一种具有较高稳定性的吸附式海水淡化系统技术方案

本发明专利技术公开了一种具有较高稳定性的吸附式海水淡化系统，该系统利用海水在低压下易蒸发及多空介质硅胶对于水蒸气的吸附解吸性能实现海水淡化。包括：热水系统、冷却水系统、海水供水装置、淡水收集装置、回热系统及蒸汽系统共六个子系统。在常规吸附式海水淡化原理的基础上，该系统增设回热循环来降低能耗，并增设回质循环来充分发挥硅胶的吸附解吸性能。采用蒸发与冷凝过程分离的设计，通过分离室分离汽液混合物，充分提高了系统对于外界条件变化的适应性。整个系统无任何移动部件，所产淡水水质较好，应用场合广泛。

【技术实现步骤摘要】
一种具有较高稳定性的吸附式海水淡化系统
本专利技术涉及海水淡化
，具体涉及吸附式海水淡化

技术介绍
淡水是一个国家农业、工业及各部门经济发展所必要的宝贵资源。随着社会的迅速发展，人口数量的快速增长，淡水资源已呈现严重的供应不足。受城市化、经济发展、生活水平不断提高的影响，水资源危机已成为仅次于全球气候变暖的世界第二大环境问题。目前，全球运用最广泛的海水淡化方法主要有两类：(1)热法脱盐，如多效蒸馏法(MED)、多级闪蒸法(MSF)等；(2)膜法脱盐，如正渗透法(FO)、反渗透法(RO)等。尽管近年来海水淡化流程的优化有效降低了淡化成本、提升了淡水产能，但传统的海水淡化技术仍存在重要的问题：(1)高品位能源的消耗及污染物的排放；(2)膜和质交换器的腐蚀和堵塞；(3)由管道腐蚀或换热器外表面的积盐或积垢导致的高维护费用。利用传统能源进行海水淡化会消耗大量的资源，太阳能、风能和地热等新兴能源由于其可再生和绿色无污染等特性，将是海水淡化驱动力新的发展方向。然而，利用太阳能进行海水淡化，主要是利用太阳能的热效应和光效应。热效应是直接利用太阳能作为热源加热进行海水蒸馏；光效应是利用太阳能发电驱动海水脱盐过程。太阳能海水淡化系统的一个明显缺点是它只能在白天有阳光的时候提供热能输入，如果脱盐设备需要连续不间断运行，则需要大量的热源储备；风能驱动的海水淡化技术在沿海高风能地区有很好的应用前景。但风能和太阳能一样，也具有间歇性的特点，难以支持海水淡化设备的持续运行；相比太阳能和风能，地热的优点是可以24小时不间断地提供能源。地热系统的持续工作依赖于合理的设计。因此，能够利用新兴能源同时具有较高运行稳定性的海水淡化系统急待提出。吸附式海水淡化技术的研究发展能够解决传统脱盐方法的一系列缺陷。吸附式海水淡化技术能够利用85℃以下的低品位能源，并使盐水在蒸发器中保持在较低温度进行蒸发，减轻腐蚀和结垢的影响。同时若解吸过程在65℃以上时可以彻底消除任何来自蒸发器的不必要的微生物污染。专利《一种太阳能海水淡化装置及其操作方法》公开了一种太阳能海水淡化装置及其操作方法，该装置基于吸附式空气取水装置和饱和空气增湿减湿式太阳能蒸馏装置，通过热海水加湿空气，再通过冷海水减湿空气，实现饱和空气在大温差范围内产生淡水，同时通过吸附、脱附过程，实现冷空气在小温差范围内产生淡水。但此种方法利用空气进行海水淡化，效率非常低，大规模推广的前景堪忧。专利《带回热回质循环的吸附式海水淡化装置》公开了一种带回热回质循环的吸附式海水淡化装置。虽然该装置进行了蒸发器和冷凝器的一体化设计，减小了设备体积并充分利用了该过程的热量，并且采用回热循环提高了能源利用率，但该系统为实现蒸发和冷凝过程的耦合运行，对于冷热水流量及温度波动的适应性较差，只能在单一工况运行。
技术实现思路
本专利技术的目的在于克服已有技术的缺点，提供一种通过具有较高适应性，在生产条件变化时依然能保证系统可以连续运行的可利用不同温度热源驱动的吸附式海水淡化系统。