專利名稱：柴油機(jī)尾氣海水淡化器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及熱交換技術(shù)領(lǐng)域，是應(yīng)用于柴油機(jī)動(dòng)力海上作業(yè) 船及海島上柴油機(jī)發(fā)電機(jī)組上的一種柴油機(jī)尾氣海水淡化器。背景技術(shù)：
地球上的淡化水資源日益貧乏。世界各地日益重視海水淡化技 術(shù)。尤其是中東臨海國(guó)家，相繼建成大規(guī)模的海水淡化工廠。中國(guó)也是一個(gè)淡水資源貧乏 的國(guó)家。雖然還沒(méi)有達(dá)到影響生存的地步，但在廣大的沿海地區(qū)，大量的島嶼居民和大量的 海上作業(yè)船只嚴(yán)重缺少淡水或靠陸地運(yùn)送淡水才能生存。海水淡化技術(shù)很多，主要有蒸餾法、凍結(jié)法、反滲透法、離子遷移法等。都能進(jìn)行大 規(guī)模生產(chǎn)，但現(xiàn)實(shí)可行的技術(shù)是蒸餾法和反滲透法。反滲透法是利用過(guò)濾的原理，用只允許 水分子通過(guò)的半透膜來(lái)達(dá)到將海水和鹽及其它雜質(zhì)分離的目的。反滲透設(shè)施生產(chǎn)純水的關(guān)鍵有兩點(diǎn)一是半透膜。半透膜是由具有高度矩陣結(jié)構(gòu) 的聚合纖維素組成的。它的孔徑只有0.1納米到1納米。二是一定的壓力，用以克服滲透 壓，使水分子能通過(guò)半透膜。反滲透法海水淡化的主要特點(diǎn)是能進(jìn)行大規(guī)模生產(chǎn)，具有相對(duì)其它方法能耗最 低。主要缺點(diǎn)是設(shè)備結(jié)構(gòu)較大，初期投入高，半透膜主要依賴進(jìn)口，價(jià)值較高，需經(jīng)常更換， 使用成本高。蒸餾法是一種最古老的原理最簡(jiǎn)單的方法，只要將水加熱到沸騰狀態(tài)，將產(chǎn)生的 蒸汽冷凝后就可獲得淡水。如果利用廢熱能，就成為一種最可取的方法而被人們首選?，F(xiàn) 在世界上的一些大型海水淡化工廠，都是與大量余熱的熱電廠建在一起。我國(guó)最早在上世紀(jì)七十年代就用蒸餾法制造船用海水淡化器。該種淡化器是利用 柴油機(jī)缸套水余熱將海水加熱后送入人造真空室蒸發(fā)冷凝成淡水。由于缸套水的溫度一般 在80°C以下，在常壓下不能將海水加熱到沸騰狀態(tài)。只能在真空狀態(tài)下蒸發(fā)。蒸發(fā)腔內(nèi)的 海水隨著不斷的蒸發(fā)制造淡水。蒸發(fā)腔內(nèi)的鹽濃度不斷升高，當(dāng)鹽度達(dá)到一定的量，通過(guò)電 子鹽度控制儀控制排出鹽水。同時(shí)加入新鮮海水，重新加熱蒸發(fā)。因此，現(xiàn)有的海水淡化器 中設(shè)有真空裝置，其結(jié)構(gòu)復(fù)雜，制作成本很高，一般民用船只很少應(yīng)用。該種海水淡化器在 應(yīng)用范圍上有很大的局限性。對(duì)于2000KW以下的柴油機(jī)，由于循環(huán)缸套水的水量有限，所 含的熱量有限，不宜匹配這種海水淡水器。對(duì)于3000KW以上的柴油機(jī)，用缸套水熱量進(jìn)行 海水淡化的能力也就在1噸/天/1000KW左右。因此，到目前為止，應(yīng)用該種海水淡化器的 船只一般是大功低速柴油機(jī)的遠(yuǎn)洋運(yùn)輸船和軍用潛艇等。
