專(zhuān)利名稱(chēng)：高效海水淡化多節(jié)分離裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及海水淡化和咸水制鹽，尤其是由加熱容器高壓鍋爐、高壓空氣壓縮機(jī)、高溫離心室、多節(jié)串連聯(lián)通式錐形分離管、電磁器、活動(dòng)塞、真空泵、加熱網(wǎng)、高速離心機(jī)、快速冷卻室、多層重疊蛇形冷卻管、水泵等組成的高效海水淡化多節(jié)分離裝置。
目前國(guó)內(nèi)、外采用的海水淡化方法比較多，變相法蒸發(fā)法、蒸餾法、冷卻法；膜分離法反滲透法、電滲析法；化學(xué)平衡法離子交換法、水合法、溶劑萃取法等主要三大類(lèi)型，目前技術(shù)領(lǐng)先的也是應(yīng)用最多的，是閃急蒸餾法，約占當(dāng)今世界海水淡化總產(chǎn)量的70％。閃急蒸餾法就是利用水的沸點(diǎn)隨壓力降低而降低這一特性，首先使海水在管道中加熱，然后引到一個(gè)壓力較低的蒸發(fā)室中，被引入的高溫海水就會(huì)在一剎那間迅速蒸發(fā)，產(chǎn)生的蒸汽在裝有冷海水的管道外得到冷凝而造成淡水。(需要進(jìn)行重復(fù)多節(jié)閃餾，目前已達(dá)需要反反復(fù)復(fù)重復(fù)閃餾操作三十多節(jié)/次，設(shè)備龐大效率較低。)其缺點(diǎn)是設(shè)備投資多，海水循環(huán)量大、制水量小、濃縮率較低操作費(fèi)用較高。(需要大批量的海水制作，只得1份淡水，卻要產(chǎn)生9份有污染的濃海水。)本發(fā)明的目的是提供一種高效海水淡化多節(jié)分離裝置，其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、投資少、性能穩(wěn)定、體積小、水垢少，使用方便、耗能很少、出水快、成本低、出淡水量非常高。
為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明的解決方案是利用海水中的鹽類(lèi)分子均不參與蒸發(fā)汽化過(guò)程的這一特性，采用在高速離心力場(chǎng)下利用密度差沉降運(yùn)行速度分離海水。在高速離心機(jī)旋轉(zhuǎn)中在高壓氣體溶液的鍋爐內(nèi)，使海水在沸騰后形成高密度發(fā)泡氣、水乳化液，經(jīng)在高溫離心室內(nèi)設(shè)置眾多的多節(jié)串連聯(lián)通式錐形分離管的快速分離作用下，使其汽與液的比重差距拉大多倍。在反復(fù)篩選氣、水乳化液中不同物質(zhì)的沉降運(yùn)行速度(反復(fù)精選密度差)，在高速旋轉(zhuǎn)離心力場(chǎng)下快速分離出并隔離出不同密度的混合液，導(dǎo)入快速冷卻室內(nèi)被冷卻管內(nèi)的冷海水冷卻冷凝成海水。采用在離心力場(chǎng)中使高溶氣水液在高溫下快速擴(kuò)大汽與液的密度差產(chǎn)生不同的沉降運(yùn)行速度(無(wú)需將水液全部蒸餾汽化)達(dá)到高效海水淡化的目的。
海水在高溫中淡水分子容易揮發(fā)，比重、間距離變化較大；鹽類(lèi)分子不易揮發(fā)，比重、間距離變化較小。采用海水在高速離心機(jī)上高速旋轉(zhuǎn)中，在高氣壓中全面沸騰的前提下，(海水在沸騰中，淡水分子容易被汽化是由于含有較多的易揮發(fā)組分，所以隨著溫度的升高水液的體積和比重變化非常大；鹽類(lèi)分子不易被高溫汽化是由于含有較多的難揮發(fā)組分，所以隨著溫度的升高水液的體積和比重變化非常小。)