[發明專利]一種全玻璃管MVC低溶解度污水蒸發冷凝凈化系統

有效

• 申請號: 202010423946.4
• 申請日: 2020-05-19
• 公開（公告）號: CN111792684B
• 公開（公告）日: 2022-05-10
• 發明（設計）人: 匡蕘;黃楠;言瀾;劉薇;朱慧君
• 申請（專利權）人: 東南大學
• 主分類號: C02F1/04
• 分類號: C02F1/04
• 代理公司: 南京蘇高專利商標事務所(普通合伙) 32204
• 代理人: 王安琪

本發明公開了一種全玻璃管MVC低溶解度污水蒸發冷凝凈化系統，包括：蒸發冷凝器、壓縮機、水泵、玻璃異形預熱器和原水箱。本發明能夠優化現有機械蒸汽壓縮技術，提供一種低成本、耐腐蝕、高效節能、日產0.5?10噸左右純凈水、零排放的蒸發冷凝凈化系統。

技術領域

本發明涉及機械蒸汽壓縮技術領域，尤其是一種全玻璃管MVC低溶解度污水蒸發冷凝凈化系統。

背景技術

農村地區的供水安全問題是一個亟待解決的重大問題，苦咸地下水資源在我國廣泛地存在。受到農村供水規模的限制，一般難以建設大型的水廠，因此，開發中小型的供水系統是一個重要的解決方案。目前，苦咸水凈化技術主要有反滲透法和熱法。近二十年來，隨著膜技術和能量回收技術的發展，反滲透法的技術經濟可行性得到了很大的提高，是目前制取蒸餾水的最好方法之一，并且可以小型化。但是，反滲透法蒸餾水原水比低，蒸餾水約為原水的42～53％，因此濃水的產量相對較大，很難實現零排放處理，會進一步惡化當地本已脆弱的生態環境，此外，滲透膜容易損壞，維護和使用成本很高。在熱法中，多級閃蒸法和多效蒸餾法需要依托大型熱源，這在農村地區往往難以實現。機械壓汽蒸餾MVC被認為是具有優秀性價比的方法，在中小型制取蒸餾水和污水零排放方面有著廣泛的應用前景，對于苦咸水具有很高的蒸餾水原水比，有望實現制取蒸餾水濃縮物零排放，是解決農村安全供水和環境保護問題的重要技術方向。目前，MVC主要采用金屬蒸發器，不僅成本較高，而且腐蝕和結垢的風險也較高。

發明內容

本發明所要解決的技術問題在于，提供一種全玻璃管MVC低溶解度污水蒸發冷凝凈化系統，能夠優化現有機械蒸汽壓縮技術，提供一種高效節能、日產0.5-10噸左右純凈水、零排放的蒸發冷凝凈化系統。

為解決上述技術問題，本發明提供一種全玻璃管MVC低溶解度污水蒸發冷凝凈化系統，包括：蒸發冷凝器、壓縮機、水泵、預熱器和原水箱；水泵將原水從原水池抽取出來并經過預熱器后進入原水箱，根據負荷從原水箱調用預熱后的原水從側面進入蒸發冷凝器，在蒸發冷凝器的殼管內蒸發后進入壓縮機得到高溫高壓的過熱蒸汽，過熱蒸汽在蒸發冷凝器的側面進入蒸發冷凝器內的蒸發管，與原水換熱在蒸發管內冷凝，冷凝得到蒸餾水流出；原水蒸發后剩余部分濃水，在蒸發冷凝器的底部從左側流出，系統最終產生的濃水以固體析出回收的方式實現零排放；采用熱靜力排空氣閥或水力噴射泵，排除蒸發冷凝器內部的不凝氣體。

優選的，采用全玻璃異形管殼式換熱器作為預熱器對原水進行預熱，加熱水為冷凝得到的蒸餾水；原水走殼程，蒸餾水走管程；換熱器的殼管為全玻璃真空管或單層玻璃直通管，內管為壓成較扁的橢圓狀玻璃管；玻璃管密集排列，管間距和橢圓短徑取相同，異形預熱器近似板式換熱器，橢圓短徑和相鄰橢圓管最小間距的取值范圍在5-20mm。

優選的，在預熱器和蒸發冷凝器之間設置一個原水箱，箱外設置保溫層，當水溫過低時利用太陽能、風能可再生能源將箱內原水加熱到設計溫度；原水箱存儲預熱之后的原水，使得預熱器和蒸發冷凝器之間異步運行。

優選的，蒸發冷凝器外部采用直通式全玻璃管，作為蒸發冷凝器的外殼；直通式全玻璃管內部上方安置走原水的直管，下方均勻分布玻璃直管作為蒸發管；直通式全玻璃管的一側口由上至下分別安裝蒸汽分流器和濃水出口，一側口分別安裝原水出流器、蒸汽集流器和蒸餾水集流器。

優選的，建立蒸發冷凝器的傳熱模型并利用迭代法計算得到在單根蒸發管流量較低時總傳熱熱阻的主要影響因素在蒸發側，利用全玻璃蒸發管代替金屬蒸發管對總傳熱熱阻影響較小，且大幅度降低了裝置制造成本。

優選的，蒸發冷凝器的傳熱模型包括物料/鹽分守恒方程(1)和(2)、蒸發冷凝器傳熱量守恒方程(3)、管內外傳熱系數計算公式(4)和(5)；

M_f＝M_b+M_d (1)