多级鼓泡塔增湿器制造技术

本申请涉及多级鼓泡塔增湿器。原料流体流入第二级增湿器室中形成第二级增湿器液浴。来自该第二级增湿器室的原料液体的第一残余部分接着流入第一级增湿器室中以形成第一级增湿器液浴，该第一级增湿器液浴具有的温度低于该第二级液浴的温度。该原料液体的第二残余部分接着被从该第一级增湿器中去除。同时，载气被注入并鼓泡穿过该第一级增湿器液浴，从而从该原料液体的第一残余部分中收集呈蒸气形式的可气化组分来部分地增湿该载气。该部分增湿的载气接着鼓泡穿过该第二级增湿器液浴，其中该载气从该原料液体中收集更多的气化组分来在从该第二级增湿器室中去除之前进一步增湿该载气。

Multistage bubbling tower humidifier

This application involves a multistage bubbling tower humidifier. The raw material fluid flows into the second stage humidifier chamber to form a second stage humidifier liquid bath. The first residual part of the raw liquid from the second stage humidifier chamber then flows into the first stage humidifier chamber to form a first stage humidifier bath. The first stage humidifier bath temperature is lower than the temperature of the second level liquid bath. The second residual part of the raw material liquid is subsequently removed from the first stage humidifier. At the same time, the carrier gas is injected and bubbled through the liquid bath of the first stage humidifier, so that the vapour component in the form of steam is collected from the first residual part of the material liquid to partially moisten the carrier gas. The part of the humidified gas is then bubbled through the liquid bath of the second stage humidifier, in which the carrier gas collects more gasification components from the raw material to further moisten the carrier gas before removing the second stage humidifier chamber.

【技术实现步骤摘要】
多级鼓泡塔增湿器本申请是申请日为2014年06月06日，申请号为2014800369724，专利技术名称为“多级鼓泡塔增湿器”的申请的分案申请。
