[發(fā)明專利]一種板式低溫多效海水淡化裝置與方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201310225506.8
• 申請(qǐng)日: 2013-06-07
• 公開（公告）號(hào): CN103253722A
• 公開（公告）日: 2013-08-21
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 肖剛;倪明江;駱仲泱;高翔;岑可法;方夢(mèng)祥;周勁松;施正倫;程樂鳴;王勤輝;王樹榮;余春江;王濤
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 浙江大學(xué)
• 主分類號(hào): C02F1/08
• 分類號(hào): C02F1/08;C02F103/08
• 代理公司: 杭州求是專利事務(wù)所有限公司 33200
• 代理人: 張法高

1.一種板式低溫多效海水淡化裝置，其特征在于包括金屬隔板（1）、第一級(jí)冷凝室（2）、第一吸液棉布（3）、第二吸液棉布（4）、第一級(jí)蒸發(fā)室（5）、第一海水給水槽（6）、第二級(jí)冷凝室（7）、第二海水給水槽（8）、第二級(jí)蒸發(fā)室（9）、第三級(jí)冷凝室（10）、第三海水給水槽（11）、第四級(jí)冷凝室（12）、第n-1級(jí)冷凝室（13）、第n-1級(jí)蒸發(fā)室（14）、多余排熱水開關(guān)（15）、第n級(jí)冷凝室（16）、第n級(jí)蒸發(fā)室（17）、加藥泵（18）、加藥罐（19）、真空泵（20）、第n+1級(jí)冷凝室（21）、脫氣器（22）、海水給水泵（23）、第n海水循環(huán)泵（24）、濃海水排放開關(guān)（25）、淡水收集泵（26）、淡水余熱交換器（27）、第二級(jí)海水循環(huán)泵（28）、混合海水流量控制電動(dòng)閥（29）、反饋控制器（30）、蒸汽流量電動(dòng)閥（31）、蒸汽泵（32）、海水加熱器（33）、第一級(jí)海水循環(huán)泵（34）、第一級(jí)循環(huán)海水分接口（35）、第一冷凝室連通管（36）、第一淡水收集槽（37）、密封塞（38）、浮球（39）、第n-1吸液棉布（40）、第n-1海水給水槽（41）、第n冷凝室連通管（42）、第n淡水收集槽（43）、第n-1級(jí)海水循環(huán)泵（44）、第n-1級(jí)循環(huán)海水分接口（45）、壓控電動(dòng)閥（46）、第n-1冷凝室連通管（47）、第n-1淡水收集槽（48）；

裝置本體內(nèi)依次平行放置2n+1塊金屬隔板（1），其中，第一塊金屬隔板和第二塊金屬隔板上下密封后組成第一級(jí)冷凝室（2），第二塊金屬隔板與第三塊金屬隔板上下密封后組成第一級(jí)蒸發(fā)室（5）…第2n-1塊第一級(jí)金屬隔板與第2n塊金屬隔板上下密封后組成第n級(jí)冷凝室（16），第2n塊金屬隔板與第2n+1塊金屬隔板上下密封后組成第n級(jí)蒸發(fā)室（17），n可以取大于等于1的自然數(shù)；

所述的第一級(jí)蒸發(fā)室（5）上端設(shè)置有第一海水給水槽（6），第一級(jí)蒸發(fā)室（5）內(nèi)兩側(cè)壁上鋪有第一吸液棉布（3），第一吸液棉布（3）的上端彎曲后放入第一海水給水槽（6），第二級(jí)蒸發(fā)室（9）上端設(shè)置有第二海水給水槽（8），兩側(cè)鋪有親水性的第二吸液棉布（4），第二吸液棉布（4）上端彎曲后放入第二海水給水槽（8）內(nèi)…第n-1級(jí)蒸發(fā)室（14）左右兩側(cè)鋪有第n-1吸液棉布（40），第n-1吸液棉布（40）上端彎曲放入第n-1海水給水槽（41）內(nèi)，第n級(jí)蒸發(fā)室（17）左右兩側(cè)鋪有第n吸液棉布，第n吸液棉布上端彎曲放入第n海水給水槽內(nèi)；

