出口24重新导入至机组1，补充机组1中的水，因此可以减少机组1中水的流失。

另外需要说明的是，相对于现有技术中直接将高温热蒸汽通入低温多效海水淡化装置3中作为加热蒸汽，本申请实施例中通过蒸汽转化器2将高温热蒸汽生成了低温热蒸汽，由于低温热蒸汽相对于高温热蒸汽的温度较低，在通过管道流入低温多效海水淡化装置3时，由于散热而导致的热量损失相对较少，因此本申请实施例相对于现有技术直接将高温热蒸汽通入低温多效海水淡化装置3中作为加热蒸汽，还能够降低热量损失，提高能量利用率。

在实际应用中，对于蒸汽转化器2中的热蒸汽与冷却水的换热壁23，其作用主要为提供热蒸汽与冷却水之间换热，从而使高温热蒸汽冷凝，并使冷却水蒸发产生低温热蒸汽，因此对于该换热壁23可以由多种设置方式。比如，可以在蒸汽转化器2内部设置一个导热插板，从而隔离出两个室，并且其中一个室的侧壁或顶部、底部上包括热蒸汽入口22和冷凝水出口24，另一个室的侧壁或顶部、底部上包括冷却水入口21和蒸发蒸汽出口25，两个室之间的导热插板作为该换热壁23。这样两个室内分别可以容置高温热蒸汽和冷却水，并通过换热壁23换热，以生成冷凝水和低温热蒸汽，并分别通过冷凝水出口24和蒸发蒸汽出口25导出。

如图4所示，在实际应用中，另一种设置该换热壁23的方式可以为，在该蒸汽转化器2中设置换热管道A，并将该换热管道A的管道壁作为该换热壁23，并且将换热管道A的管道入口作为蒸汽转化器2的热蒸汽入口22，将换热管道A的管道出口作为蒸汽转化器2的冷凝水出口24。

换热管道A的管道外壁与蒸汽转化器2内壁之间的空腔B可以用于容置冷却水，比如通过蒸汽转化器2中的冷却水入口21向该空腔B内通入冷却水，该冷却水与换热管道A内的高温热蒸汽进行换热，使换热管道A高温热蒸汽冷凝成冷凝水并通过冷凝水出口24重新导入机组1中，空腔B内的冷却水被高温热蒸汽加热所产生的低温热蒸汽通过蒸发蒸汽出口25导入至低温多效海水淡化装置3中。

为了进一步增加换热面积，可以在换热管道A的管道外壁设置导热翅片，从而使得高温热蒸汽与冷却水之间的换热面积增大，提高换热效率。当然还可以通过其他方式来增加换热面积，比如将该换热管道A设置为螺旋形的换热管道，使得高温热蒸汽在空腔B内流过的路径边长，换热壁23的面积增大，从而提高换热效率。

当然为了提高换热效率，也可以在换热管道A的管道壁上设置导热层，比如可以将换热管道A的管道壁设置为多层结构，其外层(管道外壁)可以设置为该导热层，或其内层(管道内壁)可以设置为导热层，或其夹层可以设置为该导热层。

如图5所示，对于低温多效海水淡化装置3，其可以包括蒸汽热压缩器31和多个蒸发器32。蒸汽转化器2的蒸发蒸汽出口25连接蒸汽热压缩器31的蒸汽入口，并且蒸汽热压缩器31的蒸汽出口连接至少一个蒸发器32的蒸汽入口，从而通过该蒸汽热压缩器31从蒸汽转化器2中抽取低温热蒸汽，并输送至所连接的蒸发器32。

这些蒸发器32可以是依次串联或其它的连接方式，比如当这些蒸发器32依次串联时，蒸汽热压缩器31的蒸汽出口连接串联某一端的蒸发器32的蒸汽入口。比如在图5中，蒸汽热压缩器31的蒸汽出口连接串联首端(蒸发器32从左到右，可以将左侧的作为首端，相应的右侧作为尾端)的蒸发器32的蒸汽入口。

需要进一步说明的是，对于该低温多效海水淡化装置3中的多个依次串联的蒸发器32，该蒸发器32可以为矩形蒸发器321，其中单个的矩形蒸发器321的筒体的结构大致为长方体(包括正方体)形状，实际应用中可能在顶部、底部或侧面有凸起、凹陷等，但整体结构为长方体。如图6所示为多个该矩形蒸发器321依次串联后的俯视图。

当该低温多效海水淡化装置3中多个依次串联的蒸发器32具体为矩形蒸发器321时，由于该矩形蒸发器321能够依次紧凑的进行串联布局，相邻矩形蒸发器321之间的热量相对不容易扩散，因此能够提高热效率，从而解决现有技术中的问题。并且也有利于提高空间利用率，减少低温多效海水淡化装置3的占地面积，并降低制造与运输费用。

蒸汽热压缩器31的蒸汽出口与所连接的蒸发器32的连接管道中还可以设置气液换热器33。该气液换热器33的减温水入口可以与减温水系统连接，从而通过减温水系统所通入的减温水，与蒸发器32所通入低温热蒸汽进行换热，进一步降低低温热蒸汽的温度，防止低温热蒸汽的温度仍然过高时在传输过程中散热过快，降低能量的利用效率。在气液换热器33中将低温热蒸汽的温度通过换热进一步降低之后，可以由气液换热器33的蒸汽出口通入相应的蒸发器32中。

