專利名稱：一種空氣介質(zhì)的常壓多效蒸發(fā)冷凝海水淡化裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種海水淡化裝置，特別涉及一種多效加濕除濕的蒸發(fā)冷凝海水淡化
直O(jiān)
背景技術(shù)：
目前，工業(yè)化應(yīng)用的熱法海水淡化技術(shù)主要為低溫多效蒸餾和多級(jí)閃蒸海水淡化 技術(shù)，由于需要海水在較低溫度下蒸發(fā)冷凝獲得淡水，這些技術(shù)均需要保持在低溫低壓條 件下運(yùn)行，系統(tǒng)運(yùn)行真空度保持、淡水、濃鹽水強(qiáng)制排放需要較大電力消耗。同時(shí)，由于系統(tǒng) 需要在負(fù)壓條件下運(yùn)行，使得系統(tǒng)對(duì)設(shè)備密封性要求很高，加工和維護(hù)成本增加、故障排除 和檢查難度較大、污垢清理難度很大，綜合運(yùn)行和維護(hù)技術(shù)要求較高。從熱性能角度，該類 技術(shù)在小容量機(jī)組條件下，運(yùn)行費(fèi)用更高，經(jīng)濟(jì)性較差?，F(xiàn)行的常壓運(yùn)行系統(tǒng)，多為直接式 的太陽能蒸餾，或?yàn)榛谥苯咏徊娼佑|的加濕-除濕海水淡化技術(shù)，系統(tǒng)能量回收和重復(fù) 利用困難，系統(tǒng)效率較低，大型化、工業(yè)化推廣利用較難。在德國專利DE19620214(A1)提出 了一種基于多效加熱熱濕原理的太陽能海水淡化方法，系統(tǒng)以太陽能為熱源，以空氣為介 質(zhì)進(jìn)行多效的加熱加濕，系統(tǒng)空氣加濕后在未經(jīng)冷凝的情況下再次加熱，并通過多次加熱 加濕，最后統(tǒng)一冷凝，系統(tǒng)阻力較大，風(fēng)機(jī)耗電較多，同時(shí)，系統(tǒng)能量回收困難，熱效率較低。 專利W02007128062(A1)提出了一個(gè)基于非空氣為載濕介質(zhì)的加濕除濕海水淡化方法，采 用蜂窩降膜蒸發(fā)方法與間壁換熱的冷凝方法，由于采用非空氣載熱載濕介質(zhì)，系統(tǒng)必須對(duì) 氣體采用封閉循環(huán)，系統(tǒng)封閉維護(hù)困難，同時(shí)非空氣系統(tǒng)造成成本增加，系統(tǒng)的單效循環(huán)也 使得系統(tǒng)熱性能較低。中國專利CN1597540A設(shè)計(jì)一種利用利用空氣飽和濕度差的海水淡 化方法，采用從熱海水箱底部鼓入空氣，并在上升過程中實(shí)現(xiàn)加濕加熱，并進(jìn)入冷凝器內(nèi)進(jìn) 行降溫冷凝獲得淡水，系統(tǒng)雖然結(jié)構(gòu)簡單，但是系統(tǒng)單效運(yùn)行，能量回收困難，熱性能與經(jīng) 濟(jì)性較差，大容量發(fā)展困難。中國專利200720075022設(shè)計(jì)了 一種獨(dú)立蒸發(fā)腔板式海水淡化 裝置，是一種基于負(fù)壓蒸發(fā)冷凝的單效海水淡化裝置，采用了板式換熱器作為換熱元件，并 在板式加熱板組內(nèi)進(jìn)行海水加熱，在獨(dú)立的蒸發(fā)罐內(nèi)進(jìn)行閃蒸，同時(shí)采用射流器進(jìn)行真空 維持與不凝氣體與濃海水排放，與工業(yè)化應(yīng)用的低溫多效及多級(jí)閃蒸存在同樣的運(yùn)行維護(hù) 困難、真空及其排放系統(tǒng)耗能較大等問題。中國專利ZL01278782. 5涉及一種基于蒸發(fā)冷凝 方法與螺旋板式換熱件的小型海水淡化裝置，同樣存在真空保持與濃海水排放泵造成的電 耗問題，同時(shí)系統(tǒng)單效運(yùn)行性能比較小。中國專利200720144164涉及一種帶有蒸汽供熱單 元的板式海水淡化造水機(jī)，同樣存在真空保持與排放系統(tǒng)耗能較高的問題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)中基于低溫多效蒸發(fā)與閃蒸系統(tǒng)負(fù)壓操作所必 須的真空保持、不凝氣體、濃海水排放所帶來的電耗較大，及其系統(tǒng)保溫與運(yùn)行維護(hù)困難、 容量適應(yīng)性不強(qiáng)等問題，以及現(xiàn)有加濕除濕海水淡化技術(shù)能量回收困難和系統(tǒng)性能較低的 缺點(diǎn)，提供一種以空氣為介質(zhì)的常壓多效蒸發(fā)冷凝海水淡化裝置。