本专利技术所采用的技术方案是：本专利技术的一种具有较高适应性的吸附式海水淡化系统，包括：(1)热水系统，所述的热水系统包括热水箱，所述的热水箱的出水口通过供水管路依次连接热水循环水泵和热水供水阀的入口，所述的热水供水阀的出口分为两路，第一路通过第二热水供水支管依次连接第一自动阀以及降膜蒸发器管程入口，第二路为第一海水供水支管，所述的第一海水热水支管出口分为装有第二自动阀的第一支管和装有第三自动阀的第二支管，所述的第一支管连接第一吸附-解吸床水管入口管路，所述的第二支管连接第二吸附-解吸床水管入口管路，降膜蒸发器管程出口通过第二热水回水管连接至热水箱的回水口，第一吸附-解吸床的水管出口通过装有第四自动阀的第三支管并且第二吸附-解吸床的水管出口通过装有第五自动阀的第四支管共同依次连通第一热水回水管以及热水箱；(2)冷却水系统,所述的冷却水系统包括冷却塔，所述的冷却塔出口通过冷却水供水管路依次连接冷却水循环水泵和冷却水供水阀的入口，所述的冷却水供水阀的出口分为第五支管和第六支管，所述的第五支管经第六自动阀与冷凝器管程入口连接，所述的第六支管出口分为装有第七自动阀的第七支管和装有第八自动阀的第八支管，所述的第七支管连接第一吸附-解吸床水管入口，所述的第八支管连接第二吸附-解吸床的水管入口，第一吸附-解吸床水管出口通过装有第九自动阀的第一冷却水回水支管并且第二吸附-解吸床水管出口通过装有第十自动阀的第二冷却水回水支管共同依次连接冷却水回水干管以及冷却塔入口，所述的冷凝器的管程出口通过冷却水回水管与冷却塔入口连通；(3)海水供水装置，所述的海水供水装置包括海水箱，经脱气、预处理后的海水由海水吸入管进入海水箱，海水箱出口通过依次连接第一海水供水管阀、第二海水供水管阀、海水供水泵以及海水阀门的海水供水管道与降膜蒸发器的壳程入口的喷淋装置相连通，所述的降膜蒸发器的壳程出口通过海水回水干管与海水供水管道连通，分离室液体出口经海水回水支管连接海水回水干管，一条旁通管道的一端与海水阀门和降膜蒸发器的壳程入口之间的海水供水管道连通，所述的旁通管道的另一端依次连接第十一自动阀、旁通阀门、止回阀以及海水箱；所述的分离室用于海水的汽液分离，在所述的分离室内装有液位计，当分离室内存水液位过低或过高时通过调节海水阀门和旁通阀门的开度，来改变海水流量，保证蒸发量的稳定；(4)淡水收集装置，所述的淡水收集装置包括淡水收集箱，所述的淡水收集箱的入口通过装有淡水收集管阀的淡水收集管与冷凝器的壳程出口相连通，真空泵通过装有真空排气阀的排气管道与淡水收集罐的排气口相连接；(5)回热系统，所述的回热系统包含两段管路，装有第十二自动阀的第一回热管路由第一吸附-解吸床水管出口引出连接第二吸附解吸床水管入口，装有第十三自动阀的第二回热管路由第二吸附-解吸床水管出口引出连通第一吸附-解吸床水管入口；(6)蒸汽系统，所述的蒸汽系统共包含五段蒸汽管道，第一蒸汽管道由降膜蒸发器壳程蒸汽出口引出并连接分离室蒸汽入口，第二蒸汽管道由分离室蒸汽出口引出分为两路，一路经第一蒸汽入口自动阀连接第一吸附-解吸床蒸汽入口，另一路依次连接第三蒸汽管道、第二蒸汽入口自动阀以及第二吸附-解吸床的蒸汽入口，第四蒸汽管道连接装有第一蒸汽出口自动阀的第一吸附-解吸床的蒸汽出口和装有第二蒸汽出口自动阀的第二吸附-解吸床蒸汽出口，装有蒸汽管道自动阀的第五蒸汽管道一端与冷凝器壳程入口连通并且另一端与第四蒸汽管道连通；所述的第一海水供水管阀、第一自动阀、第二自动阀、第三自动阀、第四自动阀、第五自动阀、第六自动阀、第七自动阀、第八自动阀、第九自动阀、第十自动阀、第十一自动阀、第十二自动阀、第十三自动阀、第一蒸汽入口自动阀、第二蒸汽入口自动阀、蒸汽管道自动阀、第一蒸汽出口自动阀、第二蒸汽出口自动阀、海水供水泵、冷却水循环水泵、热水循环水泵以及真空泵分别通过控制线与控制系统相连。本专利技术的有益效果是：在吸附式海水淡化技术基础上，海水供水系统中旁通管的设置，使海水流量方便调节，能在不同供热量及供冷量下使海水蒸发稳定。在热水与海水蒸发的换热环节，降膜蒸发器后增加分离室，使海水经降膜蒸发器蒸发后形成的汽液混合物进入分离室，水蒸气由分离室上部流本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种具有较高适应性的吸附式海水淡化系统,其特征在于包括:(1)热水系统，所述的热水系统包括热水箱(58)，所述的热水箱(58)的出水口通过供水管路依次连接热水循环水泵(59)和热水供水阀(60)的入口，所述的热水供水阀(60)的出口分为两路，第一路通过第二热水供水支管(12)依次连接第一自动阀(66)以及降膜蒸发器(16)管程入口，第二路为第一海水供水支管(55)，所述的第一海水热水支管(55)出口分为装有第二自动阀(62)的第一支管(61