本發(fā)明屬于熱法海水淡化技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種豎直管式升膜海水淡化裝置及其工藝。

背景技術(shù)：

現(xiàn)代社會對水資源的需求量越來越大，自然界的淡水資源已經(jīng)無法滿足人類的生產(chǎn)、生活需求，因此，將海水進(jìn)行處理得到可以適合人類需求的淡水的技術(shù)越來越受到重視。

目前，國內(nèi)外應(yīng)用熱法進(jìn)行海水淡化的裝備主要有兩種：一種是多級閃蒸，一種是低溫多效蒸餾。無論是多級閃蒸還是低溫多效蒸餾都是采用的水平管作為換熱界面，傳熱溫差很小，傳熱過程比較溫和，因此傳熱管用量較大，另外考慮到二次蒸汽的完全汽液分離，設(shè)備內(nèi)非布管空間較大，造成筒體的外表面比較大。因此這兩種工藝使用的金屬材料較多，初期投資大。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是針對上述現(xiàn)有技術(shù)提供一種低成本、高效、穩(wěn)定的海水淡化裝置及其工藝，采用豎直設(shè)置的升膜蒸發(fā)裝置，有效降低設(shè)備需要的材料量，便于建造維護(hù)，節(jié)約項目初期投入和運行費用。

本發(fā)明解決上述問題所采用的技術(shù)方案為：

一種管式升膜海水淡化裝置，包括升膜蒸發(fā)器、汽液分離器和凝汽器。

所述升膜蒸發(fā)器包括筒體、熱源通道和傳熱管，所述熱源通道上設(shè)置有熱源入口和熱源出口；所述傳熱管設(shè)置有物料入口和物料出口；所述汽液分離器包括汽液入口、蒸汽出口和濃鹽水出口。

所述熱源入口連通熱源，所述熱源出口連接到蒸發(fā)器凝水管路。

所述物料出口與所述汽液入口連接，所述濃鹽水出口連接到汽液分離器凝水管路；所述蒸汽出口經(jīng)過所述凝汽器后連接到成品水出口管路。

優(yōu)選地，所述傳熱管為非水平設(shè)置。

優(yōu)選地，所述傳熱管與水平面的夾角為45°～135°。

優(yōu)選地，所述傳熱管為豎直設(shè)置。

優(yōu)選地，所述筒體豎直設(shè)置。

優(yōu)選地，所述筒體兩端分別設(shè)置有上封頭和下封頭，所述筒體、所述上封頭和所述下封頭上設(shè)置有對應(yīng)的接管。

優(yōu)選地，所述蒸發(fā)器凝水管路上設(shè)置有凝結(jié)水泵，所述汽液分離器凝水管路上設(shè)置有濃鹽水泵，所述成品水出口管路上設(shè)置有成品水泵。

優(yōu)選地，所述升膜蒸發(fā)器采用蒸汽作為熱源。

優(yōu)選地，所述傳熱管在所述筒體內(nèi)直接由所述物料入口延伸設(shè)置到物料出口，不設(shè)循環(huán)管路，物料一次通過蒸發(fā)，無循環(huán)量。

一種管式升膜海水淡化裝置的海水淡化工藝，其特征在于：物料由所述物料入口進(jìn)入所述升膜蒸發(fā)器內(nèi)，流經(jīng)所述換傳熱管吸收熱量后蒸發(fā)形成汽液混合物料從所述物料出口高速流出，并從所述汽液入口進(jìn)入所述汽液分離器進(jìn)行汽液分離，分離后的濃鹽水從所述濃鹽水出口流出，并流經(jīng)所述汽液分離器凝水管路，由所述濃鹽水泵引出系統(tǒng)內(nèi)部；所述汽液分離器中分離后的蒸汽從所述蒸汽出口流出，并進(jìn)入所述凝汽器中進(jìn)行冷凝形成成品水，經(jīng)由所述成品水泵引出系統(tǒng)內(nèi)部；蒸汽由所述蒸汽入口進(jìn)入所述升膜蒸發(fā)器，流經(jīng)所述熱源通道，釋放熱量后凝結(jié)成為凝結(jié)水從所述凝結(jié)水出口流出，由所述凝結(jié)水泵引出系統(tǒng)。

優(yōu)選地，所述物料由底部進(jìn)入所述升膜蒸發(fā)器的管程，蒸發(fā)后蒸汽混合物料從所述管程的頂部流出；所述物料一次通過蒸發(fā)，無循環(huán)量。

升膜蒸發(fā)器，又稱爬升膜蒸發(fā)器，它依據(jù)虹吸泵原理操作，根據(jù)在沸騰過程中產(chǎn)生的蒸汽氣泡的升力，液體和蒸汽并流向上流動；同時，產(chǎn)生的蒸汽量增加，從而，在管壁上產(chǎn)生流動的膜，即液體向上“爬”，并流向上運動有助于在液體中產(chǎn)生高度的湍流。降膜蒸發(fā)器，其基本原理是對流蒸發(fā)，不能產(chǎn)生氣泡。眾所周知，泡核沸騰的傳熱系數(shù)要遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于對流蒸發(fā)，因而升膜蒸發(fā)器比降膜蒸發(fā)器的傳熱更加劇烈。

