从含有盐的未处理水中生产洁净饮用水和高百分比盐水的蒸发方法技术

本发明专利技术涉及一种用于获取高蒸馏品质的饮用水以及含不同盐量的高百分比的盐水的经济方法和装置。与热电力产生过程相结合，本发明专利技术还提供电流，其中燃料的使用率高于８５％。本发明专利技术的方法使用了废热，工作于饱和蒸发循环系统中，并在一个温度间隔中，用于未处理水的可同流换热的预热。所述系统可以包括相当数量的蒸发模块，从而能适合所有饮用水的需求。蒸发模块可在多到四个系统压力级下运行，并且可以将较高级的系统压力级的废热用于安置在下游的压力级中。这样便可获得饮用水的热耗值小于１０ｋＷ／ｍ↑［３］。通过使用标准的气体涡轮／发电装置，该模块设计可以满足３．０－１０００ｍ↑［３］／ｈ容量的饮用水。使用从内燃机生成的废热可以获取较少量的饮用水。（*该技术在2021年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术构成一个蒸发过程，以及该过程的许多有利发展，用于从生水中生成高品质饮用水和作为化学原材料的高级盐水，不管该生水的初始盐浓度多少。如果该蒸发过程和一热电力发电过程相结合，这种组合设施能够以高燃料效率产生电能。构成本专利技术的过程利用了一个穿过一个或多个蒸发/冷凝温度范围的饱和蒸汽循环载体气流。它们是一个在另一个之上设置的。载体气体是在蒸发柱内吸收水蒸气，并且在冷凝柱中释放它，这样就产生了蒸馏。引入的生水是作为冷却剂的。当它吸收热量时，即通过蒸馏物冷凝产生的热量，它就加热起来了。附加的热量用来补偿由载体气体循环传递而造成的热量损失。这样的一种由一个蒸发装置构成的蒸发过程，公开在EP 0531 293B1中，其中用来补偿由载体气体传递而造成的热量损失，使用了两个性能相同的热交换装置，所有循环载体气体都从中通过。其中一个热交换装置位于冷凝柱内，而另一个位于蒸发柱内。这样设置的目的是在冷凝柱内通过使用冷凝释放的热量将蒸汽消耗的载体气体总气流加热，并且在蒸发柱内将所吸收的热量传递给蒸发介质，这样就消除了由传递而损失的热量。这种方法的主要问题是这些附加的热交换装置很大程度地过量补偿了传递中的热量损失，并且，产生相当大的因多种热交换而造成的温度损失。此外，这些在两个柱内的热交换装置的机械整合在结构上很复杂的，要占用很大的空间以及大规模的生产，并且成本很昂贵的。本专利技术提供的解决上述问题的方法是避免对载体气体传递而造成的热量损失的过度补偿。它基于一个特定的蒸发装置，是由一个蒸发柱，一个冷凝柱，和一个再加热装置以及由鼓风机驱动的，通过并在蒸发柱和冷凝柱之间循环的一个载体气体组成。其中收集蒸汽的载体气体，在一个相同的蒸发/冷凝温度范围内循环，具有温度和流量的调节。一个有生水流过的可同流换热的热交换装置，位于冷凝柱内。取代了将附加热交换装置整合在柱内用以加热和冷却这些无蒸汽载体气体循环总气流，代表本专利技术的方案利用了一个由在冷凝柱和蒸发柱间若干个单元所组成的热交换器。在主侧，一个分配的、饱和蒸汽的、载体气体传输气流，流过每一个热交换器单元。在辅助侧，盐水连续地流过这些单元，并经过多个单元热交换器和蒸发柱之间进行循环。当盐水连续地流过热交换器单元时，它就从一个单元到下一个单元地进行加热，这样流量就逐渐减少了。从热交换器单元传递到蒸发柱中的单个的可调节流量-温度的部分盐水流，将从蒸发柱通过热交换器单元传递到冷凝柱内的部分调节到载体气体的饱和蒸汽流的焓值标准。再加热后的部分盐水流以大约相同的温度引入到蒸发柱的入口处，从而消除了由循环的载体气体传递而造成的热量损失。在这些流过蒸发柱的过程中，与还在冷却的盐水主流一起蒸发。流过热交换器单元的循环盐水的总量，或者是由浓缩的盐水流出量或是由生水的流入量供给。因此，用来补偿传递中的热损失而安装的热交换输出，将1000kg∥h的水的蒸馏率从2×210kw减小到小于70kw。换句话说，水的蒸馏率减小到以前的六分之一。温度损失减小了一半。需要不同的热交换器输出，用以完成来自不同物理条件的相同的目的。即，对给出一个固定的总系统压力，用来在载体气体内储存相同的蒸汽量，需要较大量的气体，用来在低蒸汽部分压力下储存，而不是在高蒸汽部分压力下储存相同量的蒸汽。由于这个原因，当饱和温度升高到高于柱内运行温度的范围时，从蒸汽柱传递给冷凝柱的载体气体量以幂指数形式减小。例如在专利EP 0531 293 B1的说明书中公开的积累起来形成循环总量的部分载体气体量。必须不能流过全部柱的整个工作温度范围。而是，最大载体气体的部分量必须仅通过最低温度范围，而最小载体气体的部分量必须通过整个温度范围。在一个极端实施例中，如果蒸汽的部分压力与总系统压力相等，要传递的载体气体的部分量将会为零。根据本专利技术的平行连接的热交换器及装置，免去了在柱内整和热与质量交换装置的必要，这就意味着在柱内的热和质量的交换不易丢失。因此，柱的设计就更加紧凑，并且制造成本非常小。进一步地，通过多个单元热交换器，不止一次地在盐水一侧供给浓缩的流出量，是一种特别有效的方法，用来使最终的流出量浓缩到凝结点，但又避免了结晶。当储存的盐水有限时，或从无限量的海水供给生成高浓度的盐水作为化学原材料时，这一方法尤其具有优点。在多个单元热交换器和蒸发柱之间循环的盐水，不仅用来补偿由循环载体气体传递而造成的热损失，也用来逐渐地代替蒸发柱内正在蒸发的盐水，并且用来平衡正在蒸发的盐水中焓的变化。结果，当蒸发温度减小时，在蒸发柱内的特定蒸汽量增加，而在没有循环盐水的情况下，蒸汽量减小。结果，获取蒸馏的特定的再加热需求就较低。本专利技术所涉及的所述过程的另一方面是这样一个事实，多个单元热交换器与可同流换热的热交换装置在冷凝柱中相结合，或整和在冷凝柱中。可同流换热的热交换装置的热交换表面区域增大了，包括了外部热交换器的单个热传递单元的运行值，以及那些可调节流量-温度的生水的部分量，从可同流换热的热交换装置中分级地移去，并供给到蒸发柱内具有相同温度的位置。结果是，柱可以制造成一个具有在空间和成本上都节省的同轴设计的蒸发模块，并且具有一个能够承受住压力的外罩。这就基本上减小了用管道、阀门和压力容器以及管道连接件的费用，并减小了昂贵的抗海水材料的使用。不限数量的这种蒸发模块可以连接成平行组，用以增加饮用水的生产量，以及串联连接到最多4个运行系统压力标准。用了不同的系统压力标准，在蒸发模块内，得以在较低系统压力标准下循环的载体气体量，作为与其相关的热传递时得以减小。此外，蒸发温度范围可以增加到220K，并且在较高系统压力标准下，模块的废热可以用来最终加热在低于高系统压力标准下的蒸发模块的盐水的流入量。结果是，减小了在最高系统压力标准下的外部加热运行，以及减小了在最低系统压力标准下的外部冷却运行。在一个增大的蒸发温度范围内，不管盐的含量如何，用于从生水中生产饮用水的特定的热能消耗可以减小到小于10kWh/m3。并且，模块设计在大型自动化生产线上允许有更大的和更节约的产品份额。