發(fā)明內(nèi)容本實(shí)用新型的.目的就是要解決現(xiàn)有船用海水淡化器結(jié)構(gòu)復(fù)雜， 制造成本高，淡水產(chǎn)量低的問(wèn)題，提供一種柴油機(jī)尾氣海水淡化器。本實(shí)用新型的具體方案是設(shè)計(jì)有加熱蒸發(fā)箱，箱體上設(shè)有海水進(jìn)水管及排放管， 加熱蒸發(fā)箱的上方設(shè)置有蒸汽箱，兩箱貫通連接，其特征是a.在加熱蒸發(fā)箱內(nèi)安裝有若 干排加熱管，所有加熱管的兩端口分別連通設(shè)在加熱蒸發(fā)箱外部的煙氣進(jìn)口及煙氣出口 ； b.在加熱蒸發(fā)箱的外部裝有浮球開(kāi)關(guān)水箱，該水箱上下端分別設(shè)有液面連通管及氣面連通 管，兩管與加熱蒸發(fā)箱的內(nèi)腔上下部連通，且在水箱上安裝有浮球開(kāi)關(guān)，浮球開(kāi)關(guān)控制連接 海水進(jìn)水管；c.在所述蒸汽箱中安裝有冷凝器，冷凝器的底部設(shè)有淡水出口，冷凝器的殼體中段上部開(kāi)設(shè)有蒸汽進(jìn)口。為有效防止加熱蒸發(fā)箱中的海水在船只搖擺時(shí)濺入冷凝器內(nèi)污染淡水，本實(shí)用新 型在加熱蒸發(fā)箱與蒸汽箱的連接處加裝有汽水分離器。當(dāng)然還可以采用其它隔離措施，如 在冷凝器的蒸汽入口處加裝擋板等。為提高蒸發(fā)效率，本實(shí)用新型在蒸汽箱內(nèi)或冷凝器內(nèi)設(shè)置有預(yù)熱水管，預(yù)熱水管 的進(jìn)水口外接海水供水泵，出水口連接浮球開(kāi)關(guān)的進(jìn)水口。為提高浮球使用壽命，本實(shí)用新型在所述浮球開(kāi)關(guān)水箱內(nèi)安裝有冷卻器。為提高換熱效率，同時(shí)具有消聲效果，本實(shí)用新型中在所述加熱蒸發(fā)箱內(nèi)安裝的 每排加熱管是由多層U型管套裝組成。為減小加熱蒸發(fā)水箱內(nèi)的海水蕩動(dòng)，本實(shí)用新型中所述加熱蒸發(fā)箱之箱體為上小 下大的四棱錐體。為使本實(shí)用新型裝在柴油機(jī)排煙道中不對(duì)柴油機(jī)產(chǎn)生背壓，本實(shí)用新型中所述蒸 發(fā)箱內(nèi)的所有加熱管疊加之流通面積> 1. 25倍的柴油機(jī)煙道流通面積。為方便掌握加熱蒸發(fā)箱內(nèi)的水位，本實(shí)用新型在所述浮球開(kāi)關(guān)水箱或加熱蒸發(fā)箱 上裝有液位計(jì)。本實(shí)用新型采用蒸餾法制造淡水。利用柴油機(jī)尾氣廢熱能在不影響柴油機(jī)性能狀 態(tài)下，將海水在常溫下加熱到沸騰狀態(tài)，在常壓下蒸發(fā)，通過(guò)冷凝器凝結(jié)成可供人們?nèi)粘Ｉ?活使用的淡水。本實(shí)用新型中具備以下主要設(shè)計(jì)特點(diǎn)1.設(shè)計(jì)有浮球開(kāi)關(guān)水箱。海水淡化器的 蒸發(fā)量隨著柴油機(jī)功率狀況的變化而變化，大功率狀態(tài)工作時(shí)，蒸發(fā)量增大，腔內(nèi)水位下降 快，鹽度增加也快，補(bǔ)給水需要加大；小功率狀態(tài)工作時(shí)，蒸發(fā)量減少，腔內(nèi)水位下降慢，補(bǔ) 給水需要減小。這些過(guò)程是通過(guò)浮球開(kāi)關(guān)來(lái)自動(dòng)控制。在加熱蒸發(fā)箱外設(shè)置一個(gè)與蒸發(fā)腔 連通的浮球開(kāi)關(guān)水箱。水箱的液面與加熱蒸發(fā)箱內(nèi)的液面相同，當(dāng)箱內(nèi)液位降低快時(shí)，開(kāi) 關(guān)開(kāi)度大，補(bǔ)給水加大；當(dāng)箱內(nèi)液位上升時(shí)，開(kāi)關(guān)開(kāi)度小，補(bǔ)給水減小或關(guān)閉。為避免當(dāng)船 體搖晃時(shí)，腔內(nèi)水位波動(dòng)造成浮球開(kāi)關(guān)誤操作，浮球開(kāi)關(guān)最好設(shè)置在箱體之外，因開(kāi)關(guān)箱很 小，箱內(nèi)液面相對(duì)穩(wěn)定。