專利名稱：多效蒸餾海水淡化方法及裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種多效蒸餾海水淡化方法及該方法所使用的裝置，特別是一種采用逆程逐級預(yù)熱逐級給水、液位恒定壓差抽氣和溢流毛細(xì)均布給水步驟的多效蒸餾海水淡化方法和裝置。這里的“效”是指以一個蒸發(fā)器為核心的蒸餾裝置的單元。
其缺點(diǎn)是①前幾效給水量大，在蒸發(fā)器的管束上形成較厚的液膜，傳熱系數(shù)低。
②末幾效海水濃度依次加大導(dǎo)致“溫度衰頹”現(xiàn)場嚴(yán)重，影響二次蒸汽利用程度。
③若要利用效間壓差給水，只能采用立式，不宜制成大型或特大型裝置。采用臥式，亦需給水循環(huán)泵。
2、逆程式蒸餾淡化方式原料給水由最未一效給入，由循環(huán)泵依次打入前一效，直至第一效，加熱蒸汽由第一效進(jìn)入蒸發(fā)器，加熱給水，蒸發(fā)出的二次蒸汽進(jìn)入第二效，加熱第二效蒸發(fā)器內(nèi)的給水(海水)，以后各效依此類推，直至最未一效。
其特點(diǎn)是給水順序由最未一效至第一效，加熱蒸汽與每效產(chǎn)生的二次蒸汽則由第一效進(jìn)入后一效直至最未一效。
其缺點(diǎn)是①由于給水由末效(溫度低、壓力低)依次進(jìn)入前效(溫度較高，壓力較高)，需要循環(huán)泵加壓給水；②當(dāng)采用將相鄰幾效濃水匯集由循環(huán)泵打入前幾效以減少循環(huán)泵數(shù)量時，各效溫度和壓力不宜形成均勻梯度，易造成換熱面積的不足和浪費(fèi)；③第一效及前幾效給水濃度加大，產(chǎn)生的“溫度衰頹”現(xiàn)象影響二次蒸汽利用程度。
3、現(xiàn)行的多效蒸餾淡化方法及裝置，無論順程方式或逆程方式，都存在著如下缺點(diǎn)
①每效給水皆為噴頭噴淋型式，存在噴頭的圓形噴淋區(qū)域重疊和噴到管束區(qū)域以外的無效給水，不利于充分換熱；前三排管束沖涮磨損嚴(yán)重。噴頭易結(jié)垢堵塞。
②每效不凝氣抽除均由抽氣管直聯(lián)真空泵，影響每效的操作壓力，使之不易控制，不易形成均勻的壓力梯度。操作不穩(wěn)定。
本發(fā)明的目在的在于克服上述缺點(diǎn)，提供一種運(yùn)行穩(wěn)定，泵功率消耗低，傳熱效率高，給水均勻通暢的多效蒸餾海水淡化方法和裝置。
本發(fā)明的目的是這樣實(shí)現(xiàn)的在每一效中包括海水預(yù)熱、蒸發(fā)、冷凝和不凝氣抽除步驟，其中蒸發(fā)步聚中包括給水均布步驟，其特征是還包括淡水閃蒸步驟，用于將每效的預(yù)熱冷凝步驟所產(chǎn)生的淡水進(jìn)行閃蒸，其閃蒸后的蒸汽作為下一效的蒸發(fā)熱源之一，閃蒸后的淡水送入下一效的閃蒸器進(jìn)行閃蒸；還包括濃海水的閃蒸步驟，用于將上一效蒸發(fā)步驟后排出的濃海水進(jìn)行閃蒸，以進(jìn)一步獲取蒸汽；所述的海水預(yù)熱步驟既預(yù)熱本效蒸發(fā)步驟所需的海水，也預(yù)熱前一效蒸發(fā)步驟所需海水；所述的不凝氣抽除步驟采取每相鄰效間等壓差抽除方法，即后一效的抽取的壓力較與其相鄰前效的抽取壓力高出一個等量差值。
所述的給水均布步驟采用溢流毛細(xì)給水均布。