理想地，蒸发模块的运行系统压力标准应该是可选择的，因此，在串联连接的模块内，相同的蒸发温度差以调节的特定的相互依赖的蒸发率进行处理。这样，延长了蒸发设施的总蒸发温度范围。在蒸发模块内的总系统压力由载体气体的引入量而设定。不同系统压力标准的运行值直到由外部热源来决定的上蒸发温度(Upper EvaporationTemperature)达到时才得到。用于获得饮用水的蒸发装置的最好的载体气体是大气。在生水的流入侧安有一个机械滤水器，用来去除生水中的悬浮物，对蒸发装置总是有利的。从浓缩的流出物中的盐水或作为制冷剂用于蒸发装置的另一部分(a second body)生水，可以对自动回流有好的效果。对于高于100℃的蒸发温度的多级蒸发装置，建议采用一个可选择地净化电渗析单元的组合，以防止在蒸汽表面上形成壳状物。这是一种从要加热的生水中去除形成的外壳和腐蚀性的游离盐如CaSO4，CaCO3和Mg(OH)2的节能方法，并且经过蒸发装置，将它们提供给蒸发装置的浓缩或冷却的流出物。这就增加了蒸发装置的可利用性和使用寿命，并减小了所需的维修。太阳热能或工业过程的废热可以非常有效地用来将净化的，预热的生水，从可同流换热的最本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于从生水中获取高品质饮用水的蒸发过程和装置，无论它的初始盐浓度如何，如图１所示，包括一个蒸发柱（１）、一个冷凝柱（２）、一个外部再加热装置（４）以及一个载体气体（６）的蒸汽收集循环流，其中一个鼓风机（５）以一个不变压力，在整个温度范围内，在逐渐增加的温度和流量阶段（６．０１到６．１５）内，推动所述饱和载体气体（６），这样，使得循环载体气体通过并在所述蒸发柱（１）和所述冷凝柱（２）之间循环，其中在冷凝柱（２）内，生水（９）流过一个可同流换热的热交换装置（７），其特征在于：一个热交换器（３），包括在所述柱（１，２）之间的多个单元（３．０１，３．１５）；一个特别指定的载体气体（６．０１，６．１５）的饱和蒸汽在主侧流过所述热交换器单元（３．０１，３．１５）的每一个单元；从所述生水入口（９）或从浓缩的盐水出口（１３）来的盐水（１６），在辅助侧上串联地流过所述热交换器单元（３．０１，３．１５），并在所述多个单元热交换器（３．０１，３．１５）和蒸发柱（１）之间循环；同时从所述单元（３．０１）到所述单元（３．１５）分阶段地减少其流量（１６．０１，１６．１５）时，从而在所述多个单元热交换器（３）内被加热，抵消了从所述蒸发柱（１）到所述冷凝柱（２），由载体气体部分流（６．０１，６．１５）传递的热损失；从所述热交换器（３）在逐渐增加温度和流量的阶段内得到的盐水（１６．０１，１６．１５）部分流，被输送到所述蒸发柱（１）内具有相同温度的位置（１２．０１，１２．１５）；与从所述可同流换热的加热装置（７）来的通过所述外部再加热装置（４）的所述生水（９）合并的部分流（１６．１５），当加热后进入所述蒸发柱（１）内的热和质交换包（１１．１５，１１．０１），这样，当与从所述热交换器（３）就会在逐渐增加的温度和流量阶段获取的所述盐水（１６．０１，１６．１４）的部分来流合并时蒸发和冷却；以及一个泵（１４），用来将浓缩的盐水送出所述蒸发柱（１）以及将所述部分盐水流（１６）再次输送到所述多个单元热交换器（３）中。...

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：P芬茨，
申请(专利权)人：P芬茨，
类型：发明
国别省市：DE[德国]