本申请涉及多级鼓泡塔增湿器。背景在本世纪，由于全球对人道主义的关注，淡水的短缺可能远超过能量的短缺；并且这两项挑战紧密关联，例如在《经济学家》(TheEconomist)的2010年5月20日发布的“关于水的专题报告(SpecialReportonWater)”中解释的。淡水是人类和其他生物的最根本的需求之一；每个人每天需要消耗最少约两升水。世界还面临着农业和工业过程中更大的淡水需求。水供应不足导致的危害是特别尖锐的。淡水的短缺可能导致各种危机，包括饥荒、疾病、死亡、被迫大规模迁徙、地区之间的冲突/战争、以及崩溃的生态系统。尽管对淡水的需要是危急的并且短缺的后果是重大的，淡水的供应仍是特别受限制的。地球上97.5％的水是咸水，并且剩余部分中约70％作为冰被锁住(大多数在冰冠和冰川中)，从而仅留下地球上所有水中的一小部分作为淡水(非咸水)而可供使用。此外，地球上作为淡水且可用的水是不均匀分布的。例如，人口稠密的国家，像印度和中国，有许多地区遭遇了供应短缺。还进一步，淡水的供应通常是季节性不一致的。同时，对淡水的需求在全球正变得紧张。水库在干涸；含水层在下沉；河流在干枯；并且冰川和冰冠在消退。增长的人口增大了需求，农业的转变和增大的工业化也是如此。气候变化在许多地区提出了甚至更多威胁。因此，面临水短缺的人口数量在增加。然而，天然存在的淡水总体上被限制在区域性流域中；并且水的运输是昂贵且耗能的。尽管如此，许多现有的用于由海水(或盐味水或污染的废水流)生产淡水的工艺要求大量的能量。反渗透(RO)是当前领先的除盐技术。在大规模工厂中，所要求的比电量可以低至30％的回收率4kWh/m3，相比之下理论最小值是约1kWh/m3；较小规模的RO系统(例如，船上的)是效率较低的。其他现有的海水粗盐系统包括基于热能的多级闪蒸(MSF)、以及多效蒸馏(MED)，二者均是能量密集且资本密集的工艺。然而在MSF和MED系统中，最大盐水温度和输入热量的最大温度是受到限制的以避免硫酸钙、氢氧化镁、以及碳酸钙沉淀，这会导致在热传递设备上形成软垢和硬垢。增湿-除湿(HDH)除盐系统包括增湿器和除湿器作为其主要部件并且使用载气(例如，空气)来在热源与盐水之间流通能量。这种技术的一种简单形式包括增湿器、除湿器、以及用来加热海水流的加热器。在增湿器中，热的海水与干燥空气直接接触，并且此空气变成加热和增湿的。在除湿器中，使加热和增湿的空气与冷的海水(间接)接触并且变得被除湿，从而产生纯水和除湿的空气。如同MSF和MED系统，如果温度升高到太高，则在该系统内可能发生结垢组分的沉淀，这具有后续损害。在美国专利号8,119,007B2(A.Bajpayee等人)中描述的另一种途径使用了定向溶解水但不溶解盐的定向溶剂。定向溶剂被加热来从盐溶液中将水溶解到该定向溶剂中。剩余的高度浓缩的盐水被去除，并且定向溶剂与水的这个溶液被冷却来使基本上纯的水从该溶液中脱溶出来。本申请的专利技术人中的以下专利技术人也是以下包括对HDH和用于纯化水的其他工艺的额外讨论的专利申请的专利技术人：美国专利号8,465,006B2；美国专利号8,252,092B2；US2012/0205236A1；US2013/0074694A1；以及美国专利号8,496,234B1。
技术实现思路
本文描述了以有成本效益的方式从原料液体(例如，海水、盐味水、废水、或回流水或生产水)中分离出液体(例如，纯水)的方法和设备。这些方法和设备的不同实施例可以包括下文描述的一些或全部要素、特征和步骤。在一种用于使得来自原料液体的可气化组分的增湿的方法中，这种包括可气化组分的原料液体流入第二级增湿器室中以便形成处于第二增湿温度的第二级增湿器液浴。然后该原料液体的第一残余部分从该第二级增湿器室流入第一级增湿器室中以形成处于第一增湿温度的第一级增湿器液浴，其中该第一增湿温度低于该第二增湿温度。该原料液体的第二残余部分接着被从该第一级增湿器室中去除。同时，该载气被注入该第一级室中的第一级增湿器液浴中并且鼓泡穿过该第一级增湿器液浴，其中该载气从该原料液体的第一残余部分中收集呈蒸气形式的可气化组分来用该可气化组分至少部分地增湿该载气。该部分增湿的载气接着从该第一增湿器室被引导到该第二级增湿器室中的第二级增湿器液浴中并且鼓泡穿过该第二级增湿器液浴，其中该载气从该原料液体中收集更多的呈蒸气形式的可气化组分以便用该可气化组分进一步增湿该载气；经增湿的载气接着被从该第二级增湿器室中去除。在一种多级鼓泡塔增湿设备中，原料液体源含有原料液体；并且，第二级增湿器室被配置成用于从该原料液体源接收原料液体并且含有气泡分布器。