小型化正压蒸馏海水淡化系统技术方案

本实用新型专利技术的目的在于提供小型化正压蒸馏海水淡化系统，包括给水预热器、给水泵、蒸发器、汽水分离器、冷凝器、凝水泵，蒸发器的疏水管连通给水预热器里的换热管，给水预热器的出水口通过给水泵连接蒸发器里的换热组件，汽水分离器的进口安装在蒸发器的蒸汽出口处，汽水分离器的出口连通冷凝器的壳程进口，冷凝器的管程通过循环水泵循环低温海水，冷凝器的壳程出口连接凝水泵，凝水泵的出口连接排放管路，排放管路分别连通淡水箱和旁通管道。本实用新型专利技术不仅结构紧凑、控制简单、安装维修空间小，而且提高能量利用率，产水的回收率，减少了设备的投资，降低了能源的消耗，大大提高了装置的可靠性和经济性。

【技术实现步骤摘要】
小型化正压蒸馏海水淡化系统
本技术涉及的是一种海水处理装置，具体地说是海水淡化装置。
技术介绍
船舶动力装置需要消耗大量淡水，主要用作柴油机冷却水、锅炉给水、船员的生活用水等。海水淡化是保证船舶所需淡水持续稳定供应与补充的有效途径。船用海水淡化技术的产业化发展始于20世纪50年代，至今，国际上海水淡化技术已经十分成熟，多级闪蒸(MSF)、多效蒸馏(MED)以及反渗透(RO)是普遍采用的三大主流技术。多级闪蒸因热量的循环利用而提高了海水淡化装置的经济性；因不存在加热面沸腾，避免了加热面结垢和腐蚀而提高装置的可行性和安全性，是应用最广、规模最大、成熟度最高的海水淡化技术。中国专利(CN101139119A、CN1724394A和CN101973596A)均介绍了一种回热型多级闪蒸海水淡化装置或者压气闪蒸法海水淡化装置和方法。这些装置均充分利用了循环热量提高热功效率和经济性，但是其组件形式比较复杂，结构较为繁琐。低温多效蒸馏传热过程为沸腾和冷凝换热，传热系数很高，动力消耗少，装置简单，结构紧凑。中国专利(CN202284171U)介绍了一种具有合理流程布置的低温多效蒸发海水淡化装置。该装置采用一种“分段平行-顺流进料”的新的流程布置方式，不单独设置闪蒸罐，能够利用电厂低品位的余热从而极大地降低制水成本和有效降低结垢和腐蚀的发生。但是在该专利的实例中，尚未给出明确的实验数据。反渗透海水淡化的模块式设计降低了维修要求，提高了可靠性，又因其全电力操作性能稳定，并且尺寸小不需要使用防结垢化学剂，因此也投入到船舶中使用。中国专利(CN1583605A)介绍了一种利用反渗透与纳滤相结合的海水淡化处理方法及设备，有效提高海水淡化的产水回收率，简化投资设备，节约能源消耗。但是反渗透膜价格较高，不易维护保养、衰减快，总体上反渗透产水质量较蒸馏法低。船用淡化装置由于船上空间有限及运行环境不稳定等原因，除了考虑经济性之外，对其体积、可靠性、抗干扰能力和产水质量也有更严格的要求。
技术实现思路
本技术的目的在于提供解决现有技术中的海水淡化能源消耗大，装置复杂、占用空间大、淡水品质不佳以及抗干扰能力差等问题的小型化正压蒸馏海水淡化系统。本技术的目的是这样实现的：本技术小型化正压蒸馏海水淡化系统，其特征是：包括给水预热器、给水泵、蒸发器、汽水分离器、冷凝器、凝水泵，蒸发器的疏水管连通给水预热器里的换热管，给水预热器的出水口通过给水泵连接蒸发器里的换热组件，汽水分离器的进口安装在蒸发器的蒸汽出口处，汽水分离器的出口连通冷凝器的壳程进口，冷凝器的管程通过循环水泵循环低温海水，冷凝器的壳程出口连接凝水泵，凝水泵的出口连接排放管路，排放管路分别连通淡水箱和旁通管道。本技术还可以包括：1、所述换热组件为人字形波纹板，其板片的材质为钛，交换热量的介质为动力装置产气或排气。2、蒸发器里设置水位控制器，蒸发器下方设置蒸发器排水管，蒸发器排水管引出排污管和回流管，排污管上设置电动阀，回流管连通给水预热器和给水泵之间的管路，给水泵出口的管路上设置止回阀，止回阀后方的管路引出侧管路，侧管路连通给水预热器进水口的管路。