混合液被產(chǎn)生大量的高溫高壓強(qiáng)氣體沖擊分解，氣、水乳化液急劇膨脹，分子間碰撞力增加，高溫高壓氣流沖破混合液水分子之間的間隙，分子間的距離成數(shù)倍增大形成發(fā)泡氣、水乳化液(懸浮液滴)急劇膨脹擴(kuò)散。鹽類(lèi)分子水液由于不易被汽化形成較大的顆粒液滴被甩拋在最外圍，達(dá)到最大限度地?cái)U(kuò)大鹽類(lèi)分子與淡水分子之間的比重差，在高速離心力場(chǎng)的作用下汽與液分離，使其比重最大的質(zhì)點(diǎn)分布在外圍，比重最小的質(zhì)點(diǎn)靠近旋轉(zhuǎn)軸，達(dá)到高效分離目的并將它們快速隔離開(kāi)。
本發(fā)明的技術(shù)方案如下在密閉型高壓鍋爐內(nèi)設(shè)置預(yù)熱海水輸送管道進(jìn)水口、高壓氣體進(jìn)氣口、體外設(shè)置混合液排放口并與水泵聯(lián)通被安置在高速離心機(jī)上和高溫離心室連接聯(lián)通，高溫離心室為圓型封閉容器，內(nèi)設(shè)置許許多多的多節(jié)串連聯(lián)通式錐形分離管、加熱網(wǎng)，體外設(shè)置濃鹽水排放口和混合液排放口；多節(jié)串連聯(lián)通式錐形分離管為錐形通管，向中心旋轉(zhuǎn)軸進(jìn)水面口徑大，反之向外圍出液面口徑小(首節(jié)的進(jìn)水大口徑與出水小口徑的液流流量約相差100倍)，多節(jié)串連聯(lián)通式錐形分離管向外圍出水面小口徑出液口的直徑的尺寸必須逐節(jié)遞減，初始進(jìn)液口的口徑與終端出液口的口徑的液流流量約相差近千倍，(需按水質(zhì)淡化的標(biāo)準(zhǔn)要求來(lái)確定其出液口的尺寸)單節(jié)的管體長(zhǎng)度約是大口徑管口直徑的10倍，管體與管體之間的排列必須很緊密、無(wú)間隙；高速離心機(jī)為立體型組合式專(zhuān)用沉降分離機(jī)；快速冷卻室為封閉式容器內(nèi)設(shè)置注滿(mǎn)冷海水的多層重疊蛇形冷卻管便于快速冷卻，冷卻室上部設(shè)置二孔口，一孔口為混合液進(jìn)入口與水泵連通，二孔口為預(yù)熱海水出水口，底部也設(shè)置二孔口，一孔口為淡水出水口，另一孔口為冷海水補(bǔ)充液進(jìn)口并與水泵連通。
高效海水淡化多節(jié)分離裝置的工作流程為1、海水充氣加熱及離心分離在離心機(jī)的高速旋轉(zhuǎn)中，先打開(kāi)冷海水進(jìn)水閥門(mén)開(kāi)關(guān)，將海水池中的冷海水補(bǔ)充液由水泵壓送至快速冷卻室內(nèi)置的冷卻水管內(nèi)，由于多層重疊蛇形冷卻水管浸泡在灌滿(mǎn)高溫混合液的冷卻室內(nèi)，可得到逐級(jí)由下而上預(yù)熱(水溫約可達(dá)90攝氏度)，再打開(kāi)鍋爐預(yù)熱海水進(jìn)水閥門(mén)導(dǎo)入高壓鍋爐體內(nèi)，當(dāng)預(yù)熱海水水位達(dá)到約90％的水位時(shí)，可關(guān)閉水泵開(kāi)關(guān)和鍋爐預(yù)熱海水進(jìn)水口閥門(mén)及冷海水進(jìn)水口閥門(mén)。再打開(kāi)高壓鍋爐的空氣壓縮機(jī)動(dòng)力源(在水液中注入高壓氣體，可在加溫時(shí)形成高密度氣泡，促進(jìn)水液快速分解汽化。)加熱網(wǎng)的熱源開(kāi)關(guān)加熱，在高壓鍋爐體內(nèi)的高壓海水全面沸騰后。打開(kāi)真空泵，開(kāi)啟電磁器打開(kāi)多節(jié)錐形分離管的首節(jié)管內(nèi)的活動(dòng)塞，讓水液進(jìn)入后進(jìn)行逐節(jié)減壓汽化分離，溶有高壓高密度氣體的氣、水乳化液在被大量的高溫高壓氣體強(qiáng)烈急劇分解膨脹，使水液形成發(fā)泡懸浮液滴，(鹽類(lèi)分子均不參與蒸發(fā)汽化過(guò)程)水液體積迅速成倍增長(zhǎng)，比重迅速成倍減輕。在高速離心力場(chǎng)的作用下汽與液的比重差距拉大多倍。盡量擴(kuò)大淡水分子與鹽類(lèi)分子之間的密度差及沉降運(yùn)行速度，由于濃鹽水不易被汽化形成較大的顆粒液滴，作為比重最大的質(zhì)點(diǎn)濃鹽水分布在外圍，比重最小的質(zhì)點(diǎn)水蒸汽靠近旋轉(zhuǎn)軸。