)和装有第三自动阀(53)的第二支管(54)，所述的第一支管(61)连接第一吸附‑解吸床(18)水管入口管路，所述的第二支管(54)连接第二吸附‑解吸床(38)水管入口管路，降膜蒸发器(16)管程出口通过第二热水回水管(13)连接至热水箱(58)的回水口，第一吸附‑解吸床(18)的水管出口通过装有第四自动阀(51)的第三支管(52)并且第二吸附‑解吸床(38)的水管出口通过装有第五自动阀(49)的第四支管(50)共同依次连通第一热水回水管(57)以及热水箱(58)；(2)冷却水系统,所述的冷却水系统包括冷却塔(26)，所述的冷却塔(26)出口通过冷却水供水管路依次连接冷却水循环水泵(25)和冷却水供水阀(24)的入口，所述的冷却水供水阀(24)的出口分为第五支管(37)和第六支管(23)，所述的第五支管(37)经第六自动阀(32)与冷凝器(39)管程入口连接，所述的第六支管(23)出口分为装有第七自动阀(20)的第七支管(21)和装有第八自动阀(28)的第八支管(27)，所述的第七支管(21)连接第一吸附‑解吸床(18)水管入口，所述的第八支管(27)连接第二吸附‑解吸床(38)的水管入口，第一吸附‑解吸床(18)水管出口通过装有第九自动阀(31)的第一冷却水回水支管(30)并且第二吸附‑解吸床(38)水管出口通过装有第十自动阀(33)的第二冷却水回水支管(34)共同依次连接冷却水回水干管(29)以及冷却塔(26)入口，所述的冷凝器39的管程出口通过冷却水回水管(36)与冷却塔(26)入口连通；(3)海水供水装置，所述的海水供水装置包括海水箱(1)，经脱气、预处理后的海水由海水吸入管(3)进入海水箱(1)，海水箱(1)出口通过依次连接第一海水供水管阀(4)、第二海水供水管阀(2)、海水供水泵(8)以及海水阀门(9)的海水供水管道(5)与降膜蒸发器(16)的壳程入口的喷淋装置相连通，所述的降膜蒸发器(16)的壳程出口通过海水回水干管(67)与海水供水管道(5)连通，分离室(15)液体出口经海水回水支管(68)连接海水回水干管(67)，一条旁通管道(10)的一端与海水阀门(9)和降膜蒸发器(16)的壳程入口之间的海水供水管道(5)连通，所述的旁通管道的另一端依次连接第十一自动阀(11)、旁通阀门(7)、止回阀(6)以及海水箱(1)；所述的分离室(15)用于海水的汽液分离，在所述的分离室(15)内装有液位计，当分离室内存水液位过低或过高时通过调节海水阀门(9)和旁通阀门(7)的开度，来改变海水流量，保证蒸发量的稳定；(4)淡水收集装置，所述的淡水收集装置包括淡水收集箱(47)，所述的淡水收集箱(47)的入口通过装有淡水收集管阀(43)的淡水收集管(42)与冷凝器(39)的壳程出口相连通，真空泵(46)通过装有真空排气阀(44)的排气管道(45)与淡水收集罐的排气口相连接；(5)回热系统，所述的回热系统包含两段管路，装有第十二自动阀(64)的第一回热管路由第一吸附‑解吸床(18)水管出口引出连接第二吸附解吸床(38)水管入口，装有第十三自动阀(63)的第二回热管路由第二吸附‑解吸床(38)水管出口引出连通第一吸附‑解吸床(18)水管入口；(6)蒸汽系统，所述的蒸汽系统共包含五段蒸汽管道，第一蒸汽管道(14)由降膜蒸发器(16)壳程蒸汽出口引出并连接分离室(15)蒸汽入口，第二蒸汽管道(17)由分离室(15)蒸汽出口引出分为两路，一路经第一蒸汽入口自动阀(19)连接第一吸附‑解吸床(18)蒸汽入口，另一路依次连接第三蒸汽管道(22)、第二蒸汽入口自动阀(35)以及第二吸附‑解吸床(38)的蒸汽入口，第四蒸汽管道(56)连接装有第一蒸汽出口自动阀(65)的第一吸附‑解吸床(18)的蒸汽出口和装有第二蒸汽出口自动阀(48)的第二吸附‑解吸床(38)蒸汽出口，装有蒸汽管道自动阀(41)的第五蒸汽管道(40)一端与冷凝器(39)壳程入口连通并且另一端与第四蒸汽管道(56)连通；所述的第一海水供水管阀(4)、第一自动阀(66)、第二自动阀(62)、第三自动阀(53)、第四自动阀(51)、第五自动阀(49)、第六自动阀(32)、第七自动阀(20)、第八自动阀(28)、第九自动阀(31)、第十自动阀(33)、第...