同時(shí)為避免浮球長(zhǎng)期在高溫狀態(tài)工作，在開(kāi)關(guān)箱下端設(shè)置有一個(gè) 冷卻器，降低開(kāi)關(guān)箱內(nèi)的水溫，延長(zhǎng)使用壽命(不銹鋼球在高溫下容易腐蝕)。2.海水淡 化器在正常工作過(guò)程中，必須不斷補(bǔ)給海水。一方面是為了補(bǔ)償蒸發(fā)了的水量，另一方面 是為保證蒸發(fā)腔內(nèi)海水鹽度不致于過(guò)高。蒸發(fā)腔內(nèi)的水需不斷排放，也要及時(shí)補(bǔ)充新鮮海 水。通常補(bǔ)給水量等于蒸發(fā)水量與排放水量之和。如果直接將常溫海水補(bǔ)充進(jìn)蒸發(fā)腔，將 會(huì)使腔內(nèi)溫度降低，影響蒸發(fā)量。為了使補(bǔ)給水在進(jìn)入蒸發(fā)腔內(nèi)之前基本達(dá)到腔內(nèi)水溫，而 又不能消耗尾氣的熱量，就將進(jìn)水管通過(guò)一組預(yù)熱水管，這組預(yù)熱水管在冷凝蒸汽的同時(shí) 也加熱了管內(nèi)海水，將加熱了的海水再送入蒸發(fā)腔內(nèi)，就可以維持腔內(nèi)水溫，使之不間斷地 蒸發(fā)，大大提高了蒸發(fā)量；3.尾氣加熱管采用多層“U”型管設(shè)計(jì)。結(jié)構(gòu)緊湊，換熱特性好。 并且當(dāng)管內(nèi)流通面積大于原煙道通流面積的1. 25倍時(shí)，其排放阻力極小，不對(duì)柴油機(jī)產(chǎn)生 背壓。同時(shí)由于“U”型管的長(zhǎng)度長(zhǎng)短不一，氣流流經(jīng)的長(zhǎng)度不同，產(chǎn)生較好的消聲效果。還 有因加熱管內(nèi)壁有一定的粗糙度，可以吸集煙氣中一定量的煙塵，提高了尾氣的排放標(biāo)準(zhǔn); 4.船用尾氣海水淡化器在海上通常會(huì)遇到船體劇烈搖晃的情況，這樣就會(huì)使腔內(nèi)海水劇烈 蕩動(dòng)，有可能使海水直接進(jìn)入冷凝腔，污染了淡水。為避免這種情況，本實(shí)用新型方案中采取了兩項(xiàng)措施。一是將加熱蒸發(fā)腔外形設(shè)計(jì)成四棱錐體，上小下大，可相對(duì)使腔內(nèi)海水蕩動(dòng) 減小，二是在冷凝腔進(jìn)口外設(shè)置汽水分離器阻擋海水的直接進(jìn)入。本實(shí)用新型與現(xiàn)有技術(shù)相比具有以下優(yōu)點(diǎn)和效果1.余熱利用效率高。柴油機(jī)的柴油燃燒后的熱量只有40%左右轉(zhuǎn)換成機(jī)械功， 40%左右的熱量是從尾氣排放的。其余的20%是通過(guò)水循環(huán)，潤(rùn)滑油循環(huán)和機(jī)體散出的熱 量所消耗。因此用尾氣廢熱進(jìn)行海水淡化，可達(dá)到每100KW可制淡水1噸/天。2.結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，幾乎沒(méi)有電元器件。設(shè)備造價(jià)低廉。目前市場(chǎng)的缸套余熱海水淡化 器的價(jià)格大約為20萬(wàn)元/噸/日，而本實(shí)用新型設(shè)備價(jià)格僅為現(xiàn)有淡化器的1/10左右。3.運(yùn)行可靠，完全實(shí)現(xiàn)無(wú)人操作。因本實(shí)用新型設(shè)備基本沒(méi)有手動(dòng)控制系統(tǒng)，只需 不斷供水就行。而缸套水余熱海水淡化操作系統(tǒng)很復(fù)雜。如有真空抽氣系統(tǒng)，鹽度報(bào)警系 統(tǒng)，熱海水泵，冷海水泵，淡水泵，各種閥門(mén)等。不能實(shí)現(xiàn)無(wú)人操作，且運(yùn)行故障隱患多。4.無(wú)需消耗電能，運(yùn)行成本很低。本實(shí)用新型設(shè)備只需將柴油機(jī)上的海水泵分一 支較小壓力和流量的海水就行。無(wú)需采用單獨(dú)海水泵供水，因此完全無(wú)能耗。5.本實(shí)用新型設(shè)備與柴油機(jī)匹配后，可起到降低噪音和提高尾氣排放標(biāo)準(zhǔn)的作 用，綠色環(huán)保。6.設(shè)備適用范圍廣，最小可匹配100KW的柴油機(jī)。


