CN1334244A - 超高效海水淡化瞬间汽化装置 - Google Patents

Abstract

本发明超高效海水淡化瞬间汽化装置,利用海水中的盐类分子均不参与蒸发汽化过程的这一特性,采用高压爆碎汽化法高压气体压缩高温高压放爆水液液滴减压膨胀爆碎超高速蒸发汽化机理,使海水中的淡水分子水液在高温高压放爆后强烈急剧超高速蒸发汽化形成混合汽体,最大限度地扩大淡水分子与盐类分子之间的间距离、水液体积、密度差距和运行速度,瞬间内分离出并隔离出不同运行方式的汽与液,经快速冷却冷凝形成淡水和浓盐水。

Description

超高效海水淡化瞬间汽化装置

本发明涉及海水超高速淡化和海水快速制盐，尤其是由高压容器、高压气体、加热器、环保炸药、点火器、导液管、导气管、喷嘴、放爆片、多层高温过滤网、接液罩盘、放爆汽化冷却大棚、自动泄压窗、高温水蒸汽排放口、自动泄压小窗、阀门等组成的超高效海水淡化瞬间汽化装置。

目前国内、外采用的海水淡化方法比较多，变相法：蒸发法、蒸馏法、冷却法；膜分离法：反渗透法、电渗析法；化学平衡法：离子交换法、水合法、溶剂萃取法等主要三大类型。目前技术领先的也是应用最多的是闪急蒸馏法，约占当今世界海水淡化总产量的70％。闪急蒸馏法就是利用水的沸点随压力降低而降低这一特性，首先使海水在管道中加热，然后引到一个压力较低的蒸发室中，被引入的高温海水就会在一刹那间迅速蒸发，产生的蒸汽在装有冷海水的管道外得到冷凝而造成淡水。(需要进行重复多节闪馏，目前已达需要反反复复重复闪馏操作三十多节/次，设备庞大效率较低)。其缺点是：设备投资多，海水循环量大、制水量小、浓缩率较低操作费用较高。(需要大批量的海水制作，只得约1份淡水，却要产生约9份有污染的浓海水)。

本发明的目的是提供一种全新的超高效海水淡化瞬间汽化装置，其结构简单、投资非常少、产水批量大、性能稳定、体积小、水垢少、使用方便、制水特快、出淡水量高、水质好(可产生约95％的淡水，只产生约5％的浓盐水)。

为了达到上述目的，本发明的解决方案是：利用海水中的盐类分子均不参与蒸发汽化过程的这一特性，采用高压爆碎汽化法即：高压气体压缩高温高压放爆水液液滴减压膨胀爆碎超高速蒸发汽化机理。用环保炸药爆炸产生气体引爆高压容器放爆，使海水中的淡水分子水液在高温高压放爆后液滴强烈急剧爆碎超高速蒸发汽化形成混合汽体，最大限度地扩大淡水分子与盐类分子之间的间距离、水液体积(所有的淡水分子水液液滴的体积爆碎后扩大了约数十倍至数百倍)、密度差距和运行速度。瞬间内分离出并隔离出不同运行方式的汽与液，经快速冷却冷凝形成淡水和浓盐水，达到超高速汽化瞬间海水淡化的目的。

海水在高温中淡水分子水液容易挥发，比重、间距离变化较大；盐类分子水液不易挥发，比重、间距离变化较小。采用环保炸药在高温高压海水中定向爆炸放爆，(海水在高温沸腾中，淡水分子水液容易被高温蒸发汽化是由于含有较多的易挥发组分，所以随着温度的升高淡水分子水液的体积和比重变化非常大；盐类分子水液不易被高温蒸发汽化是由于含有较多的难挥发组分，所以随着温度的升高盐类分子水液的体积和比重变化非常小。)海水水液液滴在被高温高压爆炸放爆后释放出巨大能量产生大量的高温、高压、高速冲击波(激波)气流所形成的巨大的气体冲击激波爆碎动能强烈急剧冲击、分割、包围、高速爆碎、全方位立体超高速蒸发汽化分解海水水液液滴。让高温高压超高密度溶气的混合汽液先引起强烈高压压缩，然后高温高压放爆水液减压膨胀爆碎汽化，使超高密度溶气的液滴瞬间内产生了严重力学不平衡，液滴体积强烈急剧高速膨胀，分子之间的碰撞力急剧增加，液滴变形、表面剥离直至完全破碎，高温、高压、高速冲击波(激波)气流以超过外界大气压许多倍的压强压力冲破各个淡水分子水液液滴之间的间隙及促使液滴内部气泡胀大破碎，高温、高压、高速气流争先恐后地往外挤，使微小颗粒的液滴在各个方向即刻胀大爆碎超高速蒸发汽化。体积膨胀许多倍，比重减轻许多倍，分子之间的间距离拉大许多倍，最大限度地扩大淡水分子与盐类分子之间的密度差距和运行速度。淡水分子水液在超高速蒸发汽化后形成质点最小的超高密度微细颗粒悬浮液滴混合汽体(水汽共腾蒸汽)；盐类分子水液不易被高温高压蒸发汽化形成质点最大的颗粒液滴浓盐水；在改变了它们的运行方式后，使它们在瞬间内分离开并隔离开，达到超高速汽化瞬间海水淡化的目的。

