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CN105236504B - 单真空室超重力常温多级闪蒸海水淡化系统 - Google Patents

单真空室超重力常温多级闪蒸海水淡化系统 Download PDF

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Abstract

本发明公开一种单真空室超重力常温多级闪蒸海水淡化系统，超重力机内部设有一个真空室、一个换气室和多个从左至右水平布置的闪蒸室，超重力机旋转轴顶端固定连接真空室底部中心，真空室和换气室相连通，每个闪蒸室顶部均通过一个对应的带阀门的管道连接换气室的底部，多个闪蒸室上部分的冷凝区域通过一根冷凝管从右至左贯通，多个闪蒸室下部分的蒸发区域从左至右依次逐级连接且连通，在冷凝管最左端和最左侧的闪蒸室下部分之间连接太阳能加热器，海水从冷凝管最右端进入；用一个真空室来改善多个闪蒸室的压力，多个闪蒸室内压力完全相同，在保证最后一级闪蒸室内压力小于盐水饱和蒸汽压的情况下，使前面闪蒸室内压差增大，形成的淡水量增加。

Description

单真空室超重力常温多级闪蒸海水淡化系统
技术领域
本发明涉及化工及能源等领域，具体是一种多级闪蒸海水淡化系统，利用超重力机工作使其产生真空环境来改善系统的闪蒸室内压力。
背景技术
海水淡化技术包括低温多效海水淡化技术、反渗透技术和多级闪蒸海水淡化技术等。其中，低温多效海水淡化技术的缺点是设备的体积较大，反渗透技术需定期更换反渗透膜、高压泵和能量回收装置，存在膜寿命和污染的问题，多级闪蒸海水淡化技术的劣势是设备腐蚀快，动力消耗大、传热效率低及设备操作弹性小等。
传统的多级闪蒸海水淡化系统主要由闪蒸室和抽真空泵以及海水加热装置等部件组成。抽真空泵通过管道从闪蒸室顶盖与闪蒸室接通，工作时，海水经过电能加热装置加热处理后形成高温高压的海水，同时，启动抽真空泵工作来降低闪蒸室内的压力，使其低于饱和盐水的蒸汽压，当高温高压海水进入闪蒸室后与闪蒸室内的气压形成压差，从而蒸发冷凝后形成淡水。这种多级闪蒸海水淡化系统存在如下问题：饱和蒸汽的产生需要利用真空泵调节闪蒸室内的压力，需要对每一级的闪蒸室进行抽真空来满足每一级闪蒸室内不同的压力要求，这就需要给每个闪蒸室配备一台真空泵，增加了装置设备和成本，同时使系统体积过于庞大，增加了动力消耗，同时，驱动每一台真空泵会消耗更多的能源，而且采用电加热器还要消耗更多的电能。
发明内容
本发明的目的是要解决传统的多级闪蒸海水淡化系统存在的问题，提出一种单真空室超重力常温多级闪蒸海水淡化系统，利用太阳能驱动超重力机工作代替真空泵，用一个真空室来调节多个闪蒸室的压力，简化设备的同时减少了能源的消耗。
本发明采用的技术方案是：本发明具有一个超重力机，超重力机的内部设有一个真空室、一个换气室和多个从左至右水平布置的闪蒸室，真空室位于换气室的正上方，换气室位于多个闪蒸室的上方，每个闪蒸室内的上部分是冷凝区域，下部分是蒸发区域；超重力机的内部中心轴处设置垂直的超重力机旋转轴，超重力机旋转轴的顶端固定连接真空室底部中心，超重力机旋转轴的底端连接电动机；真空室的顶面处设置真空室顶盖，真空室顶盖边缘与真空室顶部之间具有间隙；真空室和换气室通过通气管相连通，每个闪蒸室顶部均通过一个对应的带阀门的管道连接换气室的底部，多个闪蒸室上部分的冷凝区域通过一根冷凝管从右至左贯通，多个闪蒸室下部分的蒸发区域从左至右依次逐级连接且连通，在冷凝管最左端和最左侧的闪蒸室下部分之间连接太阳能加热器，闪蒸室上部分连接淡水管道，最右侧的闪蒸室下部分侧壁连接浓海水出水管道，浓海水出水管道通入设在超重力机外部的海水储存室；海水从冷凝管最右端进入。
本发明采用上述技术方案后具有的优点是：
1、本发明用一个真空室来改善多个闪蒸室的压力，真空室与闪蒸室之间通过换气室，使得多个闪蒸室内压力完全相同，在保证最后一级闪蒸室内压力小于盐水饱和蒸汽压的情况下，使前面闪蒸室内压力与盐水饱和蒸汽压的压差增大，使海水汽化增强，形成的淡水量增加。
2、本发明在真空室与闪蒸室之间加了换气室，使多个闪蒸室内的压力都相同，避免了给每个闪蒸室配一个真空室带来的设备数量增加以及系统的复杂。
3、本发明将闪蒸室布置在超重力机内部，大大减小了设备的体积，采用太阳能加热器对进入闪蒸室的海水进行加热，省去了额外的能源消耗，同时本系统在常温下进行也可避免设备的腐蚀、结垢等问题。
4、本发明将海水储存室的海水经管道出来，最后又通入海水储存室，实现海水的多功能循环利用。
附图说明
以下结合附图1和具体实施方式对本发明作进一步详细说明；
图1是本发明单真空室超重力常温多级闪蒸海水淡化系统的整体结构示意图；