圖1是本實(shí)用新型的主視圖；圖2是本實(shí)用新型的左視圖；圖3是本實(shí)用新型的右視圖；圖4是本實(shí)用新型的俯視圖；圖5是本實(shí)用新型的后視圖。圖中1_排放管，2-加熱蒸發(fā)箱，3-液面連通管，4-浮球開(kāi)關(guān)水箱，5-連通管， 6-海水進(jìn)水管，7-浮球開(kāi)關(guān)，8-連通管，9-冷凝器出水口，10-旁通管，11-冷凝器進(jìn)水口， 12-冷凝器，13-氣面連通管，14-蒸汽進(jìn)口，15-蒸汽箱，16-淡水出口，17-煙氣出口，18-煙 氣進(jìn)口，19-浮球，20-液位計(jì)，21-冷卻器，22-U型加熱管，23-換熱管，24-冷凝器殼體， 25-預(yù)熱水管，26-氣水分離器。
具體實(shí)施方式
參見(jiàn)圖1、2、3、4、5，本實(shí)用新型采用不銹鋼板焊制成上小下大的四棱錐加熱蒸發(fā) 箱2(當(dāng)然，其它形狀的箱體也是可行的)，箱體2上設(shè)有海水進(jìn)水管6及排放管1，加熱蒸 發(fā)箱2的上方設(shè)置有蒸汽箱15，兩箱貫通連接，特別a.在加熱蒸發(fā)箱2內(nèi)安裝有六排加熱 管，每排加熱管由五層U型加熱管22套裝組成(見(jiàn)圖3)，所有加熱管的兩端口分別連通設(shè) 在加熱蒸發(fā)箱2外部的煙氣進(jìn)口 18及煙氣出口 17 ；為使柴油機(jī)不產(chǎn)生背壓，本實(shí)施例中特 別設(shè)計(jì)，所有加熱管疊加之流通面積> 1. 25倍的柴油機(jī)煙道流通面積；b.在加熱蒸發(fā)箱2 的外部裝有浮球開(kāi)關(guān)水箱4，該水箱4上下端分別設(shè)有液面連通管3及氣面連通管13，兩管 與加熱蒸發(fā)箱2的內(nèi)腔上下部連通，且在水箱上安裝有浮球開(kāi)關(guān)7，配有浮球19置于浮球開(kāi) 關(guān)水箱4中，浮球開(kāi)關(guān)7控制連接海水進(jìn)水管6 ;c.在所述蒸汽箱15中安裝有冷凝器12 (該冷凝器12由筒形殼體24及殼體內(nèi)的多根換熱管23組成)，冷凝器12的底部設(shè)有淡水出口 16，冷凝器12的殼體中段上部開(kāi)設(shè)有蒸汽進(jìn)口 14(最好為左右兩個(gè)，呈長(zhǎng)方窗口形)。在冷 凝器12內(nèi)還設(shè)置有預(yù)熱水管25，預(yù)熱水管25的進(jìn)水口通過(guò)旁通管10與冷凝器12的進(jìn)水 口 11連接一起，外接海水供水泵，出水口通過(guò)連通管8連接浮球開(kāi)關(guān)7的進(jìn)水口。 本實(shí)施例中還在所述浮球開(kāi)關(guān)水箱4內(nèi)安裝有冷卻器21。并且在所述浮球開(kāi)關(guān)水 箱4或加熱蒸發(fā)箱2上裝有液位計(jì)20。為結(jié)構(gòu)緊湊，所述冷卻器21是采用連通管5與冷凝 器12的出水口 9連通供水冷卻。
