冷冻与蒸发相结合的海水淡化方法及装置制造方法及图纸

一种冷冻与蒸发相结合的海水淡化方法及装置，是利用水的三相点理论，将冷冻法与蒸发法淡化海水的过程结合在一个装置内，利用水的汽化吸收潜热，使海水结冰。该装置由一组蒸汽喷射泵、结晶蒸发器、冰晶盐水分离器和浓盐水贮存器组成，其特征是，结晶蒸发器和冰晶盐水分离器由冰晶流动管道相连，其顶部用管道与一组蒸汽喷射泵相连接，底部出口管道连接有浓盐水贮存器。每蒸发１公斤水，就能结７. ５公斤冰。其经济效益好，淡化水纯净。（*该技术在2013年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于海水淡化的处理方法及装置，特别是一种冷冻法与蒸发法结合在一起的海水淡化方法及装置。现有蒸发法包括多级闪蒸法、蒸汽压缩法、多效蒸发法，这类蒸发装置是由外部供给热能的海水淡化装置，所以其能耗高，一般每吨水需30度电，最少也需8.2～9.4度电，水价贵达每吨水需5.78～9.63元，水回收率低，一般仅为50～70%。产水量最多的多级闪蒸法，1公斤蒸汽必需经过7级蒸发器，才能产生约8公斤淡水，而且其设备费用十分昂贵。此外，利用太阳能蒸馏法淡化海水，其能耗虽较低，但固定投资大，造水成本比一般蒸馏法高。现有的冷冻法，分为自然冷冻法和冷媒冷冻法两种。自然冷冻法是利用溶液自然凝固时水份和盐分离，而达到淡化海水，由于是利用天然低温冷凝，所以受当地气温的制约，不可能常年解决大量的海水淡化。同时，由于室外温度常常过低，常在-10～-30℃，导致大量盐份随着淡水一起结冰，所以制成的淡水含盐量较高，不能满足饮水卫生标准的要求。冷媒冷冻法又分为直接法和间接法，它是依靠外部能源驱动低温冷冻剂与海水进行直接或间接热交换，而使海水冷冻结冰。该法利用冷媒降低海水温度，在低温条件下，部分海水绝热汽化，使其余海水温度降低而结冰。每1公斤水汽化，约可使7.5公斤水结冰，故过程本身所需能量较少。但直接法会因少量冷媒(常用的有丙烷、正丁烷、氟利昂)随淡水一起结冰，致使饮用的淡水污染;间接法需要大量管道，很不经济。本专利技术的目的是，依据水的三相点理论，在0±2℃时，保持水的相应的蒸发压力，使水在固、液、汽三相同时存在条件下，结冰和蒸发同时进行。蒸发1公斤水成为蒸汽，需要吸收的600千卡潜热，取自7.5公斤水冷冻结冰释放出的热量(每公斤水结成冰时，释放80千卡潜热)，达到盐份和水份分离的目的。本专利技术是一种保持海水在三相点状态下，能同时进行冷冻结冰和蒸发成汽的方法和设备，以生产淡化的冰晶和蒸汽，实现海水淡化的目的。本专利技术的冷冻与蒸发相结合的海水淡化装置，由结晶蒸发器、冰晶盐水分离器及浓盐水贮存器组成，其特征是，结晶蒸发器和冰晶盐水分离器的顶部用管道与一组蒸汽喷射泵连接，结晶蒸发器和冰晶盐水分离器由冰晶流动管道相连，结晶蒸发器和冰晶盐水分离器的底部出口管道连接有浓盐水贮存器;结晶蒸发器中部水平设置有喷淋水管，与海水入口管道连接，在结晶蒸发器中部的喷淋水管下方，设有冰晶流动管道，与冰晶盐水分离器的顶部连接;冰晶盐水分离器内设有振动筛，顶部设有通大气的管段，底部设有淡水排出管及冲洗用进水管;浓盐水贮存器顶部有管道与蒸汽喷射泵连接，另设有通大气的管段，底部设排水管;蒸汽喷射泵设有蒸汽入口管段和蒸汽冷凝水出口管段;冰晶盐水分离器可设置两个，均与结晶蒸发器用冰晶流动管道连接，以轮换使用;在各路管道上，设有控制流量的阀门，在结晶蒸发器、冰晶盐水分离器和浓盐水贮存器上设有压力、温度和液(冰)位显示仪表。本专利技术的海水淡化方法是抽制真空启动蒸汽喷射泵，将结晶蒸发器和冰晶盐水分离器内抽真空，使器内压力稳定在水三相点的压力值附近;喷射海水将海水泵入结晶蒸发器，调节海水流量，控制喷淋速度，保持结晶蒸发器内温度在0±2℃，即水的三相点温度，喷淋的海水由于压力骤降，一部分水吸热汽化为0℃蒸汽，另一部分水放热结晶成冰晶;冰晶蒸汽分流蒸汽部分通过蒸汽喷射泵抽出，成为淡化水，经冷凝水出口管段，收入工作锅炉的贮水池中;冰晶部分通过冰晶流动管道流入冰晶盐水分离器中;冰晶盐水筛分冰晶进入冰晶盐水分离器内，大量盐水自动流入已抽真空的浓盐水贮存器内，冰晶附着及其孔隙间残存的盐水，经振动筛分脱落，也流入已抽真空的浓盐水贮存器内，冰晶滞留在冰晶盐水分离器内的振动筛上;必要时，可反冲洗冰晶，使盐分脱离;冰晶液化将冰晶盐水分离器与浓盐水贮存器的连接管道关闭，同时与大气连通，在大气压和室温下，冰晶溶化成为液态淡水，排出收集，完成海水淡化。