此外，第一级增湿器室被配置成用于从该第二级增湿器室接收原料液体的残余部分并且包括气泡分布器。一种含有载气的载气源，其中，该第一级增湿器室被配置成用于从该载气源接收载气并且通过该第一级增湿室的气泡分布器使该载气分散，并且其中，该第二级增湿器室被配置成用于从该第一级增湿器室接收载气并且通过该第二级增湿器室的气泡分布器使载气分散。本文描述的多级鼓泡塔增湿器可以取代之前在增湿-除湿系统中使用的填充床热交换器来有效地对干燥空气增湿。本文描述的方法和设备的实施例可以提供的优点包括低成本的除湿，因为设备成本和运行能量成本都可以降低。具体地，用于增湿的能量可以是由这些增湿室中的原料液体直接提供的。此外，多级增湿器中非常高的热量和质量传递速率使得能够实现非常小的增湿装置的设计和使用。还进一步地，在该多级鼓泡塔中可以使用多重提取来进一步提高热量回收。本文还描述了以下方面：1)一种用于将来自原料液体中的可气化组分增湿到载气中的方法，该方法包括：使包括该可气化组分的原料液体流入多级增湿器的第二级增湿器室中以形成处于第二增湿温度的第二级增湿器液浴；使该原料液体的第一残余部分从该第二级增湿器室流入该多级增湿器的第一级增湿器室中以形成处于第一增湿温度的第一级增湿器液浴，其中该第一增湿温度低于该第二增湿温度；将该原料液体的第二残余部分从该第一级增湿器室中去除；将该载气注入该第一级增湿器室中的第一级增湿器液浴中并且使该载气鼓泡穿过该第一级增湿器液浴，其中该载气从该原料液体的第一残余部分中收集呈蒸气形式的可气化组分来用该可气化组分部分地增湿该载气；将该部分地增湿的载气从该第一级增湿器室引导到该第二级增湿器室中的第二级增湿器液浴中并且使该载气鼓泡穿过该第二级增湿器液浴，其中该载气从该原料液体中收集更多的处于蒸气形式的可气化组分以便用该可气化组分进一步增湿该载气；并且将经增湿的载气从该第二级增湿器室中去除。2)如项1)所述的方法，其中，流入该第二级增湿器室中的原料液体是来自第三级增湿器室中的、处于第三增湿温度的第三级增湿器液浴的液体残余部分，其中该第三增湿温度高于该第二增湿温度，该方法进一步包括：将该经增湿的载气从该第二级增湿器室引导到该第三级增湿器室中的第三级增湿器液浴中并且使该经增湿的载气鼓泡穿过该第三级增湿器液浴，其中该经增湿的载气进一步用来自该第三级增湿器液浴的更多的呈蒸气形式的可气化组分增湿。3)如项本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于将来自原料液体中的可气化组分增湿到载气中的方法，该方法包括：使包括该可气化组分的原料液体流入多级增湿器的第二级增湿器室中以形成处于第二增湿温度的第二级增湿器液浴；使该原料液体的第一残余部分从该第二级增湿器室流入该多级增湿器的第一级增湿器室中以形成处于第一增湿温度的第一级增湿器液浴，其中该第一增湿温度低于该第二增湿温度，其中该第一级增湿器液浴经由鼓泡器板与该第二级增湿器液浴分开；将该原料液体的第二残余部分从该第一级增湿器室中去除；将该载气注入该第一级增湿器室中的第一级增湿器液浴中并且使该载气鼓泡穿过该第一级增湿器液浴中的原料液体，其中该载气从该原料液体的第一残余部分中收集呈蒸气形式的可气化组分来用该可气化组分部分地增湿该载气，并且其中包含部分地增湿的载气的顶部气体区域形成在该第一级增湿器室中的该第一级增湿器液浴上方；将该部分地增湿的载气直接从该第一级增湿器室的该顶部气体区域穿过该鼓泡器板流入该第二级增湿器室中的第二级增湿器液浴中并且使该载气鼓泡穿过该第二级增湿器液浴，其中该载气从该原料液体中收集更多的处于蒸气形式的可气化组分以便用该可气化组分进一步增湿该载气，其中该第一级增湿器室的该顶部气体区域中的该部分地增湿的载气具有的压力大于该第二级增湿器液浴的流体静力学压力，并且其中当该载气鼓泡穿过该第一级增湿器液浴和该第二级增湿器液浴时，该第一级增湿器液浴和该第二级增湿器液浴维持大部分液相；并且将经增湿的载气从该第二级增湿器室中去除。...

