CN102765769A

CN102765769A - 低温多效热管式蒸发器

Info

Publication number: CN102765769A
Application number: CN2012102891035A
Authority: CN
Inventors: 陈�峰; 张宝林; 张世乾; 盛飞; 李京红; 杨志; 徐奎江; 贠在斌; 张志成; 官祎男
Original assignee: Beijing Lucency Enviro Tech Co Ltd
Current assignee: Beijing Lucency Enviro Tech Co Ltd
Priority date: 2012-08-15
Filing date: 2012-08-15
Publication date: 2012-11-07

Abstract

本发明公开了一种低温多效热管式蒸发器，其低温多效热管式蒸发器，包括壳体，所述壳体内设置有多根间隔排列的热管，所述多根间隔排列的热管上方设置有喷淋系统，所述喷淋系统与海水进口连接，所述壳体上设置有至少一个蒸汽进口、至少一个浓水口、至少一个抽真空口和至少一个蒸汽出口。通过对发明的低温多效热管式蒸发器及其海水淡化系统的使用，可以有效利用热管的特性，提高传热效率，从而提高海水淡化系统的能源利用率。

Description

低温多效热管式蒸发器

技术领域

本发明涉及海水淡化技术领域，具体涉及一种低温多效热管式蒸发器。

背景技术

低温多效蒸馏是指热源为70℃以下的蒸汽，在1981年前后开始应用于工业性的海水淡化系统，其特征是将一系列水平管喷淋降膜蒸发器串联起来，用一定量的蒸汽输入通过多次的蒸发和冷凝，后面一效的蒸发温度低于前面一效，从而得到多倍于蒸汽量的蒸馏水。应用的主要方法如下：

（1）多级闪蒸（MSF）蒸馏法

MSF是蒸馏法海水淡化最常用的一种方法，在20世纪80年代以前，较大型的海水淡化装置多数采用MSF技术。大港电厂二期工程引进了美国的多级闪蒸（MSF）海水淡化装置，是我国第一套大型的海水淡化装置。MSF装置的优点是设备单机容量大、使用寿命长、出水品质好、热效率高。但由于装置浓缩海水的最高操作温度在110℃左右，对传热管和设备本体的腐蚀性较大，必须采用价格昂贵的铜镍合金、特制不锈钢及钛材，因此设备造价高。另外，为了减轻结垢和腐蚀，对进入装置的海水加酸和进行脱气（脱除CO₂和O₂），因而也增加了造水成本。

（2）低温多效（MED）蒸馏法

低温多效海水淡化技术是指盐水最高温度低于70℃、采用低温横管喷淋技术的淡化技术。低温多效蒸发器是将一系列的水平管喷淋降膜蒸发器串联布置，管内是加热蒸汽，喷射器把海水均匀喷淋在横管热交换器的管束上方，在横管表面形成薄膜流下，在此过程中海水得到除气并部分蒸发，热交换效率高。加热蒸汽被引入第一效，其冷凝热使几乎等量的海水蒸发，通过多次蒸发和冷凝，后面的蒸发温度均低于前面一效，从而得到多倍于蒸汽量的蒸馏水，最后一效的蒸汽在海水冷凝器中冷凝。第一效冷凝液返回锅炉，而其他效及海水冷凝器的冷凝液收集后作为产品水。低温多效海水淡化装置的运行温度小于70℃，远远低于MSF装置的110℃，所以其能耗和管壁腐蚀及结垢速率均较低。和MSF相比，其设备本体和传热管的材质要求也较低。

（3）压汽蒸馏

压汽蒸馏的淡化工艺同低温多效（MED）蒸馏法，不同的是压汽蒸馏应用热耗非常低的热泵，用压缩蒸汽作为蒸发器热管束的加热蒸汽，是一种高效的蒸馏淡化法。压缩可采用蒸汽喷射器，称为热压缩（TVC）；或采用机械蒸汽压缩机，即机械压缩（MVC），是仅仅依靠电能的淡化技术，只要有电，就可以生产淡水，由于受压缩机的限制，其单台装置的容量较其他蒸馏装置小。在低温多效（LT-MED）海水淡化装置系统中，如提供的加热蒸汽压力较高，为提高产水比，一般常采用LT-MED和热压缩（TVC）结合的淡化装置，即低温多效加蒸汽喷射器的淡化装置（MED+EC）。