本发明的技术方案如下：在注入冷海水的密封式高压容器体内设置加热器、特制环保炸药、点火器、耐压盒盖、中心通道导液管、外环隙通道导气管、喷嘴、放爆片；高压容器体外设置冷海水进水阀门和分别设置：低压储气罐进气阀门、中压储气罐进气阀门、高压储气罐进气阀门；与高压容器相配套的连续性的单层或双层放爆汽化冷却系统有：单盘(每盘约设置连续性放爆汽化冷却大棚10顶至几十顶)或多盘(约设置连续性放爆汽化冷却大棚几十顶至成百顶)旋转轴座连续性放爆汽化冷却组合系统。单顶(单层或双层)放爆汽化冷却大棚体内设置多层高温过滤网、接液罩盘、高温水蒸汽排放口；体外设置自动泄压窗、自动泄压小窗、淡水出水阀门、浓盐水出液阀门、蒸馏水出水阀门。

超高效海水淡化瞬间汽化装置的工作流程为：

1、高压气体压缩高温高压放爆水液液滴减压膨胀爆碎超高速蒸发汽化：在高压容器体内先安置加热器、导液管、导气管、喷嘴；置放适量的定量特制环保炸药(防水耐压药包)、点火器、耐压盒盖和安置放爆片；开启进水阀门注入冷海水，当高压容器体内的冷海水水位达到一定的水位时关闭进水阀门；然后逐个分别开启及关闭：低压储气罐进气阀门、中压储气罐进气阀门、高压储气罐进气阀门；在高压容器体内的进气压力达到了所需的工作要求压力时，即可关闭高压储气罐的进气阀门停止注气。开启加热器加热，在高压超高密度溶气的海水水液加热至一定的高温后关闭加热器停止加热。即可开启点火器引爆环保炸药在高温高压的海水中定向爆炸。[可置放或不置放适量的定量特制环保炸药、点火器；若不采用炸药爆炸产生大量气体放爆；可直接采用超高压增气放爆，将海水水液继续加热使气体超极限膨胀引爆高压容器爆炸放爆；或可不用高压压缩气体而直接采用特制(能产生巨大气体)炸药爆炸产生巨大的超高压气体引爆高压容器爆炸放爆。]一旦高压气体压缩高温高压放爆水液液滴减压膨胀爆碎汽化，爆炸放爆后释放出巨大的能量产生大量的高温高压巨力冲击波气流聚力瞬间撕碎放爆片，高温高压高速射流的汽与液即从中心通道导液管、外通道导气管、喷嘴内喷出，形成同时二次爆炸放爆。海水中的淡水分子水液即被爆炸放爆后释放出的巨大能量产生大量的高温、高压、高速冲击波气流，在耐高温布质的单层或双层放爆汽化冷却大棚的巨大空间内被高速冲击碰撞爆碎成雾云强烈急剧分解突跃物态变化，超高速蒸发汽化成汽体，(淡水分子与盐类分子之间一旦脱离了水体，相互间就不再产生大的作用力)形成质点最小的超高密度微细颗粒悬浮液滴混合汽体(水汽共腾蒸汽)高速膨胀扩散上升。盐类分子水液由于不易被高温、高压、高速气流蒸发汽化受冲击后，形成质点最大的颗粒液滴浓盐水，所承受的冲击作用力最大运行速度最快，被冲击喷射至接液罩盘的壁板面上逐渐聚积。