【技术特征摘要】
2013.06.12 US 13/916,0381.一种用于将来自原料液体中的可气化组分增湿到载气中的方法，该方法包括：使包括该可气化组分的原料液体流入多级增湿器的第二级增湿器室中以形成处于第二增湿温度的第二级增湿器液浴；使该原料液体的第一残余部分从该第二级增湿器室流入该多级增湿器的第一级增湿器室中以形成处于第一增湿温度的第一级增湿器液浴，其中该第一增湿温度低于该第二增湿温度，其中该第一级增湿器液浴经由鼓泡器板与该第二级增湿器液浴分开；将该原料液体的第二残余部分从该第一级增湿器室中去除；将该载气注入该第一级增湿器室中的第一级增湿器液浴中并且使该载气鼓泡穿过该第一级增湿器液浴中的原料液体，其中该载气从该原料液体的第一残余部分中收集呈蒸气形式的可气化组分来用该可气化组分部分地增湿该载气，并且其中包含部分地增湿的载气的顶部气体区域形成在该第一级增湿器室中的该第一级增湿器液浴上方；将该部分地增湿的载气直接从该第一级增湿器室的该顶部气体区域穿过该鼓泡器板流入该第二级增湿器室中的第二级增湿器液浴中并且使该载气鼓泡穿过该第二级增湿器液浴，其中该载气从该原料液体中收集更多的处于蒸气形式的可气化组分以便用该可气化组分进一步增湿该载气，其中该第一级增湿器室的该顶部气体区域中的该部分地增湿的载气具有的压力大于该第二级增湿器液浴的流体静力学压力，并且其中当该载气鼓泡穿过该第一级增湿器液浴和该第二级增湿器液浴时，该第一级增湿器液浴和该第二级增湿器液浴维持大部分液相；并且将经增湿的载气从该第二级增湿器室中去除。2.如权利要求1所述的方法，其中，流入该第二级增湿器室中的原料液体是来自第三级增湿器室中的、处于第三增湿温度的第三级增湿器液浴的液体残余部分，其中该第三增湿温度高于该第二增湿温度，该方法进一步包括：将该经增湿的载气从该第二级增湿器室引导到该第三级增湿器室中的第三级增湿器液浴中并且使该经增湿的载气鼓泡穿过该第三级增湿器液浴，其中该经增湿的载气进一步用来自该第三级增湿器液浴的更多的呈蒸气形式的可气化组分增湿。3.如权利要求1所述的方法，其中，该多级增湿器是整体式结构，其中该部分地增湿的载气直接从该第一级增湿器室穿过该鼓泡器板进入该第二级增湿器室中的该第二级增湿器液浴中，而不离开该整体式结构。4.如权利要求3所述的方法，其中，这些级仅通过该鼓泡器板分开。5.如权利要求1所述的方法，其中，在离开该第二级增湿器液浴时该载气具有的温度比在离开该第一级增湿器液浴时该载气的温度高3℃-8℃。6.如权利要求1所述的方法，进一步包括在从该第二级增湿器室中去除该经增湿的载气之后使得来自该经增湿的载气中的可气化组分在除湿器中冷凝。7.如权利要求6所述的方法，其中，该可气化组分是水。8.如权利要求6所述的方法，其中，该可气化组分在该除湿器中从该经增湿的载气中冷凝是通过：使该经增湿的载气鼓泡穿过第一级除湿器室中的处于第一除湿温度的第一级除湿器液浴，其中该第一除湿温度低于该第二增湿温度。9.如权利要求8所述的方法，进一步包括使该原料液体流过原料液体导管，该原料液体导管经过第二级除湿器室中的第二级除湿器液浴并接着经过该第一级除湿器液浴，之后该原料液体流入该第二级增湿器室中，其中当该原料液体流经经过了该第二级除湿器液浴和该第一级除湿器液浴的该原料液体导管时该原料液体被...

【专利技术属性】
技术研发人员：普拉卡什·戈文丹，穆斯塔法·埃尔沙卡维，史蒂文·莱姆，马克西姆斯·圣约翰，约翰·林哈德，
申请(专利权)人：麻省理工学院，法赫德国王石油矿产大学，
类型：发明
国别省市：美国,US