目前低温多效蒸发器是海水淡化系统中一个重要设备。但传统的低温多效蒸发器相对传热端差较大，传热系数较低，单个低温多效蒸发器效率不高。

发明内容

本发明克服了现有技术的不足，提供一种可有效提高海水淡化效率的低温多效热管式蒸发器。

考虑到现有技术的上述问题，根据本发明的一个方面，为解决上述的技术问题，本发明采用以下技术方案：

一种低温多效热管式蒸发器，包括壳体，所述壳体内设置有多根间隔排列的热管，所述多根间隔排列的热管上方设置有喷淋系统，所述喷淋系统与海水进口连接，所述壳体上设置有至少一个蒸汽进口、至少一个浓水口、至少一个抽真空口和至少一个蒸汽出口。

为了更好地实现本发明，进一步的技术方案是：

作为优选，所述每根热管的管径为20～50mm，长度为1000～8000mm，相邻孔边距为200～500mm。

作为优选，所述喷淋系统包括5～20组涡旋型喷嘴，涡旋型喷嘴的喷雾角度为60°～120°，单只流量为350～20000L/min。

作为优选，所述一个蒸汽进口处的壳体内设置有蒸汽分配器，所述蒸汽分配器为喇叭状。

作为优选，所述一个蒸汽出口处设置有汽水分离器，所述汽水分离器为波形板式。

作为优选，所述壳体内设置有水平方向的隔板。

与现有技术相比，本发明的有益效果之一是：

通过对发明的低温多效热管式蒸发器使用，可以有效利用热管的特性，提高传热效率，从而提高海水淡化系统的能源利用率。具体可以是：

（1）效率高：通过热管的高效作用下，提高系统效率；

（2）能够实现低温下的海水淡化，因为热管的特性决定，同时避免或减缓了设备的腐蚀和结垢；

（3）能源利用率高：因为充分利用低品质的汽轮机低压缸排汽；

（4）操作弹性大，负荷可从40％到110％变化，造水比不会下降；

（5）产品水水质较好，可用于电厂锅炉补给水或大规模市政用水；

（6）系统操作安全可靠，即便发生传热管泄漏，不会影响水质。

附图说明

为了更清楚的说明本申请文件实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术的描述中所需要使用的附图作简单的介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅是对本申请文件中一些实施例的参考，对于本领域技术人员来讲，在不付出创造性劳动的情况下，还可以根据这些附图得到其它的附图。

图1示出了根据本发明一个实施例的低温多效热管式蒸发器的结构示意图。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明作进一步地详细说明，但本发明的实施方式不限于此。

图1示出了根据本发明一个实施例的低温多效热管式蒸发器的结构示意图。参考图1所示一种低温多效热管式蒸发器的一个实施例，包括壳体（106），所述壳体（106）内设置有多根间隔排列的热管（101），利用热管（101）的传热性能，可以保证的低温下安全运行，以提高效率及能源效率；所述多根间隔排列的热管（101）上方设置有喷淋系统（105），所述喷淋系统（105）与海水进口（107）连接，所述壳体(106)上设置有一个蒸汽进口(108)、一个浓水口(109)、一个抽真空口(110)和两个蒸汽出口(111)。

其中蒸汽进口(108)、浓水口(109)、抽真空口(110)和蒸汽出口(111)的数量不限，可以为多个。还可以是，壳体(106)上设置有两个清洗进口(112)和一个清洗出口。

所述每根热管(101)的管径为20～50mm，长度为1000～8000mm，相邻孔边距为200～500mm。另一个实施例可以是，热管（101）的管径为30mm，长度为9000mm，相邻孔边距为300mm。

所述喷淋系统（105）包括5～20组涡旋型喷嘴，涡旋型喷嘴的喷雾角度为60°～120°，单只流量为350～20000L/min。一个实施例可以是，包括10组涡旋型喷嘴，其喷雾角度为100°，单只流量为10000L/min。