2、超速汽化冷却制取淡水：在环保炸药爆炸前先开启多层高温过滤网热源加热，开启淡水出水阀门和开启浓盐水出液阀门及开启蒸馏水出水阀门。爆炸放爆后海水汽液在被高温、高压、高速冲击波巨力气流冲击后从中心通道导液管、外通道导气管的喷嘴内喷出，呈圆锥状膨胀射流雾化，具有连续性分叉结构。雾化过程中的液滴粒度分形特征，有一个液滴分裂服从均匀分布的概率。液滴与高速气流冲击波(激波)气体不断地碰撞撞击后，液滴变形、表面剥离直至完全破碎。在巨型的单层或双层放爆汽化冷却大棚的巨大空间内急剧向上喷射剧烈膨胀扩散。盐类分子水液由于不易被高温高压蒸发汽化形成质点最大的颗粒液滴浓盐水冲进多层高温过滤网内，遭接液罩盘板壁受阻拦后顺板壁面下流，聚积后从浓盐水出液管道内排出。海水中的淡水分子水液被超高速蒸发汽化后形成质点最小的超高密度微细颗粒悬浮液滴混合汽体(水汽共腾蒸汽)急剧向上喷射，在遇到多层高温过滤网内产生的大量的高温时，受高温阻拦后再次进一步汽化，剧烈膨胀成水蒸汽体急剧向四周扩散上升。此时的自动泄压窗能够自动迅速将有压的多余气体排出体外。淡水汽体水蒸汽在巨大的放爆汽化冷却大棚的快速冷却冷凝聚积后形成淡水，从淡水出水管道内输出。另外，大部分高温水蒸汽上升后从高温水蒸汽排放口进入上层的放爆汽化冷却大棚内，多余的有压气体即从自动泄压小窗口排出。高温水蒸汽经上层的放爆汽化冷却大棚快速冷却冷凝后形成蒸馏水水液从蒸馏水出水阀门管道内排出。最后关闭多层高温过滤网的加热源，关闭淡水出水阀门和关闭浓盐水出液阀门及关闭蒸馏水出水阀门。如此不断地反复循环不息。

由于上述解决方案中采用了：高压爆碎汽化法即：高压气体压缩高温高压放爆水液液滴减压膨胀爆碎超高速蒸发汽化机理，使海水水液在被爆炸放爆后释放出巨大能量产生大量的高温、高压、高速冲击波气流巨力冲击、分割、包围、爆碎、分解海水后，海水中的淡水分子水液在瞬间内发生急剧的超高速蒸发汽化形成质点最小的超高密度微细颗粒悬浮液滴混合汽体(水汽共腾蒸汽)，分子之间的间距离急剧成许多倍的加大，体积迅速成许多倍的增长，比重迅速成许多倍的减轻；海水中的盐类分子水液由于不易被高温高压蒸发汽化形成质点最大的颗粒液滴浓盐水；使淡水分子与盐类分子之间产生最大的汽与液的比重差距和运行速度，在改变了它们的运行方式后，达到了超高速分离的目的并将它们迅速地隔离开。其结构简单，投资非常少，性能稳定、体积小、制水特快、水垢少(并便于清除)高水质、出淡水量高(特别适合浓盐水脱盐)能够节省大量的能源和时间。