本發(fā)明采用基于空氣循環(huán)的多效加濕_除濕海水淡化設(shè)備，可以采用常規(guī)化石能 源作為熱源，亦可以采用太陽能、地?zé)帷⒐I(yè)廢熱等作為熱源，在低溫環(huán)境下運(yùn)行。以空氣作 為介質(zhì)，通過海水在空氣中的蒸發(fā)和冷凝實(shí)現(xiàn)海水淡化。本發(fā)明是通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的。本發(fā)明主要包括中低溫?zé)嵩础⒌谝患?jí)加熱蒸發(fā)器、蒸發(fā)冷凝器、末級(jí)冷凝器，以及 海水噴淋器、風(fēng)機(jī)、泵、水管、風(fēng)管等輔助部件。本發(fā)明涉及的第一級(jí)加熱蒸發(fā)器、蒸發(fā)冷凝器和末級(jí)冷凝器均為基于板式換熱器 原理和結(jié)構(gòu)的換熱器。本發(fā)明的第一級(jí)加熱蒸發(fā)器功能為實(shí)現(xiàn)中低溫?zé)嵩戳黧w與加濕海水和循環(huán)空氣 之間換熱，為海水淡化的第一效蒸發(fā)提供能量，并實(shí)現(xiàn)噴淋海水的加熱和第一效循環(huán)空氣 的加熱加濕。第一級(jí)加熱蒸發(fā)器的數(shù)量為一個(gè)。第一級(jí)加熱蒸發(fā)器基本結(jié)構(gòu)與板式換熱器 相同，由多塊換熱板從左到右依次排列組合構(gòu)成。換熱板由高效傳熱的金屬板或塑料板等 板材加工而成。相鄰換熱板之間留有縫隙，形成換熱流體的流動(dòng)通道。第一級(jí)加熱蒸發(fā)器 包含中低溫?zé)嵩戳黧w通道和噴淋海水與循環(huán)空氣通道兩種流體通道，兩種流體通道從左到 右依次間隔交替緊密排列，通道數(shù)量根據(jù)海水淡化容量和設(shè)計(jì)的需求確定，第一級(jí)加熱蒸 發(fā)器流體通道數(shù)量至少2個(gè)。本發(fā)明的蒸發(fā)冷凝器功能為對(duì)上一效熱濕空氣進(jìn)行冷凝減濕獲得淡水，并由下 一效噴淋海水和循環(huán)空氣對(duì)上一效熱濕空氣的冷凝熱量進(jìn)行回收，同時(shí)實(shí)現(xiàn)下一效循環(huán)空 氣的加熱加濕。蒸發(fā)冷凝器的數(shù)量根據(jù)海水淡化設(shè)計(jì)效數(shù)確定，數(shù)量計(jì)算方法為海水淡化 設(shè)計(jì)效數(shù)減1。蒸發(fā)冷凝器基本結(jié)構(gòu)與板式換熱器結(jié)構(gòu)相同，由多塊換熱板從左到右依次排 列組合構(gòu)成。換熱板由高效傳熱的金屬板或塑料板等板材加工而成。相鄰換熱板之間留有 縫隙，形成換熱流體的流動(dòng)通道。蒸發(fā)冷凝器包含上一效熱濕空氣冷凝通道和下一效噴淋 海水和循環(huán)空氣通道兩種流體通道，兩種流體通道從左到右依次間隔交替緊密排列，通道 數(shù)量根據(jù)海水淡化容量和設(shè)計(jì)的需求確定，每一塊蒸發(fā)冷凝器流體通道總數(shù)量至少2個(gè)。本發(fā)明的末級(jí)冷凝器功能為采用大流量的低溫海水對(duì)最后一效的熱濕空氣進(jìn)行 最大限度的降溫冷凝獲得淡水。末級(jí)冷凝器數(shù)量為一個(gè)。末級(jí)冷凝器的基本結(jié)構(gòu)與板式換 熱器結(jié)構(gòu)相同，由多塊換熱板從排列組合構(gòu)成，換熱板由高效傳熱的金屬板或塑料板等板 材加工而成。相鄰換熱板之間留有縫隙，形成換熱流體的流動(dòng)通道。末級(jí)冷凝器包含冷卻 海水通道和最后一效熱濕空氣循環(huán)通道兩種流體通道，兩種流體通道從左到右依次間隔交 替緊密排列，通道數(shù)量根據(jù)海水淡化容量和設(shè)計(jì)的需求而定，至少2個(gè)。一個(gè)第一級(jí)加熱蒸發(fā)器、多個(gè)蒸發(fā)冷凝器和一個(gè)末級(jí)冷凝器共同構(gòu)成本發(fā)明海水 淡化裝置的淡化本體。