一種權(quán)利1所述的多效蒸餾海水淡化方法所使用的裝置，包括相互聯(lián)接的多效裝置、不凝氣抽取裝置、蒸汽引射器、海水給水泵、濃水泵、淡水泵、換熱器、冷凝器，其中所述的多效裝置中的每一效包括海水預(yù)熱器、蒸發(fā)器，該蒸發(fā)器和海水預(yù)熱器的蒸汽入口均與蒸汽引射器出口連接，蒸發(fā)器的二次蒸汽出口與下一效蒸汽入口連接，以此類推；末一效的蒸發(fā)器的二次蒸汽出口與冷凝器串聯(lián)后接淡水泵的入口，其冷凝淡水出口和濃水出口串聯(lián)換熱器后與所述的淡水泵入口及濃水泵的入口連接，海水給水泵的出口串聯(lián)換熱器和冷凝器后與末效的海水預(yù)熱器的海水入口連接；不凝氣抽除裝置與各效的不凝氣出口連接；在所述的蒸發(fā)器海水入口內(nèi)設(shè)置有給水均布器，其特征在于還包括淡水閃蒸器和濃水閃蒸器；所述的取后一效裝置中的海水預(yù)熱器的海水出口一路連接該效的蒸發(fā)器的海水入口，另一路與上一效的海水預(yù)熱器的海水入口連接，以此類推；所述每一效的預(yù)熱器和蒸發(fā)器的冷凝水出口與所述的淡水閃蒸器入口連接，其淡水出口與下一效的淡水閃蒸器入口連接，其閃蒸汽出口與下一效的蒸發(fā)器的蒸汽入口連接；第一效的濃水出口與下一效的濃水閃蒸器的入口連接，其濃水出口與其后一效的濃水閃蒸器的入口連接，其閃蒸汽出口與其后一效的蒸發(fā)器的蒸汽入口連接，以此類推；所述的不凝氣抽除裝置為液位壓差式，由每效一個的均壓器串聯(lián)后與真空泵連接組成，該均壓器包括外殼、溢流抽氣管，在外殼下部有第一進(jìn)氣口和出氣口，在頂端有第二進(jìn)氣口，溢流抽氣管豎向置于外殼內(nèi)，其下端與所述出氣口連接，在該溢流抽氣管外充滿水，每效的均壓器出氣口與下一效的第一進(jìn)氣口連接，其第二進(jìn)氣口與該效的蒸發(fā)器的不凝氣出口連接；第一效的均壓器第一進(jìn)氣口封閉，末效之后再串聯(lián)一個均壓器，該均壓器的出氣口與真空泵入口連接，其第二進(jìn)氣口與所述冷凝器的不凝氣出口連接。
所述的蒸發(fā)器內(nèi)的給水均布器為溢流式毛細(xì)給水均布器，包括儲水槽、溢流管、毛細(xì)纖維氈，溢流管垂直均布于儲水槽內(nèi)，其下端與儲水槽底部連通，在儲水槽底面連接毛細(xì)纖維氈，其下面與蒸發(fā)器最上面的換熱管接觸。
本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)是結(jié)構(gòu)先進(jìn)，流程合理，具備如下特點(diǎn)1、運(yùn)行平穩(wěn)。由于采用液位壓差不凝氣抽除裝置，每效蒸發(fā)器可形成恒定梯度壓力差，避免了由于直接抽氣造成的壓力不穩(wěn)定。
2、泵功率消耗低，省去效間給水循環(huán)泵節(jié)省大量電能。
3、傳熱效率高，形成均勻自然降膜蒸發(fā)，大大提高傳熱系數(shù)。
4、蒸發(fā)器給水均勻通暢，避免了噴頭噴淋不均和噴孔結(jié)垢堵塞現(xiàn)象。


圖1是本發(fā)明的裝置的總體構(gòu)成圖；圖2是不凝氣抽除裝置中的均壓器的結(jié)構(gòu)示意圖；圖3是溢流式毛細(xì)給水均布器的結(jié)構(gòu)圖，其中a圖是立體圖；b圖是a圖的A-A剖視圖；圖4是蒸發(fā)器的結(jié)構(gòu)示意圖；圖5是海水預(yù)熱器的結(jié)構(gòu)示意圖。
在上述的每效的裝置中，預(yù)熱器2完成本發(fā)明方法中的海水預(yù)熱步聚，蒸發(fā)器3完成方法中的蒸發(fā)和冷凝步驟，其內(nèi)的給水均布器35完成方法中的海水均布步驟，淡水閃蒸器5完成方法中的淡水閃蒸步驟，濃水閃蒸器4完成方法中的濃海水閃蒸步驟。由于預(yù)熱器2的海水出口既與本效的蒸發(fā)器3的海水入口連接，還與上一效的預(yù)熱器2的海水入口連接，所以它既可以預(yù)熱本效海水，也可預(yù)熱上效海水。