本专利技术的冷冻与蒸发相结合的海水淡化方法及装置，具有以下优点首先是利用水的三相点理论，将冷冻法淡化海水与蒸发法淡化海水的过程结合在一个海水淡化装置内，利用水的汽化(蒸发)吸收潜热，使海水结冰。每公斤水结冰时要释放80千卡潜热，每公斤水蒸发时要吸收600千卡潜热，故蒸发1公斤水就能结7.5公斤冰。同时，蒸发成的汽化水蒸汽在自然状态下，又放热成为1公斤水就能结7.5公斤冰。同时，蒸发成的汽化水蒸汽在自然状态下，又放热成为1公斤淡水。由于潜热的相互交换，产生了8.5公斤的淡水，其经济效益远胜于其他海水淡化方法。采用蒸汽喷射泵代替真空泵，在抽真空的同时，即可回收汽化水蒸汽，不需要采用制冷、凝结设备来回收汽化水蒸汽，可降低海水淡化装置造价及运行管理费用。设备相对地坚固耐用，设备运行周期长，维修方便。海水淡化过程在低温下进行，污染介质少，设备不会出现结垢，运转安全可靠，不存在冷媒冷冻法中可能出现的因泄漏而造成爆炸及污染。整个过程在0±2℃范围内进行，所结的冰溶化成淡水比较纯净，含盐量很少，完全能满足饮用水的要求。综合利用价值高，海水淡化后的浓缩盐，是优质的化工原料。淡化水本身的水温低(约为4℃)，可在冷库保鲜中利用，每吨淡化水可吸收热量20000千卡，折合电能约25千瓦/小时。以下结合附图及实施例，对本专利技术作进一步描述。附图说明图1是冷冻与蒸发相结合的海水淡化方法及装置示意图。由图可见，冷冻与蒸发相结合的海水淡化装置，由结晶蒸发器、冰晶盐水分离器和浓盐水贮存器组成，其特征是，结晶蒸发器1和冰晶盐水分离器2的顶部用管道与一组蒸汽喷射泵3相连接，结晶蒸发器与冰晶盐水分离器之间由冰晶流动管道7相连，结晶蒸发器和冰晶盐水分离器的底部出口管道连接有浓盐水贮存器4;结晶蒸发器中部水平设置有喷淋水管5，与海水入口管道6连接，在结晶蒸发器中部的喷淋水管下方，设有冰晶流动管道7，与冰晶盐水分离器的顶部连接;冰晶盐水分离器内设有振动筛8，顶部设有通大气的管段9，底部设有淡水排出管10及反冲洗用进水管15;浓盐水贮存器顶部管道11与蒸汽喷射泵连接，管段16通大气，底部设排水管12;蒸汽喷射泵设有蒸汽入口管段13和蒸汽冷凝水出口管段14;冰晶盐水分离器设置有两个，轮换使用，均与结晶蒸发器用冰晶流动管道7连接。本专利技术的海水淡化方法是抽制真空启动蒸汽喷射泵，将结晶蒸发器和冰晶盐水分离器内抽真空，使器内压力稳定在610.6Pa(4.58mm汞柱)，即水三相点的压力值附近;喷射海水将海水泵入结晶蒸发器，调节海水流量，控制喷淋速度，保持结晶蒸发器内温度在0±2℃，即水的三相点温度，喷淋的海水由于压力骤降，一部分水吸热汽化为0℃蒸汽，另一部分水放热结晶成冰晶;冰晶蒸汽分流蒸汽部分通过蒸汽喷射泵抽出，成为淡化水，经冷凝水出口管段，收入工作锅炉的贮水池中;冰晶部分通过冰晶流动管道流入冰晶盐水分离器中;冰晶盐水筛分冰晶进入冰晶盐水分离器内，大量盐水自动流入已抽真空的浓盐水贮存器内，冰晶附着及其孔隙间残存的盐水，经振动筛分脱落，也流入已抽真空的浓盐水贮存器内，冰晶滞留在冰晶盐水分离器内的振动筛上;必要时，可反冲洗冰晶，使盐分脱离;冰晶液化将冰晶盐水分离器与浓盐水贮存器的连接管道关闭，同时与大气连通，在大气压和室温下，冰晶溶化成为液态淡水，排出收集，完成海水淡化。权利要求1.一种冷冻与蒸发相结合的海水本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种冷冻与蒸发相结合的海水淡化装置，由结晶蒸发器、冰晶盐水分离器和浓盐水贮存器组成，其特征是，结晶蒸发器１和冰晶盐水分离器２的顶部用管道与一组蒸汽喷射泵３相连接，结晶蒸发器与冰晶盐水分离器由冰晶流动管道相连接，结晶蒸发器和冰晶盐水分离器的底部出口管道连接有浓盐水贮存器４；结晶蒸发器中部水平设置有喷淋水管５，与海水入口管道６连接，在结晶蒸发器中部的喷淋水管下方，设有冰晶流动管道７，与冰晶盐水分离器的顶部连接；冰晶盐水分离器内设有振动筛８，顶部设有通大气的管段９，底部设有 淡水排出管１０及反冲洗用进水管１５。浓盐水贮存器顶部管道１１与蒸汽喷射泵连接，管段１６通大气，底部设排水管１２；蒸汽喷射泵设有蒸汽入口管段１３和蒸汽冷凝水出口管段１４。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：许振婉，戴传芳，陆柱，张绵妹，韩鸿兴，李树猷，凌志光，蒋展鹏，
申请(专利权)人：上海南洋给排水工程技术公司，
类型：发明
国别省市：31[中国|上海]