所述的海水淡化本體中，一個(gè)第一級(jí)加熱蒸發(fā)器、多個(gè)蒸發(fā)冷凝器和一個(gè)末級(jí)冷 凝器依次緊密安裝，多個(gè)蒸發(fā)冷凝器依次從左到右排列，緊密安裝，其安裝順序?yàn)榈谝患?jí) 加熱蒸發(fā)器、第一級(jí)蒸發(fā)冷凝器、第二級(jí)蒸發(fā)冷凝器，……，第η級(jí)蒸發(fā)冷凝器、末級(jí)冷凝器。本發(fā)明的中低溫?zé)嵩纯梢砸暈榈倔w的外部元件。中低溫?zé)嵩磁c第一級(jí)加熱蒸 發(fā)器相連接。中低溫?zé)嵩锤鶕?jù)位置與空間關(guān)系與淡化本體就近組合，兩者之間無特殊的位 置關(guān)系需求。本發(fā)明實(shí)現(xiàn)海水淡化的熱力學(xué)過程和流體流動(dòng)循環(huán)過程如下
中低溫?zé)嵩醇訜岬臒嵩戳黧w通過安裝在中低溫?zé)嵩磁c第一級(jí)加熱蒸發(fā)器之間的 熱源流體管道上的熱源水泵，從第一級(jí)加熱蒸發(fā)器的上部進(jìn)入第一級(jí)加熱蒸發(fā)器的中低溫 熱源流體通道，通過第一級(jí)加熱蒸發(fā)器的換熱板，將熱量傳遞給第一級(jí)加熱蒸發(fā)器的噴淋 海水與循環(huán)空氣通道中的噴淋海水和循環(huán)空氣，釋放熱量并降溫后的熱源流體從第一級(jí)加 熱蒸發(fā)器的中低溫?zé)嵩戳黧w通道下部流出，并返回中低溫?zé)嵩催M(jìn)行加熱升溫，重新經(jīng)由熱 源水泵進(jìn)入第一級(jí)加熱蒸發(fā)器，形成完整的熱源流體熱力學(xué)過程和流動(dòng)過程。熱源流體在 第一級(jí)加熱蒸發(fā)器中釋放的能量加熱噴淋海水和循環(huán)空氣，使噴淋海水蒸發(fā)，并實(shí)現(xiàn)對(duì)循 環(huán)空氣的加熱與加濕。海水淡化本體最左端為與中低溫?zé)嵩聪噙B接的第一級(jí)加熱蒸發(fā)器，第一級(jí)加熱蒸 發(fā)器為海水淡化本體的最高溫度端。經(jīng)過噴淋海水預(yù)熱器的噴淋海水通過置于第一級(jí)加熱 蒸發(fā)器噴淋海水與循環(huán)空氣通道上端的海水噴淋器，將海水噴淋進(jìn)入第一級(jí)加熱蒸發(fā)器噴 淋海水與循環(huán)空氣通道，并與逆流而上的循環(huán)空氣進(jìn)行熱濕交換，經(jīng)過噴淋加熱蒸發(fā)后剩 余的海水經(jīng)由第一級(jí)加熱蒸發(fā)器下部的管道引入與第一級(jí)加熱蒸發(fā)器緊密相連的第一級(jí) 蒸發(fā)冷凝器上部，通過置于蒸發(fā)冷凝器海水噴淋與循環(huán)空氣通道上部的海水噴淋器將剩余 海水噴淋進(jìn)去蒸發(fā)冷凝器海水噴淋與循環(huán)空氣通道，吸收第一級(jí)加熱蒸發(fā)器熱濕空氣的冷 凝熱，并對(duì)蒸發(fā)冷凝器海水噴淋與循環(huán)空氣通道內(nèi)的空氣進(jìn)行加熱加濕，此第一級(jí)蒸發(fā)冷 凝器海水噴淋與循環(huán)空氣通道底部剩余的海水，經(jīng)過置于第一級(jí)蒸發(fā)冷凝器下部的管道， 進(jìn)入與第一級(jí)蒸發(fā)冷凝器緊密相連的相同原理和結(jié)構(gòu)的第二級(jí)蒸發(fā)冷凝器上部，并通過海 水噴淋器進(jìn)入海水噴淋與加濕空氣循環(huán)通道，回收上一級(jí)蒸發(fā)冷凝器內(nèi)形成熱濕空氣的冷 凝潛熱，并對(duì)本塊蒸發(fā)冷凝器內(nèi)噴淋海水與循環(huán)空氣通道內(nèi)的循環(huán)空氣進(jìn)行加熱加濕。這 種結(jié)構(gòu)和原理的蒸發(fā)冷凝器根據(jù)海水淡化容量和海水淡化裝置設(shè)計(jì)要求可以包括多個(gè)，多 個(gè)蒸發(fā)冷凝器從左到右緊密排列，并以上述的蒸發(fā)冷凝原理實(shí)現(xiàn)多效海水淡化。根據(jù)海水 淡化裝置設(shè)計(jì)效數(shù)以上述方式逐級(jí)串聯(lián)，并經(jīng)過最后一效蒸發(fā)后，通過置于末級(jí)冷凝器左 側(cè)的最后一級(jí)蒸發(fā)冷凝器底部的濃海水排放管道統(tǒng)一排放。