本發(fā)明的裝置除上述的各效裝置外，還有共用的裝置，這些裝置包括熱源蒸汽引射器6、海水給水泵7、濃水排放泵8、淡水排出泵9、換熱器10、冷凝器11、真空泵12。蒸汽引射器6的出口與第一效的預(yù)熱器2及蒸發(fā)器3的熱源蒸汽入口23和32連接；換熱器10用來將要排出的淡水和濃水的余熱與海水給水進(jìn)行交換，它由淡水和濃水兩部分組成，從最末效的淡水閃蒸器5和濃水閃蒸器4水出口串聯(lián)換熱器10后分別與淡水泵9和濃水泵8的入口連接，海水給水泵7的出口串聯(lián)該換熱器10的海水通道與冷凝器11的海水通道串聯(lián)后連接到末效預(yù)熱器2的海水入口，并連接一個海水排放口15，冷凝器11的另一介質(zhì)通道的入口與末效的蒸發(fā)器3、濃水閃蒸器4、淡水閃蒸器5的蒸汽出口連接，還有一路連接到蒸汽引射器6的一個入口，冷凝器11的凝水口連接到淡水泵9的入口，冷凝器11的不凝氣出口與不凝氣抽除裝置1中的最后一個均壓器11的第二進(jìn)入氣口連接。上述的不凝氣抽除裝置1由每效的均壓器11串聯(lián)后再與真空泵12的入口連接，共同完成本發(fā)明方法中的等壓差不凝氣抽除步驟。
圖2是本發(fā)明不凝氣抽除裝置1中的均壓器11的結(jié)構(gòu)示意圖。
該均壓器11包括外殼111、溢流抽氣管112，在外殼111的下部有第一進(jìn)氣口A和出氣口B，在頂端有第二進(jìn)氣口C，溢流抽氣管112豎向置于外殼111內(nèi)，其下端與所述出氣口B連接，在該溢流抽氣管112外充滿水D，每效的均壓器出氣口B與下一效的第一進(jìn)氣口A連接，其第二進(jìn)氣口C與該效的蒸發(fā)器3的不凝器出口連接。
參見圖3，所述的蒸發(fā)器3內(nèi)的給水均布器35為溢流式毛細(xì)給水均布器，包括儲水槽351、溢流管352、毛細(xì)纖維氈353，溢流管352垂直均布于儲水槽351內(nèi)，其下端與儲水槽351的底部連通，在儲水槽351的底面連接毛細(xì)纖維氈353，其下面與蒸發(fā)器3最上面的換熱管束31(參見圖4)接觸。
參見圖4，本發(fā)明的蒸發(fā)器3的基本結(jié)構(gòu)是通用的管殼式結(jié)構(gòu)，包括外殼39，在其內(nèi)部有橫向的管束31，蒸汽進(jìn)入管束31一端的入口32，在管束31內(nèi)將熱量傳給其外面所通過的海水將其加熱蒸發(fā)，在管束31的另一端下邊有凝水出口33，在上邊有不凝氣出口34。在外殼39內(nèi)的上部有給水均布器35，外殼上端有海水入口36，下端有海水出口37，在外殼的上部側(cè)面有二次蒸汽出口38。
參見圖5，本發(fā)明的預(yù)熱器2也是管殼式結(jié)構(gòu)，在外殼22內(nèi)有橫向管束21，其兩端為蒸汽入口23和出口24，外殼22的上下端有海水進(jìn)口25和出口26。
本發(fā)明的工作過程如下1、海水給水過程原料海水經(jīng)海水給水泵7打入換熱器10將生產(chǎn)出的淡水和排放的濃水的熱量吸收預(yù)熱，再經(jīng)冷凝器11的預(yù)熱，其中一部分經(jīng)排放口15排放掉，另一部分達(dá)到設(shè)計(jì)溫度進(jìn)入最末效預(yù)熱器2。經(jīng)過進(jìn)一步預(yù)熱，一部分給入本效蒸發(fā)器3內(nèi)的溢流式毛細(xì)給水均布器35(見圖3)的儲水槽351，經(jīng)過溢流管352均勻分布到毛細(xì)纖維氈353中，經(jīng)過纖維氈353的毛細(xì)作用和水的表面張力、重力作用，更加均勻地分布到與之相按觸的每根管束31上，并在每根管束31外面形成向下流的液膜，被管束31內(nèi)的蒸汽加熱后蒸發(fā)成二次蒸汽。