所述的第一級(jí)蒸發(fā)室（5）通過管道與第三級(jí)冷凝室（10）相連，第一級(jí)蒸發(fā)室（5）下端通過管道與第一級(jí)海水循環(huán)泵（34）相連，第一級(jí)海水循環(huán)泵（34）與第二級(jí)蒸發(fā)室（9）上端的第二海水給水槽（8）相連，第二級(jí)蒸發(fā)室（9）下端通過管道與第二級(jí)海水循環(huán)泵（28）相連，第二級(jí)海水循環(huán)泵（28）與第三級(jí)蒸發(fā)室上端的第三海水給水槽（11）相連…第n-2級(jí)蒸發(fā)室通過管道與第n-2級(jí)海水循環(huán)泵相連，第n-2級(jí)海水循環(huán)泵與第n-1級(jí)蒸發(fā)室（14）上端的海水給水槽相連，第n-1級(jí)蒸發(fā)室（14）通過管道與第n-1級(jí)海水循環(huán)泵（44）相連，第n-1級(jí)海水循環(huán)泵（44）與第n級(jí)蒸發(fā)室（17）上端的海水給水槽相連，第n級(jí)蒸發(fā)室（17）底端與第n海水循環(huán)泵（24）相連；

第一級(jí)蒸發(fā)室（5）通過管道與第三級(jí)冷凝室（10）相連，第二級(jí)蒸發(fā)室通過管道與第四級(jí)冷凝室相連…第n-2級(jí)蒸發(fā)室與第n級(jí)冷凝室相連，第n-1級(jí)蒸發(fā)室（14）與第n+1級(jí)冷凝室（21）相連，第n級(jí)蒸發(fā)室（17）與第n+1級(jí)冷凝室（21）相連；

所述的第一級(jí)冷凝室（2）通過第一冷凝室連通管（36）與第二級(jí)冷凝室（7）相連，第二級(jí)冷凝室（7）通過第二冷凝室連通管與第三級(jí)冷凝室（10）相連…第n-2級(jí)冷凝室通過第n-2冷凝室連通管與第n-1級(jí)冷凝室（13）相連，第n-1級(jí)冷凝室（13）通過第n-1冷凝室連通管（47）與第n級(jí)冷凝室（16）相連，第n級(jí)冷凝室（16）通過第n冷凝室連通管（42）與第n+1級(jí)冷凝室（21）相連，從第一級(jí)冷凝室到第n+1級(jí)冷凝室，相鄰兩級(jí)冷凝室之間的連通管上都設(shè)有壓控電動(dòng)閥（46），第n+1級(jí)冷凝室（21）上連接真空泵（20）；

所述的第n+1級(jí)冷凝室（21）內(nèi)布置有冷卻管路，冷卻管路出口分成兩路，其中一路連接多余排熱水開關(guān)（15），另一路與脫氣器（22）進(jìn)口相連，加藥罐（19）經(jīng)加藥泵（18）與第n+1級(jí)冷凝室（21）冷卻管出口、脫氣器（22）進(jìn)口相連；

所述的第一淡水收集槽、第二淡水收集槽…第n-1淡水收集槽，第n淡水收集槽通過管道連接匯合后與淡水收集泵（26）進(jìn)口連接，淡水收集泵（26）的出口與淡水余熱交換器（27）的淡水通道入口連接，第一淡水收集槽、第二淡水收集槽…第n-1淡水收集槽底部出口處設(shè)有用剛性桿連接的密封塞（38）和浮球（39）；

所述的第n海水循環(huán)泵（24）連接管道出口分成兩路，一路連接濃海水排放開關(guān)（25），另一路與脫氣器（22）出口匯合與淡水余熱交換器（27）的海水通道入口相連，淡水余熱交換器（27）的海水通道出口通過混合海水流量控制電動(dòng)閥（29）與海水加熱器（33）的海水通道入口相連，海水加熱器（33）海水通道的出口與第一海水給水槽（6）相連，同時(shí)海水加熱器海水通道的出口經(jīng)反饋控制器（30）與混合海水流量控制電動(dòng)閥（29）相連；