第一級(jí)加熱蒸發(fā)器內(nèi)形成的熱濕空氣，從第一級(jí)加熱蒸發(fā)器上部的管道從上部進(jìn) 入第一級(jí)加熱蒸發(fā)器緊密相連的第一級(jí)蒸發(fā)冷凝器，并在第一級(jí)蒸發(fā)冷凝器的熱濕空氣冷 凝通道內(nèi)冷凝，獲得淡水，同時(shí)，冷凝后的空氣從第一級(jí)蒸發(fā)冷凝器的底部，經(jīng)由安裝在第 一級(jí)蒸發(fā)冷凝器和第一級(jí)加熱蒸發(fā)器底部之間的循環(huán)風(fēng)機(jī)誘導(dǎo)，返回第一級(jí)加熱蒸發(fā)器， 完成一個(gè)封閉的空氣加濕-除濕的熱力學(xué)循環(huán)過程，這一個(gè)過程為本海水淡化裝置的“第 一效”。與第一效熱力學(xué)循環(huán)相同的原理，在第一級(jí)蒸發(fā)冷凝器內(nèi)，由于吸收了第一效熱力 學(xué)過程熱濕空氣冷凝熱量而實(shí)現(xiàn)加熱加濕的熱濕空氣，從第一級(jí)蒸發(fā)冷凝器的上部的管道 從上部進(jìn)入第一塊蒸發(fā)冷凝器緊密相連的第二級(jí)蒸發(fā)冷凝器，并在第二級(jí)蒸發(fā)冷凝器的熱 濕空氣冷凝通道內(nèi)冷凝，獲得淡水，同時(shí)，冷凝后的空氣從第二級(jí)蒸發(fā)冷凝器的底部，經(jīng)由 安裝在第一級(jí)蒸發(fā)冷凝器和第二級(jí)蒸發(fā)冷凝器底部之間的循環(huán)風(fēng)機(jī)誘導(dǎo)，返回第一級(jí)蒸發(fā) 冷凝器，完成一個(gè)封閉的空氣加濕-除濕的熱力學(xué)循環(huán)過程，這一個(gè)過程為本海水淡化裝 置的“第二效”，并依此類推，實(shí)現(xiàn)多效蒸發(fā)冷凝海水淡化過程。本海水淡化裝置最后一級(jí)蒸 發(fā)冷凝器內(nèi)形成的熱濕空氣，從最后一級(jí)蒸發(fā)冷凝器上部的管道從上部進(jìn)入與最后一級(jí)蒸 發(fā)冷凝器緊密相連的末級(jí)冷凝器，并在末級(jí)冷凝器內(nèi)冷凝獲得淡水，同時(shí)，冷凝后的空氣從 末級(jí)冷凝器的底部，經(jīng)由安裝在最后一級(jí)蒸發(fā)冷凝器和末級(jí)冷凝器底部之間的循環(huán)風(fēng)機(jī)誘導(dǎo)，返回最后一級(jí)蒸發(fā)冷凝器，完成一個(gè)封閉的空氣加濕-除濕的熱力學(xué)循環(huán)過程，這一個(gè) 過程為本海水淡化裝置的最后一效，即多效海水淡化中常表述的“末效”。在每一效蒸發(fā)冷凝循環(huán)內(nèi)部，空氣從蒸發(fā)冷凝器底部進(jìn)入蒸發(fā)冷凝器的噴淋海水 與循環(huán)空氣通道，在該通道內(nèi)與噴淋海水進(jìn)行逆流方式的熱濕交換，在蒸發(fā)冷凝器上部經(jīng) 由兩級(jí)蒸發(fā)冷凝器之間的空氣循環(huán)管路進(jìn)入與本級(jí)蒸發(fā)冷凝器相同的蒸發(fā)冷凝器熱濕空 氣冷凝通道，進(jìn)行降溫除濕獲得淡水。降溫除濕后的空氣在經(jīng)由安裝在蒸發(fā)冷凝器底部安 裝的風(fēng)機(jī)，引導(dǎo)返回與本級(jí)蒸發(fā)冷凝器緊密相連的前一級(jí)蒸發(fā)冷凝器的噴淋海水與循環(huán)空 氣通道，形成一效內(nèi)完整的空氣循環(huán)，各效之間空氣在各效內(nèi)形成獨(dú)立封閉循環(huán)。各效內(nèi)濕 空氣冷凝所獲得的淡水，由安裝在淡化本體底部的淡水收集管道排出并統(tǒng)一收集。在淡化本體最末端為與最后一級(jí)蒸發(fā)冷凝器右側(cè)緊密相連的末級(jí)冷凝器。末級(jí)冷 凝器為海水淡化本體的最低溫端。末級(jí)冷卻海水經(jīng)由安裝于冷卻海水進(jìn)水管道的冷卻海水 泵從末級(jí)冷凝器底端管路進(jìn)入末級(jí)冷凝器，并采用大流量的冷卻海水對(duì)最后一效的濕熱空 氣進(jìn)行冷卻，大部分冷卻海水經(jīng)由末級(jí)冷凝器上部冷卻海水排放管路排放，部分冷卻海水 在末級(jí)冷凝器上部出口經(jīng)由淡化海水循環(huán)泵打入噴淋海水預(yù)熱器進(jìn)行預(yù)熱，淡化海水循環(huán) 泵與噴淋海水預(yù)熱器放置于淡化本體換熱器板組上端，或根據(jù)空間就近布局。本發(fā)明以空氣作為載濕介質(zhì)，在常壓條件下實(shí)現(xiàn)多效蒸發(fā)冷凝，提高系統(tǒng)性能比， 減少電能消耗。采用基于蒸發(fā)冷卻的熱法海水淡化技術(shù)，充分保證了淡水水質(zhì)。