3、排放管路上设置盐度传感器，排放管路与淡水箱之间安装电磁阀，电磁阀和盐度传感器均连接电导率仪，旁通管道安装阀门，阀门前安装压力传感器。4、经过过滤、脱盐预处理的海水流入给水预热器，被蒸发器排出的疏水预热；预热的海水经给水泵增压送至蒸发器的换热组件，与一次加热蒸汽进行热量交换蒸发产生二次蒸汽；二次蒸汽携带含盐的水滴流经汽水分离器除去含盐水滴；除去含盐水滴的蒸汽流入冷凝器，冷凝器将二次蒸汽冷凝成淡水；淡水进入排放管路，经盐度传感器检测，品质合格的淡水送至淡水箱，不合格的水，电导率仪发出信号控制电磁阀关闭，压力传感器监测到旁通管道压力升高并超过设定值时控制阀门开启，排出不合格水。本技术的优势在于：本技术不仅结构紧凑、控制简单、安装维修空间小，而且提高能量利用率，产水的回收率，减少了设备的投资，降低了能源的消耗，大大提高了装置的可靠性和经济性。附图说明图1为本技术的结构示意图；图2为本技术人字形波纹板换热组件结构示意图；图3为本技术凝水、加热蒸汽和给水的串级控制图。具体实施方式下面结合附图举例对本技术做更详细地描述：结合图1-3，本技术的海水淡化实验系统，包括冷凝器1、蒸发器2、汽水分离器3、水位控制器4、人字形波纹板换热组件5、压力表6、17、温度计7、压差变送器8、流量计9、电动控制阀10、截止阀11、止回阀12、给水泵13、给水预热器14、凝水泵15、压力传感器16、盐度传感器18、电导率仪19、电磁阀20、取样旋塞21。本实验系统的方法：正常工况下，开启给水管路、蒸汽管路和淡水输送管道的阀门，并确保淡水旁通管路和给水泵旁通管路阀门关闭，原水箱中的海水先在预热器14中由来自蒸发器50℃的疏水进行预热，被加热至35℃经给水泵输送至蒸发器2，给水流量为300kg/h；蒸发器使用的加热蒸汽来自动力装置产气或排气，工作在正压工况下，将海水加热蒸发；湿蒸汽流经蒸发器后盖内的汽水分离器3，分离出99％以上的海水，得到高品质的蒸汽；蒸汽在冷凝器1中被20℃的冷却水冷凝，经由凝水管道流入凝水泵15的进水口；凝水泵出口管路上安装盐度传感器18，用以实时监测所产淡水含盐量，若淡水品质合格，则被输送至淡水箱，当含盐量超标时，电磁阀20关闭，旁路的电磁阀受控自动开启，不合格淡水排出舷外。如图2所示，所述的人字形波纹板换热组件由许多压制成型的钛金属波纹板片按一定间隔，四周通过垫片密封，垫片与板片的连接采用免粘接方式以减轻腐蚀，方便检修，并通过框架和夹紧螺栓进行压紧而成，板片四个角孔形成了流体的分配管和汇集管，加热蒸汽和给水交替地在板片之间流动换热。如图3所示，所述的海水淡化系统采用凝水、加热蒸汽以及给水之间流量的串级控制来实现该系统的淡水产量以及系统的自动控制。当凝水管道的流量计监测到凝水流量高于(或低于)设定的产水目标时，控制系统发出信号控制蒸汽管道的电动阀的开度变小(或变大)，蒸汽流量随之变小(或变大)，蒸汽流量变送器输出信号控制给水管路的电动阀的开度变小(或变大)，进而改变蒸发器的给水流量，从而控制海水淡化系统的淡水产量保持恒定。所述蒸发器的液位控制器监测蒸发器水位，当水位过高达到蒸发器设定的最高水位时，控制器发出信号控制排污管道的电动阀实现紧急排泄；当水位超出正常工作水位线时，调整电动阀的开度实现间断排污；若蒸发器水位太低，则关闭电动阀以维持蒸发器的水位。本技术的上述技术问题主要通过下述技术方案得以解决：其基本原理是，首先对海水进行脱盐预处理，过滤悬浮固体和细菌微生物，降低蒸发器等设备淤塞和结垢可能性；经过预处理的海水被泵入蒸发器中被动力装置排气加热蒸发产生二次蒸汽；蒸汽通过高效汽水分离器降低湿度、提高品质之后流入管壳式冷凝器中，被低温海水冷凝成淡水。本技术提供了一种海水淡化的处理方法，与低温蒸馏海水淡化相比，该实验系统的蒸发器和冷凝器处于正压状态，水蒸汽比容小，定压比热较大，蒸发和冷凝过程所需换热面积以及蒸馏流动阻力较小，使得设备及管道尺寸变小，装置更紧凑。高温蒸馏冷凝器温差大，受海水温度变化影本文档来自技高网...

