[發(fā)明專利]一種利用自然冷源實現(xiàn)海水淡化的裝置

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201410143609.4
• 申請日: 2014-04-10
• 公開（公告）號: CN103951126A
• 公開（公告）日: 2014-07-30
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 陳照杰;董凱軍;張文;彭建剛
• 申請（專利權(quán)）人: 中國科學(xué)院廣州能源研究所
• 主分類號: C02F9/08
• 分類號: C02F9/08;C02F103/08
• 代理公司: 廣州科粵專利商標(biāo)代理有限公司 44001
• 代理人: 黃培智

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種生產(chǎn)淡水的海水連續(xù)淡化技術(shù)，尤其是降低成本，減少系統(tǒng)設(shè)備占地，綠色環(huán)保，較少使用化石能源，利用自然冷源連續(xù)制取冰漿生產(chǎn)淡水的海水淡化技術(shù)。

背景技術(shù)

地球淡水資源稀缺，地球上97%的水都是海水或苦咸水，淡水僅有3%，而淡水中有七成位于兩極的冰蓋中，還有約30%以土壤中的濕氣和地下蓄水層中的水的形態(tài)而存在，人類可以直接使用的還不到1%。我國廣大的北方和沿海地區(qū)水資源嚴(yán)重不足，據(jù)統(tǒng)計我國北方缺水區(qū)總面積達58萬平方公里。全國500多座城市中，有300多座城市缺水，每年缺水量達58億立方米，這些缺水城市主要集中在華北、沿海和省會城市、工業(yè)型城市。海水淡化技術(shù)利用海水脫鹽生產(chǎn)淡水，是實現(xiàn)水資源利用的開源增量技術(shù)，是一種有效解決淡水資源匱乏問題的方法，可以保障沿海居民飲用水和工業(yè)鍋爐補水等穩(wěn)定供水。

目前公知的海水淡化方法主要有多級閃蒸法、低溫多效蒸餾法、反滲透法等。多級閃蒸法通過加熱海水至一定溫度，在一系列壓力逐漸降低的容器中實現(xiàn)閃蒸汽化，再將蒸汽冷凝后得到淡水，主要優(yōu)點是傳熱管內(nèi)無相變，不易結(jié)垢，產(chǎn)品水質(zhì)好，單機容量大，但操作溫度要求高，設(shè)備的腐蝕和結(jié)垢速度快，為避免結(jié)垢和腐蝕需要加入大量的化學(xué)試劑并采用較貴的耐腐蝕材料，動力消耗大，初期建設(shè)費用高；低溫多效蒸餾法是在70℃以下的低溫進行操作，將蒸餾產(chǎn)生的二次蒸汽再作為加熱蒸汽來對下一效海水進行加熱，依次類推連續(xù)下去，使蒸發(fā)所耗熱能充分再利用，其優(yōu)點是傳熱系數(shù)高，相同溫度范圍，所需傳熱面積少于多級閃蒸，系統(tǒng)動力消耗降低，預(yù)處理簡單，系統(tǒng)可靠性高，投資較低等，但裝機容量較小，系統(tǒng)設(shè)備依賴進口，自主知識產(chǎn)權(quán)設(shè)備極少；反滲透法是一種膜分離技術(shù)，采用特殊選擇透過性薄膜，在海水一側(cè)施加一個大于滲透壓的壓力，海水中的水分子通過滲透膜進入淡水一側(cè)，實現(xiàn)海水淡化，其優(yōu)點是無相變過程，能耗較低，工程投資小，裝置緊湊，操作簡單，維修方便，但反滲透的預(yù)處理要求嚴(yán)格，反滲透膜需要定期更換，在海水溫度低的情況下需加熱處理。三種方法各有優(yōu)劣，但總的說來，過于依賴化石能源，需要高溫加熱或者持續(xù)加壓，耗能大，沒有充分利用自然冷源，降低成本，保護環(huán)境。

近些年有些學(xué)者希望在中國北方沿海地區(qū)，利用冬季北方寒冷空氣等自然冷源實現(xiàn)海水淡化，減少化石能源使用。其主要技術(shù)原理在于冬季北方空氣溫度較低，室外平均氣溫可達-10℃以上，直接將海水放置在蓄冰池或者蓄冰罐中，通入海風(fēng)降溫，直至海水結(jié)冰，將凝結(jié)的冰塊自然融化或者加熱融化形成淡水。其優(yōu)點是充分利用自然冷源，減少化石能源消耗，系統(tǒng)簡單，維護方便，但是由于冰傳熱性能比水差，冰層越厚，冰層下方海水凝結(jié)成冰效果越差，當(dāng)冰層達到一定厚度，冰層下海水始終處于液態(tài)，需要清除冰層，否則無法連續(xù)制冰，系統(tǒng)效率大大降低，而且系統(tǒng)需要建造大型蓄冰裝置，初投資高，冰塊流動性差，難于輸送。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是為了充分利用自然冷源，減少化石能源消耗，在繼承原有自然冷源制冰淡化海水技術(shù)優(yōu)點的基礎(chǔ)上，克服系統(tǒng)效率低、初投資高、冰塊輸送困難的不足，提供一種利用自然冷源制取冰漿連續(xù)淡化海水的技術(shù)，該技術(shù)通過制取動態(tài)冰漿替代固體冰，可以實現(xiàn)低投資高效率地連續(xù)淡化海水。

為實現(xiàn)以上目的，本發(fā)明采取了以下的技術(shù)方案：一種利用自然冷源實現(xiàn)海水淡化的裝置，包括與外界自然冷風(fēng)相通的乙二醇水溶液貯存裝置，乙二醇水溶液貯存裝置通過管道并聯(lián)在過冷卻器上，還包括海水區(qū)，海水區(qū)輸出口連接有管殼式換熱器道，管殼式換熱器道的輸出管道上連接有預(yù)處理裝置，預(yù)處理裝置輸出端與所述過冷卻器連接，過冷卻器的輸出管道上依次連接有超聲波促晶器和冰漿分離裝置，冰漿分離裝置的輸出端設(shè)冰晶出口管道，冰漿分離裝置的下端設(shè)有回水管道，回水管道與管殼式換熱器道的回流通道一端連接，管殼式換熱器道的回流通道另一端輸出連接回海水區(qū)，形成裝置的連續(xù)循環(huán)。

在北方冬季沿海地區(qū)，載冷劑乙二醇水溶液被自然冷風(fēng)冷卻至零下某一溫度，流入過冷卻器一側(cè)。海水先經(jīng)過預(yù)處理，清除雜質(zhì)和微生物，然后流經(jīng)過冷卻器另一側(cè)，進行冷量交換，海水被冷卻至零下某溫度不結(jié)冰，處于過冷狀態(tài)，從過冷卻器出口流出，經(jīng)超聲波促晶器促晶后，生成冰漿，轉(zhuǎn)移過濾裝置中，通過過濾分離得到冰晶，將冰晶進行進一步處理即可得到淡水，而分離出來的剩余濃鹽海水通過管殼式換熱器預(yù)冷入口海水，實現(xiàn)冷量回收利用，最后回灌入海，整個裝置連續(xù)不間斷運行，提高效率。