本發(fā)明裝置結(jié)構(gòu)緊湊、蒸發(fā)冷凝換熱面積大、單位容量淡化器重量較輕，傳熱效率 高、能耗較低、容量適應(yīng)性很強(qiáng)、易于操作和維護(hù)。本發(fā)明涉及的第一級(jí)蒸發(fā)冷凝器、蒸發(fā)冷凝器、末級(jí)冷凝器，均包含了兩種通道， 由于每種通道的流體狀態(tài)、流體流量和流道功能不同，可以根據(jù)提高傳熱特性與實(shí)現(xiàn)通道 功能的需求，采用不同換熱板間距，形成不同的流體通道尺寸，以強(qiáng)化換熱和實(shí)現(xiàn)復(fù)雜的換 熱、噴淋海水成膜、蒸發(fā)工藝。本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于1、能耗較低常壓操作，不需要強(qiáng)制的真空度保持和液體、不凝氣體排放，電耗較 小，操作方便；2、性能比高系統(tǒng)基于空氣循環(huán)的多效加濕_除濕原理，有效的實(shí)現(xiàn)了能量回收 和重復(fù)利用，系統(tǒng)性能比較高；3、換熱系數(shù)高由于板換的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，系統(tǒng)在海水速度很低的情況下，即進(jìn)入湍流 狀態(tài)，傳熱傳質(zhì)效率較高；4、火用效率高以空氣為載濕介質(zhì)的多效加濕-除濕海水淡化器，維持了每效內(nèi) 空氣在較小溫差下循環(huán)運(yùn)行，系統(tǒng)熱力學(xué)火用效率較高；5、循環(huán)能耗低系統(tǒng)每效蒸發(fā)器與冷凝器之間的溫差可以形成效內(nèi)空氣的自然循 環(huán)，僅需要很小功率的風(fēng)機(jī)，即可實(shí)現(xiàn)效內(nèi)空氣循環(huán)，空氣循環(huán)能耗較低；6、維護(hù)方便系統(tǒng)繼承了板式換熱器結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，可以自由拆卸，裝配、維修、系統(tǒng)污 垢處理方便；7、容量適應(yīng)性強(qiáng)可以通過增加或減小換熱板數(shù)量，調(diào)整系統(tǒng)容量，系統(tǒng)容量適應(yīng) 性較強(qiáng)；8、成本較低系統(tǒng)換熱系數(shù)較高、結(jié)構(gòu)緊湊，重量較輕，單位容量淡化機(jī)耗材較少，成本較低；9、啟動(dòng)快系統(tǒng)熱容較小，系統(tǒng)啟動(dòng)速度快，啟動(dòng)與停車能量損耗較少；10、無需保溫系統(tǒng)結(jié)構(gòu)緊湊，比表面積較小，基本不需要進(jìn)行外表面保溫，成本較 低。本發(fā)明適用于各種容量級(jí)別的淡水制取，也可用于化工、醫(yī)藥等行業(yè)的溶液濃縮 等熱工過程。


圖1是本發(fā)明海水淡化裝置結(jié)構(gòu)示意圖，圖中1熱源水泵、2海水噴淋器、3、循環(huán) 空氣、4-1、4-2、……、4-n蒸發(fā)冷凝器、5噴淋海水預(yù)熱器、6淡化海水循環(huán)泵、7冷卻海水排 放管道、8末級(jí)冷凝器、9冷卻海水泵、10淡水收集管道、11濃海水排放管道、12循環(huán)風(fēng)機(jī)、13 中低溫?zé)嵩础?4第一級(jí)加熱蒸發(fā)器；圖2是第一級(jí)加熱蒸發(fā)器結(jié)構(gòu)示意圖，圖中15第一級(jí)加熱蒸發(fā)器中的低溫?zé)嵩?流體通道、16第一級(jí)加熱蒸發(fā)器中的噴淋海水與循環(huán)空氣通道、17第一級(jí)加熱蒸發(fā)器的換 熱板；圖3是蒸發(fā)冷凝器結(jié)構(gòu)示意圖，圖中18蒸發(fā)冷凝器熱濕空氣冷凝通道、19噴淋海 水和循環(huán)空氣通道、20蒸發(fā)冷凝器的換熱板；圖4是末級(jí)冷凝器結(jié)構(gòu)示意圖，圖中21末級(jí)冷凝器冷卻海水通道、22末級(jí)冷凝器 熱濕空氣循環(huán)通道、23末級(jí)冷凝器的換熱板。
具體實(shí)施例方式以下結(jié)合附圖和具體實(shí)施方式