【技术特征摘要】
1.一种具有较高适应性的吸附式海水淡化系统,其特征在于包括:(1)热水系统，所述的热水系统包括热水箱(58)，所述的热水箱(58)的出水口通过供水管路依次连接热水循环水泵(59)和热水供水阀(60)的入口，所述的热水供水阀(60)的出口分为两路，第一路通过第二热水供水支管(12)依次连接第一自动阀(66)以及降膜蒸发器(16)管程入口，第二路为第一海水供水支管(55)，所述的第一海水热水支管(55)出口分为装有第二自动阀(62)的第一支管(61)和装有第三自动阀(53)的第二支管(54)，所述的第一支管(61)连接第一吸附-解吸床(18)水管入口管路，所述的第二支管(54)连接第二吸附-解吸床(38)水管入口管路，降膜蒸发器(16)管程出口通过第二热水回水管(13)连接至热水箱(58)的回水口，第一吸附-解吸床(18)的水管出口通过装有第四自动阀(51)的第三支管(52)并且第二吸附-解吸床(38)的水管出口通过装有第五自动阀(49)的第四支管(50)共同依次连通第一热水回水管(57)以及热水箱(58)；(2)冷却水系统,所述的冷却水系统包括冷却塔(26)，所述的冷却塔(26)出口通过冷却水供水管路依次连接冷却水循环水泵(25)和冷却水供水阀(24)的入口，所述的冷却水供水阀(24)的出口分为第五支管(37)和第六支管(23)，所述的第五支管(37)经第六自动阀(32)与冷凝器(39)管程入口连接，所述的第六支管(23)出口分为装有第七自动阀(20)的第七支管(21)和装有第八自动阀(28)的第八支管(27)，所述的第七支管(21)连接第一吸附-解吸床(18)水管入口，所述的第八支管(27)连接第二吸附-解吸床(38)的水管入口，第一吸附-解吸床(18)水管出口通过装有第九自动阀(31)的第一冷却水回水支管(30)并且第二吸附-解吸床(38)水管出口通过装有第十自动阀(33)的第二冷却水回水支管(34)共同依次连接冷却水回水干管(29)以及冷却塔(26)入口，所述的冷凝器39的管程出口通过冷却水回水管(36)与冷却塔(26)入口连通；(3)海水供水装置，所述的海水供水装置包括海水箱(1)，经脱气、预处理后的海水由海水吸入管(3)进入海水箱(1)，海水箱(1)出口通过依次连接第一海水供水管阀(4)、第二海水供水管阀(2)、海水供水泵(8)以及海水阀门(9)的海水供水管道(5)与降膜蒸发器(16)的壳程入口的喷淋装置相连通，所述的降膜蒸发器(16)的壳程出口通过海水回水干管(67)与海水供水管道(5)连通，分离室(15)液体出口经海水回水支管(68)连接海水回水干管(67)，一条旁通管道(10)的一端与海水阀门(9)和降膜蒸发器(16)的壳程入口之间的海水供水管道(5)连通，所述的旁通管道的另一端依次连接第十一自动阀(11)、旁通阀门(7)、止回阀(6)以及海水箱(1)；所述的分离室(15)用于海水的汽液分离，在所述的分离室(15)内装有液位计，当分离室内存水液位过低或过高时通过调节海水阀门(9)和旁通阀门(7)的开度，来改变海水流量，保证蒸发量的稳定；(4)淡...

【专利技术属性】
技术研发人员：马洪亭，张靖宇，苗壮壮，林雪银，刘超凡，
申请(专利权)人：天津大学，
类型：发明
国别省市：天津,12