CN103693700B - 一种海水淡化装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种海水淡化装置，至少包括蓄水箱、超声雾化器、气液混合单元、蒸发冷凝单元，以及将上述部件之间互相连通的管道，其中蓄水箱中存储有海水，超声雾化器通过管道连接蓄水箱；气液混合单元由空气压缩机、进气管道以及喷嘴组成；所述的蒸发冷凝单元至少包括蒸发器、微波加热装置、格栅过滤装置、冷凝导流板以及出水管，所述的蒸发器的内部为中空的蒸发腔，微波加热装置安装在蒸发腔的内壁上，格栅过滤装置覆盖在蒸发腔的顶部，冷凝导流板安装在格栅过滤装置的上方，冷凝导流板上设有导流槽。该装置喷出液滴小、雾化液滴均匀性好、蒸发速度快，微波加热法蒸发水的能量利用率高，能够调节雾化颗粒大小，能量利用率提高。

Description

一种海水淡化装置

技术领域

本发明提供了一种海水淡化装置，尤其涉及一种气液混合的低能耗的高效的海水淡化装置，属于海水淡化装置技术领域。

背景技术

随着经济社会的高速发展和环境资源的日益破坏，水资源危机已成为仅次于全球气候变暖的世界第二大环境问题。地球有大约70%的面积是海洋，因此海水淡化是解决水资源危机、开拓新的安全水源的必然选择。目前国内外海水淡化技术种类繁多，多级闪蒸技术虽技术成熟但动力消耗大；低温多效蒸馏技术结构较为复杂，成本较高；反渗透海水淡化技术发展较快，工程造价和运行成本也在持续降低，但对海水水质的适应范围、系统稳定性尚有进一步提高的空间。

传统的海水淡化中使用的多效蒸馏技术和压力蒸馏技术会消耗大量的能源，所需仪器较大；反渗透法对海水预处理要求严格，膜需要定期更换；压力水泵射流雾化喷嘴雾化粒度较粗，蒸发冷凝能量利用率不高。

中国专利CN201882940U公开了一种包括盛装部、导热盖、自动开关和导管的海水淡化装置，该装置用导引管导入海水，利用物理蒸发的方法将海水淡化以获得海水。但该装置导热罩设置在盛装部上并不能有效提供整个装置所需的能量。中国专利CN201195697Y公开了一种新型微型海水淡化装置，包括手动增压泵、有机过滤泵、高压舱以及外壳，该装置体积小携带方便但需要采用手动加压的方式；中国专利CN2685321Y公开了一种手动海水淡化装置，包括粗滤器、反渗透预处理组件、手动高压泵、稳压阀和反渗透膜组件，该装置由单独的两部分组成，分别是海水预处理部分和反渗透处理部分，因此这种海水淡化装置的体积大、携带不方便。

对比中国专利CN2687107Y公开了一种气液混合高速蒸发海水淡化装置，由透明汽化大棚、飓风罩、鼓风机、压力喷射装置和扩散器等组成，该装置成本较低、性能稳定，但在混合室内不能保证经过高压高速使海水雾滴和空气混合后能够被充分蒸发汽化；另一方面该装置能量利用率降低。

因此目前仍迫切需要开发低能耗、使用方便的海水淡化装置。

发明内容

本发明提供了一种海水淡化装置，解决了背景技术中的不足，该装置喷出液滴小、雾化液滴均匀性好、蒸发速度快，微波加热法蒸发水的能量利用率高，能够调节雾化颗粒大小，能量利用率提高。

实现本发明上述目的所采用的技术方案为：

一种海水淡化装置，至少包括蓄水箱、超声雾化器、气液混合单元、蒸发冷凝单元，以及将上述部件之间互相连通的管道，其中蓄水箱中存储有海水，超声雾化器通过管道连接蓄水箱，并将蓄水箱中的海水雾化为小液滴；气液混合单元由空气压缩机、进气管道以及喷嘴组成，所述的进气管道与喷嘴连接，空气压缩机安装于进气管道上，超声雾化器与喷嘴连接，空气压缩器所压缩的空气与超声雾化器雾化的小液滴在喷嘴内混合后由喷嘴内喷出；所述的蒸发冷凝单元至少包括蒸发器、微波加热装置、格栅过滤装置、冷凝导流板以及出水管，所述的蒸发器的内部为中空的蒸发腔，喷嘴位于蒸发腔内，微波加热装置安装在蒸发腔的内壁上，格栅过滤装置中设有用于过滤雾滴的滤网，格栅过滤装置覆盖在蒸发腔的顶部，冷凝导流板安装在格栅过滤装置的上方，冷凝导流板上设有导流槽，导流槽连通出水管，在蒸发腔中被蒸发的水蒸气穿过滤网后在冷凝导流板上凝结为液滴并沿着导流槽由出水管流出并收集。