降膜蒸發(fā)器中，對流蒸發(fā)會在管壁上形成一層液膜，接觸管壁部分的液膜吸收熱量并傳遞到液膜的外壁，外壁形成蒸汽進(jìn)行蒸發(fā)，這樣的結(jié)果就是降膜的管壁上有整個一層液體的膜。這層液膜要保證一定的厚度僅僅靠進(jìn)料量是不夠的，而且，這層膜被蒸發(fā)而變成蒸汽的部分是少數(shù)的，大部分的液膜還是要流回到容器的底部，為了將液體全部蒸發(fā)就需要將這一部分液體重新引回降膜蒸發(fā)器的進(jìn)料側(cè)，這個保證液體成膜的量減去新進(jìn)物料的量就是循環(huán)量。升膜蒸發(fā)器中，液體在容器底部受熱后變?yōu)檎羝蛏吓郎?，不需要形成整體的液膜，不需要保證液膜的厚度，不同段的液膜是不同的相態(tài)，新進(jìn)的物料量是多少就蒸發(fā)多少，所以沒有循環(huán)量。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有如下優(yōu)點：

1、蒸發(fā)器內(nèi)部非布管面積大幅減少，筒體用材更??；

2、傳熱管內(nèi)部蒸汽速度高，傳熱劇烈，所用的管材更少；

3、物料無需循環(huán)量，有效降低裝置的電耗；

4、設(shè)備豎直設(shè)置，占地減幅明顯，輔助投資更省，設(shè)置更靈活。

附圖說明

圖1為本發(fā)明實施例中升膜海水淡化裝置的流程示意圖。

圖2為本發(fā)明實施例中升膜蒸發(fā)器的結(jié)構(gòu)示意圖。

其中：1升膜蒸發(fā)器；2汽液分離器；3凝汽器；4凝結(jié)水泵；5濃鹽水泵；6成品水泵；10蒸發(fā)器凝水管路；11熱源入口；12物料出口；13上封頭；14筒體；15傳熱管；16熱源出口；17下封頭；18物料入口；21汽液入口；22蒸汽出口；23濃鹽水出口；24汽液分離器凝水管路；31成品水出口管路。

具體實施方式

為了使本發(fā)明所解決的技術(shù)問題、技術(shù)方案及有益效果更加清楚明白，以下結(jié)合附圖及實施例，對本發(fā)明進(jìn)行進(jìn)一步詳細(xì)說明。應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的具體實施例僅用以解釋本發(fā)明，并不用于限定本發(fā)明。

如圖1、2所示一種管式升膜海水淡化裝置，包括升膜蒸發(fā)器1、汽液分離器2和凝汽器3。

所述升膜蒸發(fā)器1包括筒體14、熱源通道和傳熱管15，所述熱源通道上設(shè)置有熱源入口11和熱源出口16；所述傳熱管設(shè)置有物料入口18和物料出口12；所述汽液分離器2包括汽液入口21、蒸汽出口22和濃鹽水出口23。

所述熱源入口11連通熱源，所述熱源出口16連接到蒸發(fā)器凝水管路10。

所述物料出口12與所述汽液入口21連接，所述濃鹽水出口23連接到汽液分離器凝水管路24；所述蒸汽出口22經(jīng)過所述凝汽器3后連接到成品水出口管路31。

在更加優(yōu)選的實施例中，所述傳熱管為非水平設(shè)置。

在更加優(yōu)選的實施例中，所述傳熱管與水平面的夾角為45°～135°。

在更加優(yōu)選的實施例中，所述傳熱管15為豎直設(shè)置。

在更加優(yōu)選的實施例中，所述筒體14為豎直設(shè)置。

在更加優(yōu)選的實施例中，所述筒體14兩端分別設(shè)置有上封頭13和下封頭17，所述筒體14、所述上封頭13和所述下封頭17上設(shè)置有對應(yīng)的接管。

在更加優(yōu)選的實施例中，所述蒸發(fā)器凝水管路10上設(shè)置有凝結(jié)水泵4，所述汽液分離器凝水管路24上設(shè)置有濃鹽水泵5，所述成品水出口管路31上設(shè)置有成品水泵6。

在更加優(yōu)選的實施例中，所述升膜蒸發(fā)器1采用蒸汽作為熱源。

在更加優(yōu)選的實施例中，所述傳熱管15在所述筒體14內(nèi)直接由物料入口18延伸設(shè)置到物料出口12，不設(shè)循環(huán)管路，物料一次通過蒸發(fā)，無循環(huán)量。

如圖1、2所示一種管式升膜海水淡化裝置的海水淡化工藝，其特征在于：物料由所述物料入口18進(jìn)入所述升膜蒸發(fā)器1內(nèi)，流經(jīng)所述換傳熱管15吸收熱量后蒸發(fā)形成汽液混合物料從所述物料出口12高速流出，并從所述汽液入口21進(jìn)入所述汽液分離器2進(jìn)行汽液分離，分離后的濃鹽水從所述濃鹽水出口23流出，并流經(jīng)所述汽液分離器凝水管路24，由所述濃鹽水泵5引出系統(tǒng)內(nèi)部；所述汽液分離器2中分離后的蒸汽從所述蒸汽出口22流出，并進(jìn)入所述凝汽器3中進(jìn)行冷凝形成成品水，經(jīng)由所述成品水泵6引出系統(tǒng)內(nèi)部；蒸汽由所述蒸汽入口11進(jìn)入所述升膜蒸發(fā)器1，流經(jīng)所述熱源通道，釋放熱量后凝結(jié)成為凝結(jié)水從所述凝結(jié)水出口16流出，由所述凝結(jié)水泵4引出系統(tǒng)。

在更加優(yōu)選的實施例中，所述物料由底部進(jìn)入所述升膜蒸發(fā)器1的管程，蒸發(fā)后蒸汽混合物料從所述管程的頂部流出；所述物料一次通過蒸發(fā)，無循環(huán)量。

為了使本發(fā)明的技術(shù)方案和優(yōu)點更加清晰，本實施采用蒸汽作為熱源實現(xiàn)海水的淡化。與傳統(tǒng)的熱法海水淡化設(shè)備相比較，減少了系統(tǒng)裝置的平面占地，投資成本降低了25％以上，能