2、排液先關(guān)閉真空泵，打開(kāi)閥排放濃鹽水，在濃鹽水排放結(jié)束后，關(guān)閉壓縮機(jī)，打開(kāi)出液閥門(mén)開(kāi)啟水泵，將混合液壓注到快速冷卻室內(nèi)由多層重疊蛇形冷卻管內(nèi)的大量的冷海水冷卻冷凝后，大量的淡水產(chǎn)品。開(kāi)啟電磁器關(guān)閉錐形分離管的首節(jié)管內(nèi)的活動(dòng)塞，再打開(kāi)進(jìn)水閥門(mén)開(kāi)啟水泵給鍋爐注水，如此不斷地反復(fù)循環(huán)不息。
由于上述解決方案中采用了離心力場(chǎng)下汽與液比重差分離海水淡化方法，只需將海水置于在高速離心機(jī)上在高速旋轉(zhuǎn)中充氣增壓加熱沸騰汽化，致使海水混合液形成高密度發(fā)泡懸浮液滴，分子間距離急劇成許多倍加大，水液體積迅速成許多倍增長(zhǎng)比重迅速成許多倍減輕，使淡水分子與鹽類(lèi)分子之間產(chǎn)生最大的水與汽密度差，然后在高速離心力場(chǎng)的作用下分離出發(fā)泡懸浮液滴和濃鹽水并將它們隔離開(kāi)。其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、投資少、性能穩(wěn)定、耗能很少、制水特快、水垢少(并便于清除)、成本低、出淡水產(chǎn)量特別高，(特別適合濃海水淡化)能夠節(jié)省大量的能源和時(shí)間?？稍诟鞣N領(lǐng)域中普及使用。真正做到近千年來(lái)人類(lèi)一直盼望的投資少、設(shè)備簡(jiǎn)單、價(jià)格低廉、產(chǎn)量非常高的、可全面推廣的(不需要大批量地蒸餾就能夠真正地直接將海水轉(zhuǎn)化成淡水的)普及型海水淡化裝置。(水體的蒸發(fā)只能在氣液界面進(jìn)行，由于水體不能在內(nèi)部蒸發(fā)，決定了水只是一種緩慢蒸發(fā)的液體，而不能迅速揮發(fā))。
下面結(jié)合附圖
一、附圖二與實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步描述。
附圖一是本發(fā)明實(shí)施例的高效海水淡化多節(jié)分離裝置的高壓鍋爐、高溫離心室和快速冷卻室的工作原理簡(jiǎn)要示意圖。
附圖二是本發(fā)明實(shí)施例的高效海水淡化多節(jié)分離裝置的高溫離心室、高速離心機(jī)的工作原理簡(jiǎn)要示意圖。
本發(fā)明一種高效海水淡化多節(jié)分離裝置如附圖一、附圖二所示，主要由三大部件組合成一、由離心機(jī)架(16)和離心機(jī)動(dòng)力系統(tǒng)(17)組成的專(zhuān)用高速沉降式離心機(jī)的下半部。二、由高壓加熱容器鍋爐(8)與高溫離心室(12)組成的專(zhuān)用高速離心機(jī)的上半部，即專(zhuān)用離心機(jī)轉(zhuǎn)鼓，被固定在離心機(jī)架(16)上。