所述的蒸汽泵（32）經(jīng)蒸汽流量電動(dòng)閥（31）與海水加熱器（33）的蒸汽通道入口相連，海水加熱器（33）的蒸汽通道出口分別與第一級(jí)冷凝室（2）和第二級(jí)冷凝室（7）相連，同時(shí)加熱器（33）的蒸汽通道出口經(jīng)反饋控制器（30）與蒸汽流量電動(dòng)閥（31）相連。

2.一種如權(quán)利要求1所述裝置的板式低溫多效海水淡化方法，其特征在于蒸汽泵（32）將抽汽泵入，通過蒸汽流量電動(dòng)閥（31）后進(jìn)入海水加熱器（33），抽汽在海水加熱器（33）中將熱量傳遞給其中的冷端液體混合海水后自身溫度下降成為90℃以下的低溫?zé)嵩凑羝?，反饋控制器?0）能反饋調(diào)節(jié)混合海水流量控制電動(dòng)閥（29）和蒸汽流量電動(dòng)閥（31），實(shí)現(xiàn)在抽汽和混合海水工況不穩(wěn)定的情況下保持低溫?zé)嵩凑羝麥囟鹊姆€(wěn)定，低溫?zé)嵩凑羝殖蓛陕泛蠓謩e通入第一級(jí)冷凝室（2）和第二級(jí)冷凝室（7），混合海水經(jīng)過混合海水流量控制電動(dòng)閥（29）后進(jìn)入海水加熱器（33）中吸熱溫度升高通入第一級(jí)蒸發(fā)室（5）上端的第一海水給水槽（6）內(nèi)，第一海水給水槽（6）的第一吸液棉布（3）上端吸收混合海水，由于吸液棉布的毛細(xì)虹吸作用，兩側(cè)金屬隔板（1）上的整塊棉布均勻潤(rùn)濕后形成海水降膜，第一級(jí)冷凝室（2）和第二級(jí)冷凝室（7）內(nèi)的低溫?zé)嵩凑羝谇皇覂?nèi)的壁面上遇冷冷凝成淡水，淡水沿著壁面落入底部的淡水收集槽后通過淡水收集泵（26）打入淡水余熱交換器（27）內(nèi)，蒸汽冷凝過程中釋放的潛熱通過金屬隔板傳遞到反面的海水降膜上，海水降膜吸熱后蒸發(fā)產(chǎn)生水蒸汽，產(chǎn)生的水蒸汽通過管道被引入第三級(jí)冷凝室（10）內(nèi)，未蒸發(fā)的海水通過第一級(jí)海水循環(huán)泵（34）被打入第二級(jí)蒸發(fā)室（9）內(nèi)的第二海水給水槽（8）內(nèi)，第二吸液棉布（4）吸收第二海水給水槽（8）內(nèi)的海水后在第二級(jí)蒸發(fā)室（9）兩側(cè)的壁面上形成海水降膜，第二級(jí)冷凝室（7）和第三級(jí)冷凝室（10）內(nèi)的部分蒸汽遇到第二級(jí)蒸發(fā)室（9）兩側(cè)的金屬隔板后冷凝成淡水，淡水沿著壁面落入淡水收集槽后通過淡水收集泵（25）打入淡水余熱交換器（26）內(nèi)，冷凝釋放的潛熱穿過金屬隔板傳遞到反面第二級(jí)蒸發(fā)室（9）兩側(cè)壁面上的海水降膜，海水降膜吸熱蒸發(fā)產(chǎn)生蒸汽，蒸汽通過管道被引入第四級(jí)冷凝室（11）內(nèi)，以此類推，第n-1吸液棉布（40）吸收第n-1級(jí)蒸發(fā)室（14）上端第n-1海水給水槽（41）內(nèi)的海水后在第n-1級(jí)蒸發(fā)室（14）兩側(cè)壁面上形成海水降膜，第n-1級(jí)冷凝室（13）與第n級(jí)冷凝室（16）內(nèi)的