另一部分被預(yù)熱的海水進(jìn)入前一效的預(yù)熱器2進(jìn)一步預(yù)熱，然后一部分進(jìn)入上一效蒸發(fā)器3蒸發(fā)。
2、蒸汽流通過程加熱蒸汽通過蒸汽引射器6將末效一部分低壓蒸汽(從末效的蒸發(fā)器3及兩個閃蒸器4和5中放出的蒸汽)抽出混合后，形成較高溫度加熱蒸汽進(jìn)入第1效，其中大部分加熱第1效蒸發(fā)器3的管束31外的海水，產(chǎn)生二次蒸汽，同時在管束31內(nèi)冷凝成淡水；小部分進(jìn)入本效預(yù)熱器2預(yù)熱本效海水給水，同時在預(yù)熱器2內(nèi)冷凝成淡水。兩部分淡水合并進(jìn)入本效淡水閃蒸器5，降壓閃蒸后的閃出蒸汽與蒸發(fā)器3產(chǎn)生的二次蒸汽合并進(jìn)入第二效作為第二效蒸發(fā)器3的加熱蒸汽，從第二效開始，由前一效高溫濃水進(jìn)入濃水閃蒸器6降壓閃蒸后的蒸汽也并入本效二次蒸汽和淡水閃蒸的蒸汽作為下一效的加熱蒸汽，以此類推直至第末效。末效的二次蒸汽一部分加入前述的循環(huán)，一部分進(jìn)入冷凝器11，凝成淡水后作為產(chǎn)品淡水由淡水泵9排出。
3、不凝氣抽除裝置1的工作過程為去除每一效蒸發(fā)器3和冷凝器11內(nèi)的不凝氣體以保證換熱系統(tǒng)維持每效穩(wěn)定的真空度壓力，將均壓器11串聯(lián)后與真空泵12相聯(lián)，每效的均壓器11的第二進(jìn)氣口C與本效蒸發(fā)器3的不凝氣出口連接，當(dāng)真空泵12工作后，本效的均壓器11的出氣口B真空度降至設(shè)計(jì)壓力，并將蒸發(fā)器3內(nèi)的不凝氣抽掉，并保持這一壓力。同時克服一個設(shè)定的流位差高度(調(diào)整溢流抽氣管112高度獲得)，通過前一級均壓器11將前一效蒸發(fā)器3的不凝氣抽除。這樣本效均壓器11的第二進(jìn)氣口C壓力比上一效均壓器的第二進(jìn)氣口C的壓力高出一個流位差壓力。相同原理，每相鄰后效的均壓器11的第二進(jìn)氣口C的壓力高出該效相同進(jìn)氣口C一個液位差壓力，這樣，從末效到第一效可形成設(shè)定的壓差梯度，以保證相對應(yīng)的每效蒸發(fā)器3的壓力恒定。
每一效均壓器11從相應(yīng)效蒸發(fā)器3帶出的極少部分水蒸汽將溶于該效均壓器11的水封中，并將多出的水溢出至下一級，經(jīng)真空泵12排出。
4、濃水流通過程每效蒸發(fā)后的濃水與本效閃蒸后的濃水進(jìn)入下一效濃水閃蒸器4，降壓閃蒸后的蒸汽，并入下一效作為下一效蒸發(fā)器3的加熱蒸汽，直至末效后經(jīng)換熱器10換熱，由濃水泵8排放。
5、淡水流通過程每效冷凝出的淡水與上效閃蒸后的淡水進(jìn)入本效淡水閃蒸器5，降壓閃蒸后的蒸汽，并入下一效作為下效蒸發(fā)器3的加熱蒸汽，直至末效后，經(jīng)過換熱器10換熱，與冷凝器11的凝出淡水作為產(chǎn)品淡水由淡水泵9排出。
本發(fā)明克服了原有多效蒸餾海水淡化方法和裝置的諸多缺陷，是新一代中大型、超大型多效蒸餾海水淡化的理想方式。
權(quán)利要求
1.一種多效蒸餾海水淡化方法，在每一效中包括海水預(yù)熱、蒸發(fā)、冷凝和不凝氣抽除步驟，其中蒸發(fā)步聚中包括給水均布步驟，其特征是還包括淡水閃蒸步驟，用于將每效的預(yù)熱冷凝步驟所產(chǎn)生的淡水進(jìn)行閃蒸，其閃蒸后的蒸汽作為下一效的蒸發(fā)熱源之一，閃蒸后的淡水送入下一效的閃蒸器進(jìn)行閃蒸；還包括濃海水的閃蒸步驟，用于將上一效蒸發(fā)步驟后排出的濃海水進(jìn)行閃蒸，以進(jìn)一步獲取蒸汽；所述的海水預(yù)熱步驟既預(yù)熱本效蒸發(fā)步驟所需的海水，也預(yù)熱前一效蒸發(fā)步驟所需海水；所述的不凝氣抽除步驟采取每相鄰效間等壓差抽除方法，即后一效的抽取的壓力較與其相鄰前效的抽取壓力高出一個等量差值。所述的給水均布步驟采用溢流毛細(xì)給水均布。