其配件及管道的連接有進(jìn)水閥門(mén)(7)的活接頭管道與鍋爐(8)的上部中心點(diǎn)處連接，另一頭與快速冷卻室(6)的上部處連接；進(jìn)氣閥門(mén)(9)的管道與鍋爐(8)的上部處連接另一頭與高壓壓縮機(jī)(10)連接(可將壓縮機(jī)(10)安置在鍋爐(8)的中心空間空余處)；出液閥門(mén)(18)的活接頭管道與鍋爐(8)的下部中心點(diǎn)處連接另一頭三通與水泵(19)連接；出液閥門(mén)(27)和閥門(mén)(28)的三通與高溫離心室(12)的外圍下部處連接，另一頭三通與水泵(19)連接；出濃鹽水口(26)的閥門(mén)(25)的三通管道與高溫離心室(12)的外圍下部處連接；出氣閥門(mén)(14)的管道與高溫離心室(12)的外圍上部處連接另一頭與真空泵(15)連接(可將真空泵安置在鍋爐(8)的中心空間空余處)；多節(jié)串連聯(lián)通式錐形分離管(13)被高密度無(wú)空隙地排列在高溫離心室(12)內(nèi)牢牢固定，電磁器(24)被固定在鍋爐(8)中間壁板上，其活動(dòng)塞(23)安置在錐形分離管(13)的首節(jié)管內(nèi)，多層加熱網(wǎng)(11)被安置在高溫離心室(12)內(nèi)。三、多層重疊蛇形冷卻管(5)被安置在快速冷卻室(6)內(nèi)，進(jìn)水閥門(mén)(7)的管道與冷卻室(6)的上部處連接另一頭的活接頭管道與鍋爐(8)的上部中心點(diǎn)處連接；出液水泵(19)與冷卻室(6)的上部處連接另一頭的三通與出液閥門(mén)(18)、出液閥門(mén)(27)連接與鍋爐(8)下部的中心點(diǎn)處連接聯(lián)通；進(jìn)水閥門(mén)(4)的管道與冷卻室(6)的下部處連接另一頭與水泵(3)和海水池(1)連接聯(lián)通；出淡水口(22)的出水閥門(mén)(21)的管道與冷卻室(6)的下部處連接。
首先開(kāi)啟高速離心機(jī)(16)的動(dòng)力源(17)使離心機(jī)(16)作體高速離心旋轉(zhuǎn)。將海水池(1)中的冷海水(20用水泵(3)通過(guò)閥門(mén)(4)壓注導(dǎo)入快速冷卻室(6)內(nèi)安置的多層重疊蛇形冷卻管(5)內(nèi)，由于冷卻管(5)被安置在快速冷卻室(6)內(nèi)的灌滿(mǎn)高溫混合液(20)的浸液中，使冷海水(2)得到由下而上的預(yù)熱。打開(kāi)進(jìn)水閥門(mén)(7)當(dāng)預(yù)熱海水(2)的注入已達(dá)到鍋爐(8)體內(nèi)約90％水位時(shí)，可關(guān)閉水泵(3)關(guān)閉閥門(mén)(4)、閥門(mén)(7)，打開(kāi)閥門(mén)(9)開(kāi)啟高壓壓縮機(jī)(10)，打開(kāi)閥門(mén)(14)開(kāi)啟真空泵(15)并打開(kāi)加熱網(wǎng)(11)的加熱源，同時(shí)進(jìn)行充氣增壓加熱抽真空。在高壓溶氣的水液沸騰后，開(kāi)啟電磁器(24)把多節(jié)串連聯(lián)通式錐形分離管(13)的首節(jié)管中的活動(dòng)塞(23)打開(kāi)，使高密度發(fā)泡懸浮液滴在高速離心力場(chǎng)下和大多節(jié)錐形分離管及高壓氣體和真空泵的聯(lián)合作用下進(jìn)行快速分解分離，在高壓中的氣、水乳化液在高溫中強(qiáng)烈急劇分解膨脹(鹽類(lèi)分子均不參與蒸發(fā)汽化過(guò)程)體積迅速成倍增長(zhǎng)比重迅速成倍減輕。在高速離心力場(chǎng)下的使用下，汽與液的沉降運(yùn)行速度拉大許多倍，盡量擴(kuò)大淡水分子與鹽類(lèi)分子之間的密度差及沉降運(yùn)行速度。由于濃鹽水不易被汽化形成較大的顆粒液滴，作為沉降運(yùn)行速度最快的比重最大的質(zhì)點(diǎn)分布在外圍(無(wú)需將水液全部蒸餾汽化)達(dá)到所需采用高速離心力場(chǎng)密度差分離的目的。