進(jìn)一步說明本發(fā)明。如圖1所示，本發(fā)明主要包括中低溫?zé)嵩?3、第一級(jí)加熱蒸發(fā)器14、蒸發(fā)冷凝器4、 海水噴淋器2、循環(huán)風(fēng)機(jī)3、熱源水泵1、冷卻海水泵9、淡水收集管道10、濃海水排放管道11 末級(jí)冷凝器8等。中低溫?zé)嵩?3可以視為海水淡化系統(tǒng)中以換熱器板組組成的淡化本體 的外部元件。中低溫?zé)嵩?3根據(jù)位置與空間關(guān)系與淡化本體就近組合，無特殊的位置關(guān)系 需求。淡化本體由一個(gè)第一級(jí)加熱蒸發(fā)器14、蒸發(fā)冷凝器4和一個(gè)末級(jí)冷凝器8構(gòu)成，蒸發(fā) 冷凝器4可以為多個(gè)蒸發(fā)冷凝器4-1、4-2、……、4-n。第一級(jí)加熱蒸發(fā)器14、蒸發(fā)冷凝器 4、末級(jí)冷凝器8均由多塊換熱板從左到右依次排列組合構(gòu)成，相鄰換熱板之間留有縫隙， 形成換熱流體的流動(dòng)通道。由一個(gè)第一級(jí)加熱蒸發(fā)器14、多個(gè)蒸發(fā)冷凝器4-1、4-2、……、 4-n和一個(gè)末級(jí)冷凝8構(gòu)成的淡化本體中，一個(gè)第一級(jí)加熱蒸發(fā)器14、蒸發(fā)冷凝器4和一個(gè) 末級(jí)冷凝8依次緊密裝配的原則安裝。蒸發(fā)冷凝器4由多個(gè)蒸發(fā)冷凝器4-1、4-2、……、 4-n從左到右串行連接組成。淡化本體的最左端為與中低溫?zé)嵩?3相連接的第一級(jí)加熱 蒸發(fā)器14，第一級(jí)加熱蒸發(fā)器14為淡化本體的最高溫度端，緊鄰第一級(jí)加熱蒸發(fā)器14的 是第一級(jí)蒸發(fā)冷凝器4-1，第一級(jí)蒸發(fā)冷凝器4-1作為與第一級(jí)加熱蒸發(fā)器14配套的冷凝 換熱部件，作為第一級(jí)加熱蒸發(fā)器所產(chǎn)生熱濕空氣的冷凝器，形成完整的第一效蒸發(fā)冷凝 循環(huán)過程。同時(shí)，經(jīng)過第一級(jí)加熱蒸發(fā)器14加熱蒸發(fā)后的剩余海水進(jìn)入第一級(jí)蒸發(fā)冷凝 器4-1的噴淋海水與循環(huán)空氣通道，回收第一效熱濕空氣的冷凝熱，并在第一級(jí)蒸發(fā)冷凝 器4-1的噴淋海水與循環(huán)空氣通道內(nèi)與逆流而上的空氣進(jìn)行熱濕交換，對(duì)逆流空氣進(jìn)行加熱加濕，作為第二效的蒸發(fā)加濕器。與第一級(jí)蒸發(fā)冷凝器4-1緊連的是第二級(jí)蒸發(fā)冷凝器 4-2，蒸發(fā)冷凝器4-2的結(jié)構(gòu)和工作原理與蒸發(fā)冷凝器4-1相同，作為第二效蒸發(fā)加濕后空 氣的冷凝器，也作為第三效的蒸發(fā)器，其余各級(jí)蒸發(fā)冷凝器4-3，……4-n的功效以此類推。 蒸發(fā)冷凝器4的數(shù)量根據(jù)海水淡化裝置設(shè)計(jì)效數(shù)來確定。在淡化本體最末端為末級(jí)冷凝器 8，末級(jí)冷凝器8為海水淡化本體的最低溫端。熱源水泵1安裝于第一級(jí)加熱蒸發(fā)器14與中低溫?zé)嵩?3的連接管路中間，以實(shí) 現(xiàn)加熱流體在熱源與負(fù)載之間強(qiáng)制循環(huán)。熱源水泵1的相對(duì)位置根據(jù)管路位置與空間決 定。末級(jí)冷卻海水經(jīng)由安裝于冷卻海水進(jìn)口管道中間的冷卻海水泵9從末級(jí)冷凝器8底部 管道進(jìn)入末級(jí)冷凝器8，對(duì)最后一級(jí)蒸發(fā)冷凝器4-n內(nèi)形成的濕熱空氣進(jìn)行冷卻。大部分冷 卻海水由經(jīng)由末級(jí)冷凝器8上部冷卻海水排放管道7排放，部分冷卻海水在末級(jí)冷凝器8 的上部出口經(jīng)由安裝于冷卻海水排放管道7與噴淋海水預(yù)熱器5之間的淡化海水循環(huán)泵6 打入噴淋海水預(yù)熱器5預(yù)熱，淡化海水循環(huán)泵6與噴淋海水預(yù)熱器5放置于由第一級(jí)加熱 蒸發(fā)器14、蒸發(fā)冷凝器4和末級(jí)冷凝器8組成的淡化本體上端，或根據(jù)空間就近布局。