所述的冷凝导流板的上方设有一层隔板，隔板与冷凝导流板之间的侧边密封，两者之间共同形成一左右通透的通风道，通风道的一端通向外界空气，通风道的另一端与进气管道连通。

所述的冷凝导流板的横截面呈弧形，纵截面呈波纹状，冷凝导流板上所设有的导流槽位于波纹的底部，且沿着横截面方向分布，导流槽的底端均与出水管连通。所述的冷凝导流板的材质为铝合金。

所述的蒸发器的底部设有浓缩盐水池以及浓缩盐水出液阀门。

所述的蒸发器的侧壁上设有泄压排气窗。

本发明中所提供的海水淡化装置与现有技术相比有以下优点：在本发明中由于采用了超声雾化器，在经过预处理的冷海水的出口处用超声波喷雾装置，将水雾化成超微粒子，和进气管道喷射出的空气气流混合均匀后形成汽液混合物，能够调节雾化颗粒的大小从而改变蒸发比表面积与蒸发速率；采用微波加热技术分离汽体与浓缩盐水小液滴，提高了蒸发过程中的热利用效率；在蒸发器顶部安装的冷凝导流板，由于冷凝导流板的上方为与进气管道连接的通风道，因此在使用时，水蒸气冷凝时的热量既可以通过冷凝导流板传输给空气，从而升高压缩空气的温度，减少蒸发时所需要的热量；另一方面，由于通风道中不断进入的冷空气，冷空气能够降低冷凝导流板的温度，从而使水蒸气获得更好的冷凝。

附图说明

图1为本发明所提供的海水淡化装置的整体结构示意图；

图2为本发明所提供的海水淡化装置的工作流程图；

图3为冷凝导流板的结构示意图。

图中：1-蓄水箱，2-超声雾化器，3-空气压缩机，4-进气管道，5-喷嘴，6-蒸发腔，7-微波加热装置，8-格栅过滤装置，9-冷凝导流板，10-出水管，11-导流槽，12-隔板，13-通风道，14-浓缩盐水池，15-泄压排气窗。

具体实施方式

下面结合附图对本发明做详细具体的说明。

本发明所提供的海水淡化装置的整体结构如图1所示，包括蓄水箱1、超声雾化器2、气液混合单元、蒸发冷凝单元，以及将上述部件之间互相连通的管道，其中蓄水箱1中存储有海水，超声雾化器2通过管道连接蓄水箱1，并将蓄水箱中的海水雾化为小液滴，由于超声波具有破坏液面惯性与表面张力而产生空化作用的缘故，当液体表面张力波足够时，就会在波峰飞出气雾；雾化颗粒直径大小的不同导致蒸发速度的不同，高强度的超声波的频率一般为10—40KHz，因此控制超声波喷雾装置的频率使得喷出的雾化颗粒能够被充分汽化分离。

气液混合单元由空气压缩机3、进气管道4以及喷嘴5组成，所述的进气管道4与喷嘴5连接，空气压缩机3安装于进气管道4上，超声雾化器2与喷嘴5连接，空气压缩器3所压缩的空气与超声雾化器2雾化的小液滴在喷嘴5内做圆周运动，充分混合均匀后从出口端处向空中喷射而出。

所述的蒸发冷凝单元至少包括蒸发器、微波加热装置7、格栅过滤装置8、冷凝导流板9以及出水管10，所述的蒸发器的内部为中空的蒸发腔6，喷嘴5位于蒸发腔6内，微波加热装置7安装在蒸发腔6的内壁上，能够提供进入蒸发腔6内的汽液混合物连续不断地被雾化汽化时所吸收的热量——汽化热，通过设定微波加热装置的功率以及面积大小，能够使一定量的汽液混合物可以被充分汽化分离。蒸发腔的容积，应根据单位时间内进入蒸发腔的液滴量与液滴大小而设定，以满足一定量的汽液混合物可以被充分汽化分离。可以通过调整小液滴与喷入的压缩空气的比例以及进入蒸发腔的流速来控制单位时间内进入蒸发腔的液滴量。

格栅过滤装置8中设有用于过滤雾滴的滤网，格栅过滤装置8覆盖在蒸发腔6的顶部，以避免上升的海水水雾腐蚀铝制冷凝导流板，所设置的滤网可以使上升的汽液中被雾化的微小气体颗粒通过滤网，水相则被拦截下来继续被汽化。

冷凝导流板9安装在格栅过滤装置的上方，其结构如图3所示，冷凝导流板9上设有导流槽11，导流槽11连通出水管10，在蒸发腔中被蒸发的水蒸气穿过滤网后在冷凝导流板9上凝结为液滴并沿着导流槽由出水管流出并收集。