一旦高密度的發(fā)泡水液經(jīng)過(guò)多節(jié)錐形分離管(13)的反復(fù)分離、隔離、濃縮形成濃鹽水(26)后，即可同時(shí)關(guān)閉高壓空氣壓縮機(jī)(10)及閥門(mén)(9)，關(guān)閉加熱網(wǎng)(11)的加熱源、關(guān)閉真空泵(15)及閥門(mén)(14)，開(kāi)啟閥門(mén)(25)排放濃鹽水(26)。當(dāng)濃鹽水(26)的排放液達(dá)到一定的水質(zhì)要求(所需淡水的水質(zhì)要求)時(shí)，即關(guān)閉閥門(mén)(25)停止?jié)恹}水的排放。打開(kāi)閥門(mén)(18)、閥門(mén)(27)、閥門(mén)(28)，開(kāi)啟水泵(19)。在閥門(mén)(28)及管道的作用下快速排放，將高壓鍋爐(8)體內(nèi)及高溫離心室(12)內(nèi)的眾多的多節(jié)錐形分離管內(nèi)大指的汽、液全部抽排光。然后壓注入快速冷卻定(6)內(nèi)在多層重疊蛇形冷卻管(5)內(nèi)的冷海水(2)的快速冷卻冷凝后大批量的淡水(22)產(chǎn)出。最后開(kāi)啟電磁器(24)關(guān)閉活動(dòng)塞(23)，打開(kāi)閥門(mén)(21)排放大批量的淡水(22)，再打開(kāi)閥門(mén)(4)、閥門(mén)(7)開(kāi)啟水泵(3)，高速離心機(jī)(16)(離心機(jī)始終會(huì)不停地旋轉(zhuǎn))繼續(xù)不停地高速離心旋轉(zhuǎn)，如此不斷地反復(fù)循環(huán)不息。
權(quán)利要求
1.一種高效海水淡化多節(jié)分離裝置，其特征在于在壓注海水(2)的水泵(3)與快速冷卻室(6)內(nèi)的多層重疊蛇形冷卻管(5)連接后與高壓鍋爐(8)連接，高壓氣體壓縮機(jī)(10)與閥門(mén)(9)與鍋爐(8)連接，高溫離心室(12)內(nèi)設(shè)置許多多節(jié)串連聯(lián)通式分離管(13)、加熱網(wǎng)(11)，真空泵(15)與閥門(mén)(14)與高溫離心室(12)連接，多節(jié)分離管(13)的首節(jié)管內(nèi)設(shè)置活動(dòng)塞(23)與電磁器(24)連接后固定在鍋爐(8)的壁板上，高壓鍋爐(8)中間與高溫離心室(12)連接聯(lián)通被安置固定在高速離心機(jī)(16)上進(jìn)行高速離心旋轉(zhuǎn)，高溫混合液(20)在被閥門(mén)(18)、閥門(mén)(27)、閥門(mén)(28)、閥門(mén)(21)與水泵(19)連接聯(lián)通與快速冷卻室(6)連接經(jīng)冷凝后即成大量的淡水(22)。
全文摘要
本發(fā)明高效海水淡化多節(jié)分離裝置,利用海水中的鹽類(lèi)分子均不參與蒸發(fā)汽化過(guò)程的這一特性,采用在高速離心力場(chǎng)下密度差分離海水。在高速離心力旋轉(zhuǎn)中,在高壓氣體溶液鍋爐內(nèi)設(shè)置多節(jié)分離管,使海水沸騰膨脹分解形成高密度發(fā)泡氣、水乳化液后,在快速分離功能的作用下,使其汽與液的比重差距拉大多倍。在高速旋轉(zhuǎn)離心力場(chǎng)下快速分離出并隔離出不同密度的混合液,導(dǎo)入快速冷卻室內(nèi)被冷卻管內(nèi)的冷海水冷卻冷凝成淡水。
文檔編號(hào)C02F1/38GK1375464SQ0110567
公開(kāi)日2002年10月23日 申請(qǐng)日期2001年3月14日 優(yōu)先權(quán)日2001年3月14日
發(fā)明者陳明 申請(qǐng)人:陳明