图中：1.超重力机；2.吊板；3.通气管；4.真空室顶盖；5.真空室；6.换气室；7.太阳能加热器；8、9、10、11、12、13.带阀门的管道；14、15、16、17、18、19.闪蒸室；20.淡水出水管道；21.浓海水出水管道；22.加碱装置；23.脱气塔；24.加酸装置；25.预热器；26.海水入口；27.海水储存室；28.超重力机旋转轴；29.电动机；30.太阳能发电装置。
具体实施方式
参见图1，本发明具有一个超重力机1，超重力机1的内部设有一个真空室5、一个换气室6和多个闪蒸室，真空室5位于换气室6的正上方，换气室6位于多个闪蒸室的上方，真空室5、换气室6和超重力机1的中心轴共线。每个闪蒸室内的上部分是冷凝区域，下部分是蒸发区域，闪蒸室内的上下两部分是连通的。
多个闪蒸室从左至右水平布置，闪蒸室的个数大于2，图1中仅示出6个闪蒸室，从左至右分别是闪蒸室14、15、16、17、18、19。
超重力机1的内部中心轴处设置垂直的超重力机旋转轴28，超重力机旋转轴28的顶端固定连接真空室5底部中心，超重力机旋转轴28的底端连接电动机29，电动机29通过电缆线连接太阳能发电装置30，太阳能发电装置30发电带动电动机29工作。
真空室5的顶面处设置真空室顶盖4，真空室顶盖4不密封，真空室顶盖4边缘与真空室5顶部之间具有间隙。真空室顶盖4中心处通过吊板2固定连接超重力机1的顶部，吊板2上端固定于超重力机1的顶部中间，吊板2下端与真空室顶盖4相连作为固定件。当超重力机1工作时，超重力机旋转轴28转动带动真空室5旋转，但真空室顶盖4并不转动，这时真空室5中的水从真空室顶盖4顶部边缘甩出，在真空室5中间形成真空环境。
真空室顶盖4和换气室6之间连接通气管3，使真空室5和换气室6通过通气管3相连通，真空室5中产生的真空环境能够与换气室6接通。
换气室6通过多个带阀门的管道连接多个闪蒸室，每个闪蒸室顶部均通过一个对应的带阀门的管道连接换气室6的底部，当阀门打开时，换气室6与闪蒸室相通。带阀门的管道数量与闪蒸室的数量相同，与闪蒸室一一对应。图1中仅示出6个带阀门的管道，从左至右分别是带阀门的管道8、9、10、11、12、13，与左至右的闪蒸室14、15、16、17、18、19分别一一连接。带阀门的管道只需伸入闪蒸室的顶部即可，由于闪蒸室内的上下两部分是连通的，所以带阀门的管道连通后整个闪蒸室内部压力会很快地与换气室6趋于一致，使换气室6中的真空环境能够与闪蒸室接通，从而改善闪蒸室内的压力，使其小于盐水的饱和蒸汽压。
多个闪蒸室上部分的冷凝区域通过一根冷凝管从右至左贯通，冷凝管与闪蒸室的连接处密封。多个闪蒸室下部分的蒸发区域从左至右依次连接且连通，形成从左至右逐级串联结构。在冷凝管最左端和最左侧的闪蒸室下部分之间连接太阳能加热器7，海水从冷凝管最右端进入。
超重力机1的外部设置海水储存室27、预热器25、加酸装置24、脱气塔23和加碱装置22。海水储存室27上开有海水入口26，海水入口26通过对应的管道依次连接预热器25、加酸装置24、脱气塔23、加碱装置22和冷凝管最右端。加碱装置22经对应的管道连接冷凝管最右端，从加碱装置22出来的海水从冷凝管最右端进入。
每个闪蒸室上部分均连接一个淡水管道，所有的淡水管道均连接一个总的淡水出水管道20，淡水经淡水出水管道20流出被收集。最右侧的闪蒸室下部分侧壁上连接浓海水出水管道21，浓海水出水管道21连通设在超重力机1外部的海水储存室27。
本发明工作时，将真空室5装满水，启动电动机29，带动超重力机旋转轴28和真空室5一起旋转，在离心力的作用下，真空室5内的部分水会从真空室顶盖4的边缘甩出，装满水的真空室5里面的水逐渐减少，并逐渐形成真空环境，经过通气管3通向换气室6，然后经带阀门的管道依次通向多个对应的闪蒸室，以此调节每个闪蒸室内部的压力。同时，海水储存室27中的海水进入预热器25，然后经过加酸装置24后进入脱气塔23，出来后的海水经过加碱装置22后进入冷凝管，从冷凝管出来后进入太阳能加热器7，获得高温海水。高温海水从左至右逐级进入多个闪蒸室，如图1中的闪蒸室14、15、16、17、18、19。海水在闪蒸室内蒸发，水蒸汽经闪蒸室上部的冷凝管后冷凝形成淡水，闪蒸室内形成的淡水最后经淡水出水管道20出来。温度降低后的海水流向下一级闪蒸室，经逐级蒸发后的剩余浓海水最后从最右侧的闪蒸室19出来，经浓海水出水管道21进入海水储存室27.实现海水的多功能循环利用。由于闪蒸室内的压力低于盐水的饱和蒸汽压力，会汽化而遇冷凝管冷凝，与此同时闪蒸室内盐水温度降低流向下一级，由于每个闪蒸室内的压力相同，而后几级的盐水温度降低，从而压力降低，由此可知后面的每级盐水的饱和蒸汽压与闪蒸室环境压减小，本发明在保证最后一级闪蒸室内压力小于盐水饱和蒸汽压的情况下，使前面闪蒸室内压力与盐水饱和蒸汽压的压差增大，使海水汽化增强，形成的淡水量增加。