2.一種權(quán)利1所述的多效蒸餾海水淡化方法所使用的裝置，包括相互聯(lián)接的多效裝置、不凝氣抽取裝置、蒸汽引射器、海水給水泵、濃水泵、淡水泵、換熱器、冷凝器，其中所述的多效裝置中的每一效包括海水預(yù)熱器、蒸發(fā)器，該蒸發(fā)器和海水預(yù)熱器的蒸汽入口均與蒸汽引射器出口連接，蒸發(fā)器的二次蒸汽出口與下一效蒸汽入口連接，以此類推；末一效的蒸發(fā)器的二次蒸汽出口與冷凝器串聯(lián)后接淡水泵的入口，其冷凝淡水出口和濃水出口串聯(lián)換熱器后與所述的淡水泵入口及濃水泵的入口連接，海水給水泵的出口串聯(lián)換熱器和冷凝器后與末效的海水預(yù)熱器的海水入口連接；不凝氣抽除裝置與各效的不凝氣出口連接；在所述的蒸發(fā)器海水入口內(nèi)設(shè)置有給水均布器，其特征在于還包括淡水閃蒸器和濃水閃蒸器；所述的取后一效裝置中的海水預(yù)熱器的海水出口一路連接該效的蒸發(fā)器的海水入口，另一路與上一效的海水預(yù)熱器的海水入口連接，以此類推；所述每一效的預(yù)熱器和蒸發(fā)器的冷凝水出口與所述的淡水閃蒸器入口連接，其淡水出口與下一效的淡水閃蒸器入口連接，其閃蒸汽出口與下一效的蒸發(fā)器的蒸汽入口連接；第一效的濃水出口與下一效的濃水閃蒸器的入口連接，其濃水出口與其后一效的濃水閃蒸器的入口連接，其閃蒸汽出口與其后一效的蒸發(fā)器的蒸汽入口連接，以此類推；所述的不凝氣抽除裝置為液位壓差式，由每效一個的均壓器串聯(lián)后與真空泵連接組成，該均壓器包括外殼、溢流抽氣管，在外殼下部有第一進(jìn)氣口和出氣口，在頂端有第二進(jìn)氣口，溢流抽氣管豎向置于外殼內(nèi)，其下端與所述出氣口連接，在該溢流抽氣管外充滿水，每效的均壓器出氣口與下一效的第一進(jìn)氣口連接，其第二進(jìn)氣口與該效的蒸發(fā)器的不凝氣出口連接；第一效的均壓器第一進(jìn)氣口封閉，末效之后再串聯(lián)一個均壓器，該均壓器的出氣口與真空泵入口連接，其第二進(jìn)氣口與所述冷凝器的不凝氣出口連接。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的多效蒸餾海水淡化裝置，其特征在于所述的蒸發(fā)器內(nèi)的給水均布器為溢流式毛細(xì)給水均布器，包括儲水槽、溢流管、毛細(xì)纖維氈，溢流管垂直均布于儲水槽內(nèi)，其下端與儲水槽底部連通，在儲水槽底面連接毛細(xì)纖維氈，其下面與蒸發(fā)器最上面的換熱管接觸。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種多效蒸餾海水淡化方法和裝置，主要包括由液位壓差抽氣、海水預(yù)熱、蒸發(fā)和冷凝、淡水閃蒸、濃水閃蒸等步驟及相應(yīng)的裝置，還包括冷凝器、換熱器、蒸汽引射器及系統(tǒng)管路和各泵組成。以加熱蒸汽為熱源，對海水進(jìn)行淡化，生產(chǎn)出淡水，其優(yōu)點(diǎn)是裝置運(yùn)行穩(wěn)定，運(yùn)行消耗電功率(泵耗電)低，傳熱效率高，蒸發(fā)器給水均勻通暢，是中、大型和特大型海水淡化的理想方法和裝置。
文檔編號C02F1/04GK1397500SQ0212602
公開日2003年2月19日 申請日期2002年8月9日 優(yōu)先權(quán)日2002年8月9日
發(fā)明者周堃 申請人:周堃