下面结合附图一、附图二与实施例对本发明作进一步描述。

附图一是本发明实施例的超高效海水淡化瞬间汽化装置的连续性放爆汽化冷却系统的工作原理的简要示意图。

附图二是本发明实施例的超高效海水淡化瞬间汽化装置的高压气体压缩高温高压放爆水液液滴减压膨胀爆碎超高速蒸发汽化冷却制水的工作原理的简要示意图。

本发明超高效海水淡化瞬间汽化装置如附图一、附图二所示，主要由二大部件组合成。一、高压气体压缩高温高压放爆水液液滴减压膨胀爆碎超高速蒸发汽化冷却制水：在注入冷海水的高压容器(3)体内先安置加热器(4)和设置中心通道导液管(8)、外通道导气管(9)、喷嘴(10)、放爆片(11)[可置放或不置放适量的定量防水耐压特制环保炸药(5)、点火器(6)、耐压盒盖(7)。]；高压容器(3)上口处设置连接联通中心通道导液管(8)、外通道导气管(9)、喷嘴(10)和设置连接安置放爆片(11)；高压容器(3)体外设置连接联通进水阀门(12)、设置连接联通低压储气罐进气阀门(13)、中压储气罐进气阀门(14)、高压储气罐进气阀门(15)；在高压容器(3)上部处设置连接单层或双层放爆汽化冷却大棚(2)，单层放爆汽化冷却大棚(2)体内设置连接多层高温过滤网(16)，在多层高温过滤网(16)外围上方设置连接接液罩盘(17)并与浓盐水出液阀门(21)连接联通；放爆汽化冷却大棚(2)体外下方处设置连接自动泄压窗(18)和设置连接联通淡水出水阀门(22)；双层放爆汽化冷却大棚(2)上层的体内设置高温水蒸汽排放口(19)和体外设置连接自动泄压小窗(20)及设置连接联通蒸馏水出水阀门(23)。

二、连续性放爆汽化冷却组合系统：单盘或多盘旋转轴座(1)幅射的支杆分别与单层或多层放爆汽化冷却大棚(2)连接固定；高压容器(3)上部处分别与众多的放爆汽化冷却大棚(2)下方处可快速活接头连接。

1、高压气体压缩高温高压放爆水液减压膨胀爆碎超高速蒸发汽化：在高压容器(3)体内先安置加热器(4)、中心通道导液管(8)、外通道导气管(9)、喷嘴(10)、[可置放或不置放适量的定量防水耐压特制环保炸药(5)、点火器(6)、耐压盒盖(7)。]安置放爆片(11)。开启冷海水进水阀门(12)当水泵压注入的冷海水的水位达到高压容器(3)体内一定的水位时，可关闭冷海水进水阀门(12)；然后逐个分别开启及关闭：低压储气罐的进气阀门(13)、中压储气罐的进气阀门(14)、高压储气罐的进气阀门(15)；在高压容器(3)体内的进气压力达到了所需的工作要求压力时，即可关闭高压储气罐的进气阀门(15)仃止注气。开启加热器(4)高温加热，在超高密度溶气的冷海水水液加热至一定的高温后关闭加热器(4)停止加热。即可开启点火器(6)引爆环保炸药(5)在高温高压的海水中定向爆炸，产生大量的高压压缩气体高温放爆[可采用环保炸药(5)爆炸产生大量的高压气体引爆高压容器(3)放爆，或不采用炸药(5)爆炸直接超高压增气放爆，将海水水液继续加热使气体超极限膨胀引爆高压容器(3)爆炸放爆；也可不用高压压缩气体而直接采用特制(能够产生巨大气体)炸药爆炸产生巨大的超高压气体引爆高压容器(3)爆炸放爆。]水液减压膨胀爆碎超高速蒸发汽化。炸药(5)爆炸放爆后释放出巨大的能量产生大量的高温高压巨力冲击波气流聚力瞬间撕碎放爆片(11)，高压容器(3)体内的高温、高压汽与液即从中心通道导液管(8)、外通道导气管(9)、喷嘴(10)上口喷出，形成同时二次爆炸放爆。由于炸药(5)爆炸引发放爆的能量巨大，高压超高密度溶气的高温高压混合汽液中的淡水分子水液和盐类分子水液，即被爆炸放爆后释放出的巨大能量产生大量的高温、高压、高速冲击波气流，在布质的放爆汽化冷却大棚(2)的巨大空间内，被高速冲击剧烈爆碎形成超高密度的雾云。淡水分子水液在被强烈急剧分解突跃物态变化超高速蒸发汽化后成汽体，形成质点最小的超高密度微细颗粒悬浮液滴混合汽体(水汽共腾蒸汽)高速膨胀扩散上升；盐类分子水液不易被高温高压蒸发汽化，受冲击后形成质点最大的颗粒液滴浓盐水所承受的冲击作用力最大，运行速度最快。

