[發明專利]熱法超重力海水淡化方法

有效

• 申請號: 201310195474.1
• 申請日: 2013-05-22
• 公開（公告）號: CN103241787A
• 公開（公告）日: 2013-08-14
• 發明（設計）人: 王東光;竺柏康;陶亨聰
• 申請（專利權）人: 浙江海洋學院
• 主分類號: C02F1/04
• 分類號: C02F1/04;C02F103/08
• 代理公司: 北京五洲洋和知識產權代理事務所(普通合伙) 11387
• 代理人: 劉春成;張向琨

1.一種熱法超重力海水淡化方法，其特征在于，該方法通過熱法超重力海水淡化裝置來完成，包括如下步驟：

對熱法超重力海水淡化裝置內部進行抽真空處理步驟；

使旋轉床體圍繞旋轉軸線轉動并保持所述旋轉床體的換熱室、蒸汽收集室、氣液交換室、淡水室和廢氣分離室處于超重力穩態的步驟；

在供熱裝置的作用下，噴入換熱室的冷海水被換熱室內各圈換熱管外壁逐級加熱的步驟；

經換熱室加熱的海水在蒸汽收集室中逐級蒸發并將蒸發后的水蒸氣收集至各圈蒸汽收集管中的水蒸氣收集步驟；

所述各圈蒸汽收集管中的水蒸氣依次經淡水室和氣液交換室進入換熱室內各相應換熱管中并與噴入換熱室的冷海水換熱而被冷凝形成露水的水蒸氣冷凝步驟；

所述露水經氣液交換室返回至所述淡水室，并經由淡水排出口排出的淡水回收步驟；

所述冷凝步驟中未冷凝的水蒸氣和不凝性氣體經由所述換熱管進入所述廢氣分離室，而且不凝性氣體在所述廢氣分離室中被濃縮并排出所述熱法超重力海水淡化裝置的廢氣排出步驟；

所述冷凝步驟中經換熱的海水所產生的蒸氣重復循環所述水蒸氣收集步驟、水蒸氣冷凝步驟、淡水回收步驟和廢氣排出步驟，最終得到所需的淡水。

2.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，所述換熱室中的超重力水平在50g至1000g范圍之間，更優選為200g至600g之間。

3.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，所述蒸汽收集室、所述氣液交換室、所述廢氣分離室和所述淡水室中的超重力水平在250g至5000g之間，更優選為400g至2000g之間。

4.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，所述供熱裝置以純水高溫蒸汽或者電能方式供熱；當供熱裝置以純水高溫蒸汽方式供熱時，所述純水高溫蒸汽的絕對壓力為0.5atm至1.5atm，更優選為0.5atm至1.0atm，所述純水高溫蒸汽的溫度在70℃至120℃之間，更優選為75℃至100℃之間。

5.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，所述水蒸氣收集步驟具體如下：經換熱室加熱的海水匯流進入蒸汽收集室后從最內圈的蒸汽收集管的管間縫隙中被甩出并濺落到最內圈的蒸汽收集管外層的填料網上并被打碎成無數微小液滴，所述小液滴快速蒸發產生大量水蒸氣并降溫，水蒸氣被抽進最內圈的蒸汽收集管內，而溫度降低的小液滴經下一外圈蒸汽收集管的管間縫隙流出并濺落到相應圈蒸汽收集管外層的填料網上而實現進一步的蒸發和降溫，經該進一步蒸發而得到的水蒸氣被抽進相應圈蒸汽收集管中，最后直至最外圈蒸汽收集管中收集到水蒸氣。

6.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，所述水蒸氣冷凝步驟具體如下：所述各圈蒸汽收集管中的水蒸氣經淡水室中相對應的淡水分布管進入氣液交換室中相對應的獨立通道，然后進入換熱室內各相應換熱管中，并與噴入換熱室的冷海水換熱，從而水蒸氣被冷凝形成露水。

7.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，所述淡水回收步驟具體如下：所述露水經氣液交換室中相對應的獨立通道返回至所述淡水室中的相對應的淡水分布管，然后淡水從淡水分布管的軸向縫隙中流出并均勻地灑落到相應淡水分布管外層的填料網中而被打碎成無數小液滴，散發出一些水蒸氣后得到降溫，所述小液滴匯流后再經下一個外圈淡水分布管和該下一個外圈淡水分布管外層的填料網繼續降溫，最后經由最外圈的淡水分布管的管間縫隙流出并由淡水排出口排出。

8.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，所述冷海水進入所述熱法超重力海水淡化裝置時的穩定流速為1-3m/s；在所述抽真空步驟中，所述熱法超重力海水淡化裝置內部的真空度為0.8-0.95atm。

9.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，所述廢氣排出步驟具體如下：所述冷凝步驟中未冷凝的水蒸氣和不凝性氣體經由所述換熱管進入所述廢氣分離室，在廢氣分離室中未冷凝的蒸氣與來自海水室的冷海水直接接觸以使未冷凝的蒸氣被冷海水吸收而液化，從而不凝性氣體在所述廢氣分離室中被濃縮，經濃縮的不凝性氣體通過真空設備被抽至所述熱法超重力海水淡化裝置外。

10.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，所述熱法超重力海水淡化裝置，包括：密封殼體，設有用于容納旋轉運動輸出方法的輸出軸的連接孔、用于輸出濃縮海水的第一出料口、用于輸出淡水的第二出料口；旋轉床體，位于所述密封外殼內部，呈圓柱狀，所述旋轉床體的旋轉軸線與所述連接孔對應以便于和動力方法輸出軸連接；所述旋轉床體中包括：海水室，位于所述旋轉床體的中心，并延伸出所述密封殼體，用于輸入冷海水，以及向圓周外部輸出冷海水；換熱室，環繞所述海水室分布，用于利用蒸汽加熱冷海水，并使蒸汽液化形成露水，所述換熱室內設有多個與所述氣液交換室連通的換熱管，所述換熱管與所述旋轉床體的旋轉軸線平行，并且所述換熱管為多層分布，同層相鄰的所述換熱管之間設有管間縫隙；所述換熱管上設有沿軸向設置的用于避免露水甩出的軸向縫隙，所述換熱管上的軸向縫隙朝向所述旋轉床體的外側方向設置；蒸汽收集室，位于所述換熱室外側，用于收集所述換熱室加熱冷海水形成的蒸汽，所述蒸汽收集室設有多個與所述氣液交換室連通的蒸汽收集管，所述蒸汽收集管與所述旋轉床體的旋轉軸線平行，并且所述蒸汽收集管為多層分布，同層相鄰的所述蒸汽收集管之間設有管間縫隙；所述蒸汽收集管上設有沿軸向設置的用于方便蒸汽逸出的軸向縫隙，所述蒸汽收集管上的軸向縫隙朝向所述旋轉床體的外側方向設置；淡水室，位于所述換熱室外側并和所述蒸汽收集室并排設置，用于收集所述換熱室形成的露水并經由所述第二出料口排出，所述淡水室設有多個與所述氣液交換室連通的淡水分布管，所述淡水分布管與所述旋轉床體的旋轉軸線平行，并且所述淡水分布管為多層分布，同層相鄰的所述淡水分布管之間設有管間縫隙；所述淡水分布管上設有沿軸向設置的用于方便蒸汽逸出及甩出露水的軸向縫隙，所述淡水分布管上的軸向縫隙朝向所述旋轉床體的外側方向設置；氣液交換室，靠近所述換熱室和淡水室，和所述蒸汽收集室、換熱室連通，用于將所述換熱室產生的露水輸送至所述淡水室，以及將所述蒸汽收集室收集的蒸汽輸送至所述換熱室；廢氣分離室，靠近所述換熱室遠離所述氣液交換室并與所述換熱室并排設置，且與所述換熱室連通，用于濃縮并排出不凝性氣體；所述廢氣分離室設有多個與所述換熱室連通的廢氣排放管，所述廢氣排放管與所述旋轉床體的旋轉軸線平行，并且所述廢氣排放管為多層分布，同層相鄰的所述廢氣排放管之間設有管間縫隙；所述廢氣排放管上設有沿軸向設置的用于方便蒸汽逸出的軸向縫隙，所述廢氣排放管上的軸向縫隙朝向所述旋轉床體的外側方向設置；而且所述廢氣排放管的管徑小于所述換熱管的管徑；供熱裝置，和所述換熱室對應，用于向所述換熱室供熱；相鄰的兩層蒸汽收集管之間和相鄰的兩層淡水分布管之間均設有用于分解液滴的填料。