Claims (7)

1.一种单真空室超重力常温多级闪蒸海水淡化系统，其特征是：具有一个超重力机（1），超重力机（1）的内部设有一个真空室（5）、一个换气室（6）和多个从左至右水平布置的闪蒸室，真空室（5）位于换气室（6）的正上方，换气室（6）位于多个闪蒸室的上方，每个闪蒸室内的上部分是冷凝区域，下部分是蒸发区域；超重力机（1）的内部中心轴处设置垂直的超重力机旋转轴（28），超重力机旋转轴（28）的顶端固定连接真空室（5）底部中心，超重力机旋转轴（28）的底端连接电动机（29）；真空室（5）的顶面处设置真空室顶盖（4），真空室顶盖（4）边缘与真空室（5）顶部之间具有间隙；真空室（5）和换气室（6）通过通气管（3）相连通，每个闪蒸室顶部均通过一个对应的带阀门的管道连接换气室（6）的底部，多个闪蒸室上部分的冷凝区域通过一根冷凝管从右至左贯通，多个闪蒸室下部分的蒸发区域从左至右依次逐级连接且连通，在冷凝管最左端和最左侧的闪蒸室下部分之间连接太阳能加热器（7），闪蒸室上部分连接淡水管道，最右侧的闪蒸室下部分侧壁连接浓海水出水管道（21），浓海水出水管道（21）通入设在超重力机（1）外部的海水储存室（27），海水从冷凝管最右端进入。
2.根据权利要求1所述单真空室超重力常温多级闪蒸海水淡化系统，其特征是：海水储存室（27）上开有海水入口（26），海水入口（26）依次连接预热器（25）、加酸装置（24）、脱气塔（23）、加碱装置（22）和冷凝管最右端。
3.根据权利要求1所述单真空室超重力常温多级闪蒸海水淡化系统，其特征是：真空室（5）、换气室（6）和超重力机（1）的中心轴共线。
4.根据权利要求1所述单真空室超重力常温多级闪蒸海水淡化系统，其特征是：电动机（29）通过电缆线连接太阳能发电装置（30）。
5.根据权利要求1所述单真空室超重力常温多级闪蒸海水淡化系统，其特征是：真空室顶盖（4）中心处通过吊板（2）固定连接超重力机（1）的顶部。
6.根据权利要求2所述单真空室超重力常温多级闪蒸海水淡化系统，其特征是：预热器（25）、加酸装置（24）、脱气塔（23）和加碱装置（22）设置在超重力机（1）的外部。
7.根据权利要求1所述单真空室超重力常温多级闪蒸海水淡化系统，其特征是：每个闪蒸室上部分均连接一个淡水管道，所有的淡水管道均连接一个总的淡水出水管道（20），淡水经淡水出水管道（20）流出被收集。
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