2、连续性放爆超速汽化冷却制取淡水：在环保炸药(5)爆炸放爆前先开启多层高温过滤网(16)热源加热，开启浓盐水出液阀门(21)和开启淡水出水阀门(22)及开启蒸馏水出水阀门(23)，在炸药(5)爆炸放爆后，高温高压海水水液混合汽与液被高温、高压、高速冲击波巨力气流冲击后从中心通道导液管(8)、外通道导气管(9)、喷嘴(10)上口喷出，在巨型的耐高温布质的放爆汽化冷却大棚(2)的巨大空间内急剧向上喷射，剧烈膨胀爆碎扩散。盐类分子水液由于不易被高温、高压、蒸发汽化形成质点最大的颗粒液滴浓盐水喷出后高速冲进多层高温过滤网(16)内，遭接液罩盘(17)板壁阻拦后即顺板壁面下流，聚积后从浓盐水出液阀门(21)的出液管道内排出；高温、高压的混合汽液中的淡水分子水液被强烈急剧膨胀爆碎超高速蒸发汽化后，形成质点最小的超高密度微细颗粒悬浮液滴混合汽体喷出后剧烈膨胀高速扩散上升，遇到多层高温过滤网(16)内所产生的大量的高温气体，受高温阻拦后再次进一步汽化剧烈膨胀急剧高速向四周扩散上升，即转弯绕道从接液罩盘(17)的周边外围继续上升。[高温混合汽体能够转弯绕道上升，是因为高温水蒸汽比空气轻，自身具有上升的动能。在高温高压放爆后，高温混合汽液中的淡水分子液滴和盐类分子液滴能够以各自不同的运行方式运行上升，达到了瞬间分离和隔离的目的。][此时自动泄压窗(18)即自动及时地排放出多余的有压气体]高温淡水分子水蒸汽在被巨大的放爆汽化冷却大棚(2)的快速冷却冷凝聚积后形成淡水水液，从淡水出水阀门(22)管道内输出；另外大部分高温水蒸汽上升后从高温水蒸汽排放口(19)进入上层的放爆汽化冷却大棚(2)，多余有压气体即从自动泄压小窗(20)口排出，高温水蒸气经上层的放爆汽化冷却大棚(2)快速冷却冷凝后形成蒸馏水水液，从蒸馏水出水阀门(23)管道内排出。最后关闭多层高温过滤网(16)的加热源，关闭浓盐水出液阀门(21)和关闭淡水出水阀门(22)及关闭蒸馏水出水阀门(23)。与高压容器(3)相配套的连续性放爆汽化冷却系统单盘或多盘旋转轴座(1)为连续性放爆汽化冷却组合系统其放爆汽化冷却的高效工作能力，能够不断地满足高压容器(3)所连续性的不断的放爆。如此不断地反复循环不息。

Claims (1)

1、一种超高效海水淡化瞬间汽化装置，其特征在于：在注入冷海水的高压容器(3)体内先安置加热器(4)、和设置中心通道导液管(8)、外通道导气管(9)、喷嘴(10)、放爆片(11)；[可置放或不置放适量的定量特制环保炸药(5)、点火器(6)、耐压盒盖(7)]高压容器(3)上口处设置连接联通中心通道导液管(8)、外通道导气管(9)、喷嘴(10)和设置连接安置放爆片(11)；高压容器(3)体外设置连接联通进水阀门(12)、设置连接联通低压储气罐进气阀门(13)、中压储气罐进气阀门(14)、高压储气罐进气阀门(15)；在高压容器(3)上部处设置连接单层或双层放爆汽化冷却大棚(2)，单层放爆汽化冷却大棚(2)体内设置连接多层高温过滤网(16)，在多层高温过滤网(16)外围上方设置连接接液罩盘(17)并与浓盐水出液阀门(21)连接联通；放爆汽化冷却大棚(2)体外下方处设置连接自动泄压窗(18)和设置连接联通淡水出水阀门(22)；双层放爆汽化冷却大棚(2)上层的体内设置高温水蒸汽排放口(19)和体外设置自动泄压小窗(20)及设置连接联通蒸馏水出水阀门(23)；与高压容器(3)相配套的连续性放爆汽化冷却组合系统：单盘或多盘旋转轴座(1)幅射的支杆分别与单层或双层放爆汽化冷却大棚(2)连接固定；高压容器(3)上部处分别与众多的放爆汽化冷却大棚(2)下方处可快速活接头连接。

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