[發明專利]基于溶液除濕的海水淡化裝置

有效

• 申請號: 202011070031.6
• 申請日: 2020-09-30
• 公開（公告）號: CN112158903B
• 公開（公告）日: 2022-03-04
• 發明（設計）人: 戴照峰;張小松
• 申請（專利權）人: 東南大學
• 主分類號: C02F1/22
• 分類號: C02F1/22;C02F103/08
• 代理公司: 北京德崇智捷知識產權代理有限公司 11467
• 代理人: 黃雪

本發明公開了一種基于溶液除濕海水淡化的裝置，低含濕量空氣利用從溶液再生器中出來的濃溶液吸收空氣的水分制得，再與熱泵循環的蒸發器進行換熱獲得低溫低含濕量的空氣，用于海水的蒸發冷凍；熱泵循環中冷凝器中所放出的熱量用于溶液再生，蒸發器中的冷量用于冷卻用于蒸發海水的低含濕量的空氣；將冷卻后的海水噴灑在低溫低含濕量的空氣環境內蒸發冷凍析出冰晶，形成冰晶?鹽水淤漿，經分離洗滌、融化得到淡水。本發明基于真空法海水淡化利用空氣中水蒸氣分壓力差驅動海水蒸發冷凍的原理，為避免抽真空帶來的巨大耗能，選擇利用低含濕量的空氣來實現海水的蒸發冷凍，相比于真空法海水淡化極大降低了能耗。

技術領域

本發明屬于海水淡化領域，涉及一種基于溶液除濕的海水淡化裝置。

背景技術

近年來，隨著社會經濟的高速發展，水生態環境惡化嚴重，我國水資源供需矛盾進一步加劇。我國擁有著豐富的海洋資源，進一步推進海水淡化產業發展，是解決我國水資源緊缺的有效手段。

冷凍法海水淡化是業內研究的熱點，冷凍法利用水的融化熱是水的汽化熱的1/7，相比于蒸餾法而言，冷凍法極大地節約了能源，但冷凍法海水淡化的過程中制取的冰塊較大，冰塊中難免存在著鹽胞，制取的淡水味道不佳。真空冷凍法海水淡化是基于水的三相點原理，在水的三相點附近，汽、液、固三相共存，若將海水控制在三相點附近則海水的蒸發與結冰同時進行，真空冷凍法利用此原理將海水霧化噴灑在真空蒸發室中，海水液滴結成冰晶，經洗滌分離融化后制得淡水，但因為營造真空環境需耗費大量的能源，與節能的初衷背道而馳。

發明內容

本發明的目的是提供一種基于溶液除濕的海水淡化裝置，是基于真空冷凍法海水淡化方法提出的新型海水淡化裝置，本發明與真空冷凍法的關鍵技術相同，均是利用水的三相點原理，不同于真空冷凍法需要消耗大量的能源將蒸發室進行抽真空處理的是，本發明裝置采用溶液除濕系統，利用溶液除濕制取水蒸氣分壓力低于三相點壓力的干空氣，以溶液除濕這種節能的手段獲取了低水蒸氣分壓力的環境，實現海水蒸發與結冰同時自發進行，最終實現海水淡化，且本發明合理利用了熱泵系統的熱量和冷量，熱量用于溶液再生，冷量用于工質的預冷，以此實現能源利用的最大化。

本發明的技術方案如下：

一種基于溶液除濕的海水淡化裝置，包括用于制取低含濕量空氣的溶液除濕系統、冷卻空氣及加熱稀溶液的熱泵系統和用于海水蒸發冷凍淡化的海水蒸發冷凍系統；所述溶液除濕系統包括用于溶液再生的再生器和用于空氣除濕的除濕器，所述再生器利用所述熱泵系統中冷凝器釋放的熱量生成濃溶液，再到所述除濕器中與空氣進行傳熱傳質，從而制取低含濕量的空氣，再利用所述熱泵系統中蒸發器釋放的冷量，制成低溫低含濕量的空氣；所述低溫低含濕量的空氣與經過所述海水蒸發冷凍系統預冷后的海水在所述蒸發冷凍室內進行傳熱傳質，使海水在蒸發冷凍室中結成冰晶。

所述溶液除濕系統還包括儲液器、第一換熱器；所述再生器內溶液由溶液出口輸出，依次經儲液器、第一換熱器后，由所述除濕器溶液入口輸入，在所述除濕器內與空氣傳質傳熱后，由除濕器溶液出口輸出，再依次經所述儲液器、熱泵系統的冷凝器后，輸入到所述再生器的溶液入口。

除濕器內的空氣與溶液傳質傳熱后，流經所述熱泵系統的蒸發器換熱后，輸送到所述蒸發冷凍室中，蒸發冷凍室空氣出口與除濕器空氣入口相連，形成循環回路。

儲液器采用管殼式結構，儲液器殼側的溶液進口與所述再生器溶液出口連接，儲液器管側的溶液進口與所述除濕器的溶液出口連接；在所述儲液器管側的溶液進口與所述除濕器的溶液出口相連的管路上，還連接有儲液罐；

第一換熱器為采用管殼式換熱器結構，溶液走管側，殼側與外部冷卻水系統連接。

除濕器內設有填料板，填料板上方設有與除濕器的溶液入口連通的分散器，除濕器內溶液流向和空氣流向為逆流方向。

再生器還與外部環境空氣輸送系統連接。