經(jīng) 過噴淋海水預(yù)熱器5的噴淋海水通過置于第一級(jí)加熱蒸發(fā)器14上端的海水噴淋器2進(jìn)入 加熱蒸發(fā)器的加濕蒸發(fā)通道，并與逆流而上的空氣進(jìn)行熱濕交換，經(jīng)過噴淋加熱蒸發(fā)后剩 余的海水經(jīng)由第一級(jí)加熱蒸發(fā)器14下部統(tǒng)一管道從第一級(jí)蒸發(fā)冷凝器4-1上部，通過與海 水噴淋器2結(jié)構(gòu)和功能相同的海水噴淋器進(jìn)入第二級(jí)蒸發(fā)冷凝器4-2，對(duì)上一效熱濕空氣 的冷凝熱回收，并進(jìn)一步蒸發(fā)，所有的蒸發(fā)冷凝器4根據(jù)海水淡化裝置設(shè)計(jì)效數(shù)，按以上述 方式逐級(jí)串聯(lián)，并經(jīng)過最后一效蒸發(fā)后，通過置于最后一級(jí)蒸發(fā)冷凝器4-n下部的濃海水 排放管道11統(tǒng)一排放。在每一效蒸發(fā)冷凝循環(huán)內(nèi)部，空氣從蒸發(fā)冷凝器底部進(jìn)入蒸發(fā)冷凝 器的噴淋海水與循環(huán)空氣通道，在該通道內(nèi)與噴淋海水進(jìn)行逆流方式的熱濕交換，由該級(jí) 蒸發(fā)冷凝器的上端，經(jīng)由統(tǒng)一風(fēng)管從該級(jí)蒸發(fā)冷凝器的上部進(jìn)入下一級(jí)蒸發(fā)冷凝器，進(jìn)行 降溫除濕獲得淡水，降溫除濕后的空氣在蒸發(fā)冷凝器底部經(jīng)由安裝在蒸發(fā)冷凝器底部的風(fēng) 機(jī)12，引導(dǎo)空氣循環(huán)返回上一級(jí)蒸發(fā)冷凝器的噴淋海水與循環(huán)空氣通道，形成一效內(nèi)完整 的空氣循環(huán)，各效之間空氣在各效內(nèi)形成獨(dú)立封閉循環(huán)。各效濕空氣冷凝所獲得的淡水，由 安裝在淡化本體底部的淡水收集管道10排出并統(tǒng)一收集。圖2所示為本發(fā)明第一級(jí)加熱蒸發(fā)器14的結(jié)構(gòu)示意圖。第一級(jí)加熱蒸發(fā)器14基 本結(jié)構(gòu)與板式換熱器相同，由多塊換熱板17從左到右依次排列組合構(gòu)成。相鄰換熱板之 間留有縫隙，形成換熱流體的流動(dòng)通道，第一級(jí)加熱蒸發(fā)器包含中低溫?zé)嵩戳黧w通道15-1、 15-2,15-3,以及噴淋海水與循環(huán)空氣通道16-1、16-2，兩種流體通道從左到右依次間隔交 替緊密排列，通道數(shù)量根據(jù)海水淡化容量和設(shè)計(jì)的需求，第一級(jí)加熱蒸發(fā)器流體通道數(shù)量 至少兩個(gè)。圖3所示為本發(fā)明蒸發(fā)冷凝器4結(jié)構(gòu)示意圖。蒸發(fā)冷凝器4的基本結(jié)構(gòu)與板式換 熱器結(jié)構(gòu)相同，由多塊換熱板20從左到右依次排列組合構(gòu)成。相鄰換熱板之間留有縫隙， 形成換熱流體的流動(dòng)通道。蒸發(fā)冷凝器包含上一效熱濕空氣冷凝通道18-1、18-2、18-3，以 及下一效噴淋海水和循環(huán)空氣通道19-1、19-2兩種流體通道，兩種流體通道從左到右依次 間隔交替緊密排列，通道數(shù)量根據(jù)海水淡化容量和設(shè)計(jì)的需求，每一塊蒸發(fā)冷凝器流體通 道總數(shù)量至少兩個(gè)。圖4所示為本發(fā)明末級(jí)冷凝器8的結(jié)構(gòu)示意圖。末級(jí)冷凝器8的基本結(jié)構(gòu)與板式換熱器結(jié)構(gòu)相同，由多塊換熱板23從左至右依次排列組合構(gòu)成。相鄰換熱板之間留有縫 隙，形成換熱流體的流動(dòng)通道。末級(jí)冷凝器8包含冷卻海水通道22-2、22_1，以及最后一效 熱濕空氣循環(huán)通道21-1、21-2、21-3兩種流體通道，兩種流體通道從左到右依次間隔交替 緊密排列，通道數(shù)量根據(jù)海水淡化容量和設(shè)計(jì)的需求而定，至少兩個(gè)。
權(quán)利要求