如图1所示的蒸汽进口（108）处的壳体（106）内设置有蒸汽分配器（103），所述蒸汽分配器（103）为喇叭状；蒸汽出口（111）处设置有汽水分离器（104），所述汽水分离器（104）为波形板式，可挂于一个蒸汽出口（111）处。

所述壳体（106）内设置有水平方向的隔板（102）。

如图1所示，蒸汽由左侧蒸汽进口（108）进入，进入后的蒸汽开始冲刷热管（101），热管（101）被激活便自动将热量传导至上部分，这时热管（101）加热段吸热，蒸汽经热管（101）后温度下降开始凝结，热量被热管（101）吸收并传导至冷凝段；当热管（101）加热段受热时，毛细管中的液体迅速蒸发汽化，蒸汽在微小的压差下流向冷凝段，在海水的冷却下，释放出热量，重新凝结成液体，液体再沿多孔材料靠毛细力的作用流回加热段，如此循环不止，热量由热管（101）一端传至另外一端。这种循环是快速进行的，热量可以被源源不断地传导开来。热管（101）在实现这一热量转移的过程中，从而海水吸热蒸发。

加热后脱气的海水，在喷嘴的作用下，均匀的喷撒到热管（101）上，这时热管冷凝段经过放热，将热量传递给雾化的海水，使其加热汽化，通过汽水分离器（104）时，由于汽、水流向互相垂直，汽流转弯时的离心力将水滴分离出来，粘附在汽水分离器（104）上形成薄薄的水膜，靠重力慢慢向下流动，在汽水分离器（104）的下端形成较大的水滴落下，从而进行汽水分离，蒸汽从右侧流出进入下一效蒸汽侧。未汽化的海水从浓水口（109）排出。

在本说明书中所谈到的“一个实施例”、“另一个实施例”、 “实施例”、等，指的是结合该实施例描述的具体特征、结构或者特点包括在本申请概括性描述的至少一个实施例中。在说明书中多个地方出现同种表述不是一定指的是同一个实施例。进一步来说，结合任一实施例描述一个具体特征、结构或者特点时，所要主张的是结合其他实施例来实现这种特征、结构或者特点也落在本发明的范围内。

尽管这里参照本发明的多个解释性实施例对本发明进行了描述，但是，应该理解，本领域技术人员可以设计出很多其他的修改和实施方式，这些修改和实施方式将落在本申请公开的原则范围和精神之内。更具体地说，在本申请公开、附图和权利要求的范围内，可以对主题组合布局的组成部件和/或布局进行多种变型和改进。除了对组成部件和/或布局进行的变型和改进外，对于本领域技术人员来说，其他的用途也将是明显的。

Claims

1.一种低温多效热管式蒸发器，其特征在于，包括壳体，所述壳体内设置有多根间隔排列的热管，所述多根间隔排列的热管上方设置有喷淋系统，所述喷淋系统与海水进口连接，所述壳体上设置有至少一个蒸汽进口、至少一个浓水口、至少一个抽真空口和至少一个蒸汽出口。

2.根据权利要求1所述的低温多效热管式蒸发器，其特征在于，所述每根热管的管径为20～50mm，长度为1000～8000mm，相邻孔边距为200～500mm。

3.根据权利要求1所述的低温多效热管式蒸发器，其特征在于，所述喷淋系统包括5～20组涡旋型喷嘴，涡旋型喷嘴的喷雾角度为60°～120°，单只流量为350～20000L/min。

4.根据权利要求1所述的低温多效热管式蒸发器，其特征在于，所述一个蒸汽进口处的壳体内设置有蒸汽分配器，所述蒸汽分配器为喇叭状。

5.根据权利要求1所述的低温多效热管式蒸发器，其特征在于，所述一个蒸汽出口处设置有汽水分离器，所述汽水分离器为波形板式。

6.根据权利要求1所述的低温多效热管式蒸发器，其特征在于，所述壳体内设置有水平方向的隔板。