对于低温多效海水淡化装置3中的矩形蒸发器321，其数量可以是2～15中的任意数量或大于15的其他数量，比如矩形蒸发器321的数量为2个、3个、4个、5个、6个、7个、8个、9个、10个、11个、12个、13个、14个、15个、17个、18个或其他数量。在实际应用中，可以根据通入低温多效海水淡化装置3中的低温热蒸汽的温度、压力及蒸汽通入量等情况来确定矩形蒸发器321的数量。

并且低温多效海水淡化装置3中还可以包括凝汽器34，各个蒸发器32(或矩形蒸发器321)的海水入口均可通过管道连接于该凝汽器34的海水出口341，其中，对于凝汽器34与各个蒸发器32的海水入口之间的连接管道，还可以在该连接管道中设置换热器，以对进入蒸发器32中的海水进行预热。

凝汽器34的海水入口342通常可以连接海水供应系统，从而通过海水供应系统向凝汽器34内部供应海水，并通过该凝汽器34对海水进行加热后，由凝汽器34的海水出口341流出，经由管道分配至各个蒸发器32(或矩形蒸发器321)。

另外，该凝汽器34中还可以与抽真空系统连接，从而利用抽真空系统将凝汽器34内部的不凝结性气体和没有冷凝为水的二次蒸汽抽出，降低凝汽器34内部的压力。

在实际应用中，低温多效海水淡化装置3中的每个蒸发器32还可以包括浓盐水出口。其海水入口中所注入的海水在经过蒸发浓缩之后，能够通过浓盐水出口来进行导出。通常可以将海水入口设置于蒸发器32的顶部，将浓盐水出口设置于蒸发器32的底部；也可以将海水入口和浓盐水出口均设置于蒸发器32的底部或顶部；也可以将海水入口设置于蒸发器32的底部，将浓盐水出口设置于蒸发器32的顶部。如图5所示，还可以只通过串联尾端的蒸发器32中的浓盐水出口，将浓盐水导出至低温多效海水淡化装置3之外，而其他的蒸发器32的浓盐水出口分别连接所串联的下一个蒸发器32，从而分步进行浓缩。

另外，为了便于导出低温多效海水淡化装置3中冷凝所制得的淡水，可以在串联首端或尾端的蒸发器32(或矩形蒸发器321)设置淡水出口。由于冷凝所制得的淡水的温度相对较高，为了对该部分热量进行利用，可以在淡水出口所连接的淡水出口管道中设置换热器，通过换热器对待加入凝汽器34中的海水进行预热，从而进一步提高能量利用效率。

以上仅为本申请的实施例而已，并不用于限制本申请。对于本领域技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原理之内所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的权利要求范围之内。

Claims (10)

1.一种低温多效海水淡化装置，其特征在于，所述低温多效海水淡化装置中包括依次串联的多个矩形蒸发器，其中，各个矩形蒸发器的筒体的结构为长方体形状。

2.如权利要求1所述的低温多效海水淡化装置，其特征在于，所述低温多效海水淡化装置还包括蒸汽热压缩器，其中，所述蒸汽热压缩器的蒸汽出口连接串联一端的矩形蒸发器的蒸汽入口。

3.如权利要求2所述的低温多效海水淡化装置，其特征在于，所述蒸汽热压缩器的蒸汽出口与所连接的矩形蒸发器的连接管道中设置有气液换热器。

4.如权利要求1所述的低温多效海水淡化装置，其特征在于，所述低温多效海水淡化装置中依次串联的矩形蒸发器的数量为2～15个。

5.如权利要求1所述的低温多效海水淡化装置，其特征在于，所述低温多效海水淡化装置还包括凝汽器，其中，所述凝汽器的海水出口与各个所述的矩形蒸发器的海水入口连接。

6.如权利要求5所述的低温多效海水淡化装置，其特征在于，所述凝汽器的海水入口连接海水供应系统。

7.如权利要求5所述的低温多效海水淡化装置，其特征在于，所述凝汽器连接抽真空系统。

8.如权利要求1所述的低温多效海水淡化装置，其特征在于，各个所述的矩形蒸发器均为采用多管束分区布置的矩形蒸发器，其中，单个管束截面为矩形。

9.一种海水淡化系统，其特征在于，包括：机组、蒸汽转化器以及如权利要求1～8任意一项所述的低温多效海水淡化装置，所述蒸汽转化器包括：冷却水入口、热蒸汽入口、热蒸汽与冷却水的换热壁、冷凝水出口以及蒸发蒸汽出口，其中：

所述热蒸汽入口与所述机组的热蒸汽出口连接；

所述冷凝水出口与所述机组的入水口连接；

所述蒸发蒸汽出口与所述低温多效海水淡化装置的至少一个矩形蒸发器的蒸汽入口连接。

10.如权利要求9所述的海水淡化系统，其特征在于，所述低温多效海水淡化装置还包括蒸汽热压缩器，其中，所述蒸汽热压缩器的蒸汽出口连接串联一端的矩形蒸发器的蒸汽入口；以及，

所述蒸汽热压缩器的蒸汽入口连接所述蒸汽转化器的蒸发蒸汽出口。

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