海水淡化裝置及其使用方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及海水淡化的技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及海水淡化裝置及其使用方法。
【背景技術(shù)】
[0002]眾所周知，地球71%的表面都被水覆蓋，而能供人們生活用的淡水資源僅僅占全部水資源的2.5%，與其相對應(yīng)的海水含量卻占據(jù)了 97.5%，隨著世界人口增長、現(xiàn)代工業(yè)的高速發(fā)展，對水資源，特別是淡水資源的需求量越來越大。因此，淡水資源匱乏已經(jīng)成為當(dāng)今世界面臨的非常嚴(yán)峻的全球性問題。
[0003]近些年，隨著越來越多的國家對水資源匱乏問題的重視，通過海水淡化方法，獲得淡水資源也被認(rèn)為是最佳途徑，隨之出現(xiàn)的海水淡化的方法也非常之多，主要有反滲透法、電滲析法、蒸餾法、太陽能法、特制膜過濾法等等，而其中被廣泛應(yīng)用且技術(shù)發(fā)展較成熟的方法有反滲透法、電滲析法以及蒸餾法。
[0004]反滲透法實(shí)現(xiàn)海水淡化，主要借用裝置中的一種半透膜，使得膜兩側(cè)產(chǎn)生滲透壓，再在鹽水一側(cè)施加外界壓力，且該壓力值要大于滲透壓，于是，鹽水中一部分水就反滲透到淡水一側(cè)，從而實(shí)現(xiàn)分離出淡水的目的。該法應(yīng)用較早且技術(shù)相對成熟，但問題是在淡化過程中，需要很高的外界壓力，對配套設(shè)施要求較高，設(shè)備維修也較麻煩，因此提高了淡化成本。
[0005]電滲析法實(shí)現(xiàn)海水淡化，其核心組成部分就是離子交換膜，在高強(qiáng)電壓的作用下，海水中的陰離子和陽離子分別選擇透過交替組合的陰、陽離子交換膜，在不同的收集設(shè)備中分別得到淡水和濃縮海水，從而實(shí)現(xiàn)海水分離的目的。該法在化工、能源、生物制藥等都具有較廣泛的應(yīng)用。但該法的缺點(diǎn)是在淡化海水的過程中，離子交換膜常常會被離子積累導(dǎo)致膜污垢阻塞，必須定期清除，除此之外，由于要施加很強(qiáng)的電壓，能耗也較大。
[0006]蒸餾法是三種主要淡化方法中最經(jīng)濟(jì)實(shí)用的方法，蒸餾法通過蒸餾海水，使海水中淡水汽化，再將水蒸氣泠凝獲得淡水。該法原理簡明，但是在淡化過程中，由于蒸汽冷凝過程中，壓力難以實(shí)時(shí)控制，導(dǎo)致蒸汽流失嚴(yán)重，造成淡化效率不高。如能解決蒸餾過程中的壓力控制問題，蒸餾法可被廣泛采用。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是針對上述技術(shù)現(xiàn)狀，而提供一種智能化控制蒸餾過程壓力值和溫度值、能檢測制備的淡水是否符合飲用標(biāo)準(zhǔn)、結(jié)構(gòu)新穎的海水淡化裝置及其使用方法。
[0008]本發(fā)明解決上述技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案為:
海水淡化裝置，包括給水箱、蒸發(fā)箱、冷凝箱和淡水出水口，其中:給水箱通過給水管與蒸發(fā)箱上端連通，蒸發(fā)箱的下部設(shè)置有加熱棒、溫度感應(yīng)器和壓力感應(yīng)器，蒸發(fā)箱上部通過蒸汽管與冷凝箱下端連通，冷凝箱內(nèi)設(shè)置冷凝盤管，冷凝盤管內(nèi)流動有循環(huán)冷卻水，冷凝箱上端通過真空管與一真空栗連接，冷凝箱的下部開設(shè)淡水出水口，淡水出水口通過檢測管道連接用于檢測水質(zhì)的淡水檢測器，淡水檢測器連接排水管;海水淡化裝置還包括智能控制裝置，智能控制裝置包括中控器、數(shù)模轉(zhuǎn)換模塊、模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊、控制開關(guān)以及調(diào)速器，中控器分別與數(shù)模轉(zhuǎn)換模塊、模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊、控制開關(guān)、調(diào)速器、溫度感應(yīng)器、壓力感應(yīng)器以及淡水檢測器連接，其中:控制開關(guān)接在控制電路中，用于通斷控制電路的電源；調(diào)速器與真空栗連接，用于真空栗調(diào)速，數(shù)模轉(zhuǎn)換模塊用于將中控器運(yùn)算后的數(shù)字信號轉(zhuǎn)換成模擬信號并將傳遞至調(diào)速器，模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊用于將系統(tǒng)中的模擬信號轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號輸入給中控器，溫度感應(yīng)器用于感應(yīng)蒸發(fā)箱內(nèi)溫度并將信息傳遞至中控器，壓力感應(yīng)器用于感應(yīng)蒸發(fā)箱內(nèi)真空度并將信息傳遞至中控器，淡水檢測器將淡水凈化程度信息傳遞至中控器；中控器用于將信息整合運(yùn)算后，發(fā)出控制指令控制控制開關(guān)、調(diào)速器以及加熱棒的運(yùn)行狀態(tài)，使海水淡化裝置內(nèi)的壓力和溫度保持平衡。
[0009]為優(yōu)化上述技術(shù)方案，采取的具體措施還包括:
上述的蒸發(fā)箱底部還開設(shè)有排水口，排水口通過排水管連接排水栗，排水管上設(shè)置排水閥。
[0010]上述的淡水檢測器連接有合格水出水管和不合格水出水管，當(dāng)?shù)畽z測器檢測淡水水質(zhì)合格時(shí)，合格水出水管接通，不合格水出水管閉合，當(dāng)?shù)畽z測器檢測淡水水質(zhì)不達(dá)標(biāo)時(shí)，合格水出水管閉合，不合格水出水管接通。
[0011 ]上述的冷凝盤管連接冷卻水箱，冷卻水箱將冷卻水栗入冷凝盤管中形成冷卻水循環(huán)。
[0012]上述的給水管位于給水箱中的一端安裝有給水栗，給水管上安裝有給水閥，給水管還分出有安全管，安全管上安裝有自動安全閥。
[0013]上述的智能控制裝置還包括中間繼電器、開關(guān)盒以及人機(jī)界面，中間繼電器、開關(guān)盒以及人機(jī)界面均與中控器連接，中間繼電器用于提高中控器輸出帶負(fù)載能力，開關(guān)盒上裝有控制按鈕，轉(zhuǎn)換開關(guān)，報(bào)警器，急停按鈕，人機(jī)界面用于實(shí)時(shí)監(jiān)測和顯示系統(tǒng)參數(shù)，控制和管理系統(tǒng)。
[0014]上述的中控器為PLC。
[0015]海水淡化裝置的使用方法，包括以下步驟:
步驟一、運(yùn)行之前自檢:啟動真空栗，對蒸發(fā)箱和冷凝箱抽真空，然后等待一段時(shí)間，通過壓力感應(yīng)器檢測對蒸發(fā)箱和冷凝箱內(nèi)氣壓變化，如無變化，則海水淡化裝置密封性良好，進(jìn)行步驟二，如氣壓上升，則檢查海水淡化裝置密封，消除故障后，進(jìn)行步驟二 ；
步驟二、通過給水栗向蒸發(fā)箱內(nèi)部供水，中控器控制給水閥和給水栗得電動作，給水一段時(shí)間后，給水閥和給水栗停止工作；
步驟三、真空栗運(yùn)行，將蒸發(fā)箱內(nèi)的氣壓抽到要求值，然后加熱棒對蒸發(fā)箱內(nèi)海水加熱，冷卻水栗工作，真空栗停止運(yùn)作；
步驟四、加熱過程中，蒸發(fā)箱內(nèi)氣壓會實(shí)時(shí)的變化，壓力感應(yīng)器實(shí)時(shí)監(jiān)控蒸發(fā)箱內(nèi)氣壓，并將信號傳遞至中控器，中控器進(jìn)行判斷后，控制調(diào)速器對真空栗電機(jī)進(jìn)行實(shí)時(shí)的調(diào)速，保證蒸發(fā)箱和冷凝箱內(nèi)氣壓穩(wěn)定；
步驟五、隨著加熱的進(jìn)行，蒸發(fā)箱內(nèi)產(chǎn)生水蒸汽，水蒸汽通過蒸汽管進(jìn)入冷凝箱，由冷凝盤管對水蒸汽進(jìn)行冷凝，產(chǎn)生淡水；
步驟六、淡水通過淡水出水口進(jìn)入淡水檢測器檢測，如水質(zhì)符合標(biāo)準(zhǔn)，則淡水從合格水出水管流出；如水質(zhì)不符合標(biāo)準(zhǔn)，則淡水從不合格水出水管排出，同時(shí)，將蒸發(fā)箱中的海水全部排出，并通過持續(xù)抽水對蒸發(fā)箱和冷凝箱進(jìn)行清洗，清洗完成后再從步驟二開始造水。
[0016]步驟一中，真空栗對蒸發(fā)箱和冷凝箱抽真空至-40kpa，然后等待10秒后，再對蒸發(fā)箱和冷凝箱的壓力進(jìn)行檢測。
[0017]步驟三中，真空栗運(yùn)行，將蒸發(fā)箱內(nèi)的氣壓抽到-70kpa。
