[發明專利]一種海水淡化裝置及其工作方法

有效

• 申請號: 202010139765.9
• 申請日: 2020-03-03
• 公開（公告）號: CN111302421B
• 公開（公告）日: 2021-02-09
• 發明（設計）人: 周延;車少敏;孟現陽
• 申請（專利權）人: 西安交通大學
• 主分類號: C02F1/04
• 分類號: C02F1/04;C02F103/08
• 代理公司: 西安智大知識產權代理事務所 61215
• 代理人: 何會俠

1.一種海水淡化裝置，其特征在于：所述裝置包括進水口置于海水池(1)內的進水管(A)，進水管(A)為垂直上升管，其垂直上部連接第一逆止閥(3A)進口，第一逆止閥(3A)出口連接水泵(2)，第一逆止閥(3A)安裝方向依照從進水管(A)到水泵(2)的方向安裝，進水管(A)與水泵(2)出口之間并聯進水旁路(4)，旁路(4)上設置第二逆止閥(3B)，第二逆止閥(3B)安裝方向從進水管(A)到水泵(2)出口，水泵(2)出口處向上連接垂直上升管(5)，垂直上升管(5)上端連接蒸發腔水平進水管(6)，蒸發腔水平進水管(6)后通過蒸發腔水進口(B)連通蒸發腔(7)，蒸發腔(7)底部通過蒸發腔水出口(C1)連接濃鹽水垂直下降管(8A)，濃鹽水垂直下降管(8A)豎直安裝，其下端連接第三逆止閥(3C)，第三逆止閥(3C)安裝方向進口在上出口在下，其出口連接置于濃海水池(9)內的濃海水出水管(D)；蒸發腔(7)上端通過蒸發腔蒸氣出口(C2)連接蒸汽管路(10)，蒸汽管路(10)依次分垂直上升管段、水平管段及垂直下降管段，垂直下降管段連接加壓風機(11)，加壓風機(11)出口連接液化腔(12)，液化腔(12)底部連接凝結水垂直下降管(8B)，凝結水垂直下降管(8B)底部連接第四逆止閥(3D)，第四逆止閥(3D)置于儲水池(13)內，其安裝方向自上而下；

所述蒸發腔(7)為上部圓柱狀容器，其圓柱軸垂直于水平面，底部為圓錐狀，蒸發腔(7)內底部與圓柱側面連接處與濃海水池液面(G)的垂直高度小于h₁，單位：m，由h₁＝(P-P₁)/(ρ₁g)計算，其中ρ₁為蒸發后的濃海水密度，單位：kg/m³，P為當地大氣壓，單位：Pa，P₁為當時海水池(1)中海水對應的飽和壓力，g為當地重力加速度；蒸發腔(7)內頂部與海水池液面(F)垂直高度不低于h₂，由h₂＝P/(ρ₂g)計算，其中ρ₂為海水池(1)中的待處理海水密度，單位：kg/m³；蒸發腔(7)由隔熱材料包裹與外部環境隔熱；蒸發腔水進口(B)的位置與濃海水池液面(G)的垂直高度大于h₁，單位：m，蒸發腔水進口(B)的位置與海水池(1)液面(F)的垂直高度小于h₂，單位：m。

2.根據權利要求1所述的一種海水淡化裝置，其特征在于：所述液化腔(12)內底部與儲水池液面高度(J)的垂直高度不低于h₃，單位：m，由公式：h₃＝P/(ρ₃g)計算，其中ρ₃為凝結水的密度，單位：kg/m³。

3.根據權利要求1所述的一種海水淡化裝置，其特征在于：所述蒸發腔(7)內的水氣交界面(H)的位置始終低于蒸發腔水進口(B)的位置，使得蒸發后的濃海水從濃海水出水管(D)流出。

4.根據權利要求1所述的一種海水淡化裝置，其特征在于：待處理的水在負壓狀態的蒸發腔(7)內瞬間蒸發，蒸氣通過加壓風機(11)被加壓液化為凝結水。

5.根據權利要求1所述的一種海水淡化裝置，其特征在于：所述加壓風機(11)為軸流風機，其旋轉軸垂直于水平面且安裝位置高于液化腔，凝結水在自身重力的作用下及時落入液化腔(12)內。

6.根據權利要求1所述的一種海水淡化裝置，其特征在于：所述垂直上升管(5)、蒸發腔水平進水管(6)、蒸發腔(7)、濃鹽水垂直下降管(8A)、蒸汽管路(10)和液化腔(12)，均處于密閉絕熱狀態。

7.權利要求1至6任一項所述的一種海水淡化裝置的工作方法，其特征在于：采用負壓蒸發，加壓液化的方法實現海水淡化；啟動水泵(2)，使待處理的海水沿垂直上升管(5)進入并充滿海水淡化裝置所有管段及容器，隨著高度的增加管中壓力不斷降低，關閉水泵(2)后，在自然狀態下蒸發腔(7)內形成負壓工作狀態，以此降低待處理海水的沸點，海水瞬間蒸發，未蒸發的海水成為濃鹽水經過濃鹽水垂直下降管(8A)，從濃鹽水出口(D)排出，進一步加工或制備工業鹽；在海水淡化裝置的后續運行中關閉水泵(2)，僅啟動加壓風機(11)，待處理的海水在壓差的作用下從進水旁路(4)進入負壓狀態的蒸發腔(7)內即連續工作，在加壓風機(11)的作用下，蒸發腔(7)壓力降低引起海水蒸發加速，同時液化腔(12)壓力升高使從蒸發腔蒸氣出口(C2)進入液化腔(12)的蒸氣被加壓凝結，凝結水經過凝結水垂直下降管(8B)從凝結水出口(E)排出并進入儲水池(13)，如此完成連續的負壓蒸發、加壓液化的海水淡化過程。