[發明專利]低位熱能噴霧蒸發－多效蒸餾海水淡化方法及裝置

無效

• 申請號: 200710016189.3
• 申請日: 2007-07-05
• 公開（公告）號: CN101113030A
• 公開（公告）日: 2008-01-30
• 發明（設計）人: 高從堦;高學理;王鐸;成懷剛
• 申請（專利權）人: 中國海洋大學
• 主分類號: C02F1/04
• 分類號: C02F1/04;C02F1/12;C02F103/08
• 代理公司: 青島海昊知識產權事務所有限公司
• 代理人: 張中南

技術領域

本發明涉及一種噴霧蒸發-多效蒸餾海水淡化方法及裝置，屬于海水或苦咸水淡化技術領域。

背景技術

隨著我國社會和經濟的發展，水資源短缺問題日益嚴峻，而海水及苦咸水淡化技術是解決缺水問題的有效手段。現有的工業化海水淡化方法分為熱法(如多級閃蒸、多效蒸餾)和膜法(如反滲透)兩大類。熱法是利用熱能使鹽水產生相變，使水分蒸發出來，再通過冷凝得到淡水；熱法淡化需要以蒸汽作為熱源，能耗較高，需要配備蒸汽發生裝置，設備造價高、投資大。膜法則是利用分離膜將鹽水中的鹽分截留或移除，進而得到淡水；膜法淡化過程都存在膜污染問題，需要定期清洗或更換膜組件，日常的操作和維護都比較復雜，因此對進料海水預處理的要求較為嚴格，預處理費用高。兩種淡化方法產生的濃縮海水一般直接排放，雖然也可用于制鹽及提取鉀、鎂等各類化學元素，但仍需要二次濃縮。

噴霧蒸發淡化技術則避免了上述問題，該技術的原理為：將鹽水呈霧狀噴向熱氣流，使鹽水中的水分迅速變為水蒸汽，于是鹽水被高度濃縮或鹽水中的鹽分形成固體顆粒沉淀而與水分分離開來，再通過冷卻含有水蒸汽的熱氣流就可以制得淡水。這種淡化方法在日常的操作中，不像膜法那樣需要復雜的維護，也不需要配備專門用于產生蒸汽的裝置，其優點還包括：可以使用低位熱能作為能源，鹽水濃縮比高，且對進料鹽水預處理的要求較低等。研究表明，利用噴霧蒸發淡化技術，海水中95％以上的水分都可以被分離出來，沉淀出的鹽分含水量很低，甚至能夠直接形成固體結晶物，可以方便地用于制鹽或者提取其它各類化學元素。但是噴霧蒸發淡化工藝中，為了制取淡水，含有水蒸汽的熱氣流在冷卻過程需要使用大量的冷卻水，每生產1kg淡水需要的冷卻水量少則7kg左右，多則20kg以上，該技術的推廣因此受到了一定的限制。

發明內容

本發明的目的在于提供一種噴霧蒸發-多效蒸餾海水淡化方法，它將噴霧蒸發和多效蒸餾技術耦合起來，實現能源和資源的綜合利用。

本發明的另一個目的在于提供一種噴霧蒸發-多效蒸餾海水淡化裝置。

本發明的目的是通過下述的技術方案加以實現的。

一種噴霧蒸發-多效蒸餾海水淡化裝置，其特征在于：

i)該裝置包括一個噴霧蒸發室1，在噴霧蒸發室1內腔的左側安裝有鹽水噴嘴8，噴嘴8的進口與鹽水儲罐10出口連接，并在連接管路上設有泵9；

j)噴霧蒸發室1左側壁上的空氣進口與立式的氣水分離器7上端口連接，并在氣水分離器7至噴霧蒸發室1的連接管路上依次設有風機11和加熱器12；

k)噴霧蒸發室1底部設有高濃鹽水出口，右側壁上設有濕熱空氣出口，濕熱空氣出口前設有除沫器2；

l)多效蒸餾裝置4的首效裝置的加熱蒸汽進、出口分別與噴霧蒸發室1濕熱空氣出口、氣水分離器7中部端口連通，其余各效裝置加熱蒸汽進口均與上一效裝置的二次蒸汽出口連通；

m)多效蒸餾裝置4末效裝置的二次蒸汽出口與首效裝置加熱蒸汽進口連通，并在末效裝置二次蒸汽出口至首效裝置加熱蒸汽進口的連接管路上依次設有壓縮機5和加熱器3；

n)多效蒸餾裝置4除首效外的其余各效裝置加熱蒸汽冷凝水出口均與淡水管路連接；

o)多效蒸餾裝置4的各效裝置頂端與換熱器6的管程連通，底端與濃鹽水管路連接，其中濃鹽水管路上設有一支路與鹽水儲罐10連通；

p)換熱器6的殼程與氣水分離器7下端口連通。

利用上述噴霧蒸發-多效蒸餾海水淡化裝置的海水淡化方法，其特征在于包括以下過程：

h)空氣由風機11輸送至加熱器12，被加熱后進入噴霧蒸發室1；同時，鹽水儲罐10中的濃鹽水由泵9輸送至噴嘴8，然后呈霧狀噴灑于噴霧蒸發室1的內腔中，與熱氣流接觸并發生汽化；

i)鹽水霧滴汽化得到的水蒸汽與空氣混合，形成的濕熱空氣通過除沫器2后排出噴霧蒸發室1；汽化后剩余的鹽水霧滴在噴霧蒸發室1底部濃縮、凝結為高濃鹽水，并由噴霧蒸發室1底部出口排出；

j)由噴霧蒸發室1排出的濕熱空氣進入多效蒸餾裝置4的首效裝置的加熱管，用作多效蒸餾裝置4的熱源；濕熱空氣中的水分在多效蒸餾裝置4首效裝置加熱管內冷凝，冷凝水與空氣一起排入氣水分離器7；

k)空氣從氣水分離器7上端口排出并重新引入風機11循環使用；水從氣水分離器7下端口排出，進入換熱器6的殼程并用于預熱管程的進料鹽水；