[0018]本發(fā)明的海水淡化裝置，能完全實(shí)現(xiàn)海水凈化為淡水的自動化控制，通過溫度感應(yīng)器和壓力感應(yīng)器感應(yīng)海水淡化裝置中的壓力和溫度，然后通過PLC調(diào)控加熱棒和真空栗的運(yùn)作功率實(shí)現(xiàn)對海水淡化裝置的壓力和溫度的控制;本發(fā)明在向蒸發(fā)箱內(nèi)注入海水后，先進(jìn)行抽真空操作，既能降低海水沸點(diǎn)，又能防止在后續(xù)過程中為保持壓力抽走過多的水蒸氣，一舉兩得。本發(fā)明還能檢測制備的淡水是否符合飲用標(biāo)準(zhǔn)，淡水通過淡水出水口進(jìn)入淡水檢測器檢測，如水質(zhì)符合標(biāo)準(zhǔn)，則淡水從合格水出水管流出；如水質(zhì)不符合標(biāo)準(zhǔn)，則淡水從不合格水出水管排出，對于淡水不合格的情況，一般是因?yàn)楹Ｋb置長期使用，蒸發(fā)箱和冷凝箱水垢過多。本發(fā)明能將蒸發(fā)箱中的海水全部排出，并通過持續(xù)抽水對蒸發(fā)箱和冷凝箱進(jìn)行清洗，保證海水淡化裝置一直處于正常工作的狀態(tài)。
【附圖說明】
[0019]圖1是本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖；
圖2是本發(fā)明的結(jié)構(gòu)連接框圖。
[0020]其中的附圖標(biāo)記為:給水箱1、給水管11、給水閥12、安全管13、自動安全閥14、給水栗15、蒸發(fā)箱2、加熱棒21、溫度感應(yīng)器22、壓力感應(yīng)器23、蒸汽管24、排水口 25、排水閥26、冷凝箱3、冷凝盤管31、真空管32、真空栗4、智能控制裝置5、中控器51、數(shù)模轉(zhuǎn)換模塊52、模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊53、控制開關(guān)54、調(diào)速器55、中間繼電器56、開關(guān)盒57、人機(jī)界面58、排水栗6、冷卻水箱7。
【具體實(shí)施方式】
[0021]以下結(jié)合附圖對本發(fā)明的實(shí)施例作進(jìn)一步詳細(xì)描述。
[0022]本發(fā)明的海水淡化裝置，包括給水箱1、蒸發(fā)箱2、冷凝箱3和淡水出水口，其中:給水箱I通過給水管11與蒸發(fā)箱2上端連通，蒸發(fā)箱2的下部設(shè)置有加熱棒21、溫度感應(yīng)器22和壓力感應(yīng)器23，蒸發(fā)箱2上部通過蒸汽管24與冷凝箱3下端連通，冷凝箱3內(nèi)設(shè)置冷凝盤管31，冷凝盤管31內(nèi)流動有循環(huán)冷卻水，冷凝箱3上端通過真空管32與一真空栗4連接，冷凝箱3的下部開設(shè)淡水出水口，淡水出水口通過檢測管道連接用于檢測水質(zhì)的淡水檢測器，淡水檢測器連接排水管;海水淡化裝置還包括智能控制裝置5，智能控制裝置5包括中控器51、數(shù)模轉(zhuǎn)換模塊52、模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊53、控制開關(guān)54以及調(diào)速器55，中控器51分別與數(shù)模轉(zhuǎn)換模塊52、模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊53、控制開關(guān)54、調(diào)速器55、溫度感應(yīng)器22、壓力感應(yīng)器23以及淡水檢測器連接，其中:控制開關(guān)54接在控制電路中，用于通斷控制電路的電源；調(diào)速器55與真空栗4連接，用于真空栗4調(diào)速，數(shù)模轉(zhuǎn)換模塊52用于將中控器51運(yùn)算后的數(shù)字信號轉(zhuǎn)換成模擬信號并將傳遞至調(diào)速器55，模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊53用于將系統(tǒng)中的模擬信號轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號輸入給中控器51，溫度感應(yīng)器22用于感應(yīng)蒸發(fā)箱2內(nèi)溫度并將信息傳遞至中控器51，壓力感應(yīng)器23用于感應(yīng)蒸發(fā)箱2內(nèi)真空度并將信息傳遞至中控器51，淡水檢測器將淡水凈化程度信息傳遞至中控器51;中控器51用于將信息整合運(yùn)算后，發(fā)出控制指令控制控制開關(guān)54、調(diào)速器55以及加熱棒21的運(yùn)行狀態(tài)，使海水淡化裝置內(nèi)的壓力和溫度保持平衡。
[0023]智能控制裝置5包括的各元件功能描述如下:1.自動空氣開關(guān)，用于通斷控制電路的電源。2.中間繼電器，用于提高PLC輸出帶負(fù)載能力。3.可編程控制器(PLC)起到控制