權(quán)利要求柴油機(jī)尾氣海水淡化器，具有加熱蒸發(fā)箱，箱體上設(shè)有海水進(jìn)水管及排放管，加熱蒸發(fā)箱的上方設(shè)置有蒸汽箱，兩箱貫通連接，其特征是a.在加熱蒸發(fā)箱內(nèi)安裝有若干排加熱管，所有加熱管的兩端口分別連通設(shè)在加熱蒸發(fā)箱外部的煙氣進(jìn)口及煙氣出口；b.在加熱蒸發(fā)箱的外部裝有浮球開(kāi)關(guān)水箱，該水箱上下端分別設(shè)有液面連通管及氣面連通管，兩管與加熱蒸發(fā)箱的內(nèi)腔上下部連通，且在水箱上安裝有浮球開(kāi)關(guān)，浮球開(kāi)關(guān)控制連接海水進(jìn)水管；c.在所述蒸汽箱中安裝有冷凝器，冷凝器的底部設(shè)有淡水出口，冷凝器的殼體中段上部開(kāi)設(shè)有蒸汽進(jìn)口。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的柴油機(jī)尾氣海水淡化器，其特征是在加熱蒸發(fā)箱與蒸汽箱 的連接處加裝有汽水分離器。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的柴油機(jī)尾氣海水淡化器，其特征是在蒸汽箱內(nèi)或冷凝器內(nèi) 設(shè)置有預(yù)熱水管，預(yù)熱水管的進(jìn)水口外接海水供水泵，出水口連接浮球開(kāi)關(guān)的進(jìn)水口。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的柴油機(jī)尾氣海水淡化器，其特征是在所述浮球開(kāi)關(guān)水箱內(nèi) 安裝有冷卻器。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的柴油機(jī)尾氣海水淡化器，其特征是在所述加熱蒸發(fā)箱內(nèi)安 裝的每排加熱管是由多層U型管套裝組成。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的柴油機(jī)尾氣海水淡化器，其特征是所述加熱蒸發(fā)箱之箱體 為上小下大的四棱錐體。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的柴油機(jī)尾氣海水淡化器，其特征是所述蒸發(fā)箱內(nèi)的所有加 熱管疊加之流通面積> 1. 25倍的柴油機(jī)煙道流通面積。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的柴油機(jī)尾氣海水淡化器，其特征是在所述浮球開(kāi)關(guān)水箱或 加熱蒸發(fā)箱上裝有液位計(jì)。
專利摘要本實(shí)用新型是一種海上船用的柴油機(jī)尾氣海水淡化器，它具有加熱蒸發(fā)箱，箱體上設(shè)有海水進(jìn)水管及排放管，加熱蒸發(fā)箱的上方設(shè)置有蒸汽箱，兩箱貫通連接，特別是a.在加熱蒸發(fā)箱內(nèi)安裝有若干排加熱管，所有加熱管的兩端口分別連通設(shè)在加熱蒸發(fā)箱外部的煙氣進(jìn)口及煙氣出口；b.在加熱蒸發(fā)箱的外部裝有浮球開(kāi)關(guān)水箱，該水箱上下端分別設(shè)有液面連通管及氣面連通管，兩管與加熱蒸發(fā)箱的內(nèi)腔上下部連通，且在水箱上安裝有浮球開(kāi)關(guān)，浮球開(kāi)關(guān)控制連接海水進(jìn)水管；c.在所述蒸汽箱中安裝有冷凝器，冷凝器的底部設(shè)有淡水出口，冷凝器的殼體中段上部開(kāi)設(shè)有蒸汽進(jìn)口；本實(shí)用新型能在常溫常壓下完成蒸發(fā)制造淡水，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，制造成本低，可廣泛用于小型運(yùn)輸船、漁船。
文檔編號(hào)C02F1/16GK201626850SQ20092028931
公開(kāi)日2010年11月10日 申請(qǐng)日期2009年12月16日 優(yōu)先權(quán)日2009年12月16日
發(fā)明者姜長(zhǎng)生, 朱征東 申請(qǐng)人:黃石市高耐斯熱工設(shè)備有限公司