所述的冷凝导流板9的上方设有一层隔板12，隔板12为聚四氟乙烯材质片。隔板12与冷凝导流板9之间的侧边密封，两者之间共同形成一左右通透的通风道13，通风道13的一端通向外界空气，通风道13的另一端与进气管道4连通。

所述的冷凝导流板9的横截面呈弧形，纵截面呈波纹状，冷凝导流板9上所设有的导流槽11位于波纹的底部，且沿着横截面方向分布，导流槽11的底端均与出水管10连通。所述的冷凝导流板9的材质为铝合金，铝的导热性很好，加热或冷却时不会由于温差产生的内应力而导致容器变形。

在本实施例中，所述的蒸发器的底部设有浓缩盐水池14以及浓缩盐水出液阀门，用于收集盐水。蒸发器的侧壁上设有泄压排气窗15，可根据蒸发腔内的气压压差变化自动开启泄压排气及自动关闭停止泄压排气。

本发明所提供的海水淡化装置的工作流程如下：首先开启蓄水箱的出水阀门流出经过预处理后的冷海水，通过超声雾化器产生大量雾化小液滴，超声雾化器的出口垂直于进气管道并密封连接，在连接处产生负压便于雾化小液滴与进气管道喷射出的压缩空气混合。混合后进入喷嘴的管道内喷嘴喷出送入蒸发器内。喷射扩散至蒸发器中的微细悬浮汽液混合物，吸收周围大量的微波辐射热量，膨胀后形成雾云被快速蒸发汽化。此时，蒸发器体内的大量的多余的气体聚集之后，由于气压的不断变化，多余的气体不断地从泄压排气窗被快速输送出去。快速流动的水汽流携带着大量的悬浮小雾滴同时运行上升，所设置的滤网可以保证上升的汽液中被雾化的微小气体颗粒可以通过滤网，水相则被拦截下来继续被汽化。其中部分微细颗粒被蒸发汽化上升以后，部分上升水气流接触到上部冷凝导流板，遇冷凝聚成液滴，由于冷凝导流板的弧度设计，液滴汇聚成股流下，从排水管道不断地排出。在蒸发器顶部安装的冷凝导流板，由于冷凝导流板的上方为与进气管道连接的通风道，因此在使用时，水蒸气冷凝时的热量既可以通过冷凝导流板传输给空气，从而升高压缩空气的温度，减少蒸发时所需要的热量；另一方面，由于通风道中不断进入的冷空气，冷空气能够降低冷凝导流板的温度，从而使水蒸气获得更好的冷凝。整个装置达到低能耗汽液混合高速蒸发海水淡化的目的。

Claims (5)

1.一种海水淡化装置，其特征在于：至少包括蓄水箱、超声雾化器、气液混合单元、蒸发冷凝单元，以及将上述部件之间互相连通的管道，其中蓄水箱中存储有海水，超声雾化器通过管道连接蓄水箱，并将蓄水箱中的海水雾化为小液滴；气液混合单元由空气压缩机、进气管道以及喷嘴组成，所述的进气管道与喷嘴连接，空气压缩机安装于进气管道上，超声雾化器与喷嘴连接，空气压缩机所压缩的空气与超声雾化器雾化的小液滴在喷嘴内混合后由喷嘴内喷出；所述的蒸发冷凝单元至少包括蒸发器、微波加热装置、格栅过滤装置、冷凝导流板以及出水管，所述的蒸发器的内部为中空的蒸发腔，喷嘴位于蒸发腔内，微波加热装置安装在蒸发腔的内壁上，格栅过滤装置中设有用于过滤雾滴的滤网，格栅过滤装置覆盖在蒸发腔的顶部，冷凝导流板安装在格栅过滤装置的上方，冷凝导流板上设有导流槽，导流槽连通出水管，在蒸发腔中被蒸发的水蒸气穿过滤网后在冷凝导流板上凝结为液滴并沿着导流槽由出水管流出并收集，所述的冷凝导流板的横截面呈弧形，纵截面呈波纹状，冷凝导流板上所设有的导流槽位于波纹的底部，且沿着横截面方向分布，导流槽的底端均与出水管连通。

2.根据权利要求1所述的海水淡化装置，其特征在于：所述的冷凝导流板的上方设有一层隔板，隔板与冷凝导流板之间的侧边密封，两者之间共同形成一左右通透的通风道，通风道的一端通向外界空气，通风道的另一端与进气管道连通。

3.根据权利要求1所述的海水淡化装置，其特征在于：所述的冷凝导流板的材质为铝合金。

4.根据权利要求1所述的海水淡化装置，其特征在于：所述的蒸发器的底部设有浓缩盐水池以及浓缩盐水出液阀门。

5.根据权利要求1所述的海水淡化装置，其特征在于：所述的蒸发器的侧壁上设有泄压排气窗。