一種以空氣為介質(zhì)的常壓多效蒸發(fā)冷凝海水淡化裝置，其特征在于，所述的海水淡化裝置包括中低溫?zé)嵩?13)、第一級(jí)加熱蒸發(fā)器(14)、蒸發(fā)冷凝器(4)和末級(jí)冷凝器(8)；第一級(jí)加熱蒸發(fā)器(14)、蒸發(fā)冷凝器(4)和末級(jí)冷凝器(8)組成淡化本體；所述的談話本體中，第一級(jí)加熱蒸發(fā)器(14)、蒸發(fā)冷凝器(4)和末級(jí)冷凝器(8)依次緊密安裝；中低溫?zé)嵩?13)為淡化本體的外部元件，與第一級(jí)加熱蒸發(fā)器(14)相連；第一級(jí)加熱蒸發(fā)器(14)、蒸發(fā)冷凝器(4)和末級(jí)冷凝器(8)均由多塊換熱板從左到右依次排列組合構(gòu)成，相鄰換熱板之間留有縫隙，形成換熱流體的流動(dòng)通道。
2.如權(quán)利要求1所述的以空氣為介質(zhì)的常壓多效蒸發(fā)冷凝海水淡化裝置，其特征在 于，所述的蒸發(fā)冷凝器(4)為多個(gè)，多個(gè)蒸發(fā)冷凝器從左到右排列，緊密安裝，其安裝順序 為第一級(jí)蒸發(fā)冷凝器(4-1)、第二級(jí)蒸發(fā)冷凝器(4-2)，……，第η級(jí)蒸發(fā)冷凝器(4-η)。
3.如權(quán)利要求1所述的以空氣為介質(zhì)的常壓多效蒸發(fā)冷凝海水淡化裝置，其特征在 于，所述的第一級(jí)加熱蒸發(fā)器(14)為淡化本體的最高溫度端，第一級(jí)加熱蒸發(fā)器(14)包含 中低溫?zé)嵩戳黧w通道和噴淋海水與循環(huán)空氣通道兩種流體通道，中低溫?zé)嵩戳黧w通道和噴 淋海水與循環(huán)空氣通道兩種流體通道從左到右依次間隔交替緊密排列；緊鄰第一級(jí)加熱蒸 發(fā)器(14)的蒸發(fā)冷凝器(4)包含上一效熱濕空氣冷凝通道和下一效噴淋海水和循環(huán)空氣 通道，上一效熱濕空氣冷凝通道和下一效噴淋海水和循環(huán)空氣通道從左到右依次間隔交替 緊密排列；與第一級(jí)加熱蒸發(fā)器(14)相連的蒸發(fā)冷凝器(4)中的第一級(jí)蒸發(fā)冷凝器(4-1) 形成完整的第一效蒸發(fā)冷凝循環(huán)過程，并作為第二效的蒸發(fā)加濕器；與第一級(jí)蒸發(fā)冷凝器 (4-1)相連的第二級(jí)蒸發(fā)冷凝器(4-2)作為第二效蒸發(fā)加濕后空氣的冷凝器，也作為第三 效的蒸發(fā)器，其余各級(jí)蒸發(fā)冷凝器的功效以此類推；在淡化本體最末端為末級(jí)冷凝器(8)， 末級(jí)冷凝器(8)為海水淡化本體的最低溫端，末級(jí)冷凝器(8)包含冷卻海水通道和最后一 效熱濕空氣循環(huán)通道兩種流體通道，冷卻海水通道和最后一效熱濕空氣循環(huán)通道從左到右 依次間隔交替緊密排列。
4.如權(quán)利要求1所述的以空氣為介質(zhì)的常壓多效蒸發(fā)冷凝海水淡化裝置，其特征在 于所述的第一級(jí)加熱蒸發(fā)器(14)與中低溫?zé)嵩?13)的連接管路間安裝有熱源水泵(1)； 第一級(jí)加熱蒸發(fā)器(14)的上端安裝海水噴淋器(2)；淡化海水循環(huán)泵(6)與噴淋海水預(yù)熱 器(5)放置于淡化本體上端，或根據(jù)空間就近布局淡水收集管道(10)安裝在淡化本體的 換熱器板底部。
全文摘要
一種以空氣介質(zhì)的常壓多效蒸發(fā)冷凝海水淡化裝置。該淡化裝置主要包括中低溫?zé)嵩?13)、第一級(jí)加熱蒸發(fā)器(14)、蒸發(fā)冷凝器(4)和末級(jí)冷凝器(8)；第一級(jí)加熱蒸發(fā)器(14)、蒸發(fā)冷凝器(4)和末級(jí)冷凝器(8)依次緊密安裝。中低溫?zé)嵩?13)與第一級(jí)加熱蒸發(fā)器(14)相連；第一級(jí)加熱蒸發(fā)器(14)、蒸發(fā)冷凝器(4)和末級(jí)冷凝器(8)均由多塊換熱板從左到右依次排列組合構(gòu)成，相鄰換熱板之間留有縫隙，形成換熱流體的流動(dòng)通道，采用板式換熱原理，在常壓下實(shí)現(xiàn)多效空氣加濕減濕的蒸發(fā)冷凝海水淡化。噴淋海水與過流空氣進(jìn)行熱濕交換，同時(shí)吸收來自前效熱濕空氣的凝結(jié)潛熱，實(shí)現(xiàn)能量回收，并對(duì)前效的熱濕空氣進(jìn)行冷凝獲得淡水。
文檔編號(hào)C02F103/08GK101921036SQ20101022192
公開日2010年12月22日 申請(qǐng)日期2010年6月30日 優(yōu)先權(quán)日2010年6月30日
發(fā)明者付向東, 原郭豐, 徐二樹, 王志峰 申請(qǐng)人:中國科學(xué)院電工研究所