【技术保护点】
小型化正压蒸馏海水淡化系统，其特征是：包括给水预热器、给水泵、蒸发器、汽水分离器、冷凝器、凝水泵，蒸发器的疏水管连通给水预热器里的换热管，给水预热器的出水口通过给水泵连接蒸发器里的换热组件，汽水分离器的进口安装在蒸发器的蒸汽出口处，汽水分离器的出口连通冷凝器的壳程进口，冷凝器的管程通过循环水泵循环低温海水，冷凝器的壳程出口连接凝水泵，凝水泵的出口连接排放管路，排放管路分别连通淡水箱和旁通管道。

【技术特征摘要】
1.小型化正压蒸馏海水淡化系统，其特征是：包括给水预热器、给水泵、蒸发器、汽水分离器、冷凝器、凝水泵，蒸发器的疏水管连通给水预热器里的换热管，给水预热器的出水口通过给水泵连接蒸发器里的换热组件，汽水分离器的进口安装在蒸发器的蒸汽出口处，汽水分离器的出口连通冷凝器的壳程进口，冷凝器的管程通过循环水泵循环低温海水，冷凝器的壳程出口连接凝水泵，凝水泵的出口连接排放管路，排放管路分别连通淡水箱和旁通管道。2.根据权利要求1所述的小型化正压蒸馏海水淡化系统，其特征是：所述换热组件为人字形波纹板，其板片的材质为钛，交换热量的介质为动力装置产气或排气。3.根据权利要求1或2所述的小型化正压蒸馏海水淡化系统，其特征是：蒸发器里设置水位控制器，蒸发器下方设置蒸发器排水管，蒸发器排水管引出排污管和回流管，排污管上设置电动阀，回流管连通给水预热器和给水泵之间的管路，给水泵出口的管路上设置止回阀，止回阀后方的管路引出侧管路，侧管路连通给水预热器进水口的管路。4.根据权利要求1或2所述的小型化正压蒸馏海水淡化系统，其特征是：排放管路上设置盐度传感器，排放管路与淡水箱之间安装电磁阀，电磁阀和盐度传感器均连接电导率仪，旁通管道安装阀门，阀门前安装压力传感器。5.根据权利要求3所述的小型化正压蒸馏海水淡化系统，其特征是：排放管路上设置盐度传感器，排放管路与淡水箱之间安装电磁阀，电磁阀和盐度传感器均连接电导率仪，旁通管道安装阀门，阀门前安装压力传感器。6.根据权利要求1或2所述的小型化正压蒸馏海水淡化系统，其特征是：经过过滤、脱盐预处理的海水流入给水预热器，被蒸发器排出的疏水预热；预热的海水经给水泵增压送至蒸发器的换热组件，与一次加热蒸汽进行热量交换蒸发产生二次蒸汽；二次蒸汽携带含盐的水滴流经汽水分离器除去含盐水滴；除去含盐水滴的蒸汽流入冷凝器，冷凝器将二次蒸汽冷凝成淡水；淡水进入排放管路，经盐度传感器检测，品质合格的淡水送至淡水箱，...

【专利技术属性】
技术研发人员：田瑞峰，李兆俊，朱蒙，孙原理，谭思超，高璞珍，
申请(专利权)人：哈尔滨工程大学，
类型：新型
国别省市：黑龙江,23