部分蒸汽遇到第n-1級(jí)蒸發(fā)室（14）兩側(cè)的金屬隔板后冷凝成淡水，淡水分別沿著壁面落入第n-1淡水收集槽（48）和第n淡水收集槽（43）內(nèi)，在每一級(jí)淡水槽中，當(dāng)收集槽的液位高于密封塞（38）與浮球（39）距離時(shí)，淡水收集槽底面出口打開，液位低于密封塞（38）與浮球（39）距離時(shí)，淡水收集槽底面出口密封，能保持收集槽內(nèi)的液位在設(shè)定范圍內(nèi)，實(shí)現(xiàn)冷凝室內(nèi)淡水出口處的液封，淡水通過淡水收集泵（26）打入淡水余熱交換器（27）內(nèi)，冷凝釋放的潛熱穿過金屬隔板到第n-1級(jí)蒸發(fā)室（14）兩側(cè)壁面上的海水降膜，海水降膜吸熱蒸發(fā)后產(chǎn)生蒸汽，蒸汽通過管道被引入第n+1級(jí)冷凝室（21）內(nèi)，未蒸發(fā)的海水被第n-1級(jí)海水循環(huán)泵（44）打入第n級(jí)蒸發(fā)室（17），第n級(jí)蒸發(fā)室（17）吸液棉布上的海水降膜吸收第n級(jí)冷凝室（16）內(nèi)部分蒸汽在腔室右側(cè)冷凝釋放的潛熱后蒸發(fā)產(chǎn)生蒸汽，所產(chǎn)生的蒸汽被引入最后一級(jí)冷凝室即第n+1級(jí)冷凝室（21）內(nèi)，未蒸發(fā)的海水通過第n海水循環(huán)泵（24）抽出后一部分通過濃海水排放開關(guān)（25）排出，另一部分作為循環(huán)海水引入淡水余熱交換器（27）內(nèi)，海水給水泵（23）把新鮮海水打入第n+1級(jí)冷凝室（21），第n+1級(jí)冷凝室（21）內(nèi)蒸汽遇到管內(nèi)冷卻狀態(tài)的新鮮海水后凝結(jié)成淡水，淡水通過淡水收集泵（26）打入淡水余熱交換器（27）內(nèi)，與混合海水進(jìn)行熱量交換，實(shí)現(xiàn)部分淡水熱量的回收，在n+1級(jí)冷凝室（21）連接的真空泵（20）抽氣能使得各冷凝室處于負(fù)壓，抽真空過程中，每一級(jí)冷凝室的壓力達(dá)到設(shè)定值時(shí)，與冷凝室相連的壓控電動(dòng)閥自動(dòng)關(guān)閉，當(dāng)冷凝室壓力大于設(shè)定值時(shí)，與冷凝室相連的壓控電動(dòng)閥開啟，維持各級(jí)冷凝室內(nèi)的設(shè)定壓力，保證各級(jí)冷凝室壓力梯級(jí)遞增，實(shí)現(xiàn)冷凝室溫度的梯級(jí)遞減分布，從第n+1級(jí)冷凝室（21）出來(lái)的新鮮海水分成兩路，一路連接多余排熱水開關(guān)（15）后直接向外排放，另一部分在經(jīng)過加藥后通入脫氣器（22）進(jìn)行脫氣處理，新鮮海水出了脫氣器（22）后與第n海水循環(huán)泵（24）出來(lái)的循環(huán)海水混合，混合海水進(jìn)入海水加熱器（33）吸收抽汽的熱量升溫后重新引入第一級(jí)蒸發(fā)室（5）上端的第一海水給水槽（6）內(nèi)重新進(jìn)行以上所述的海水淡化過程，實(shí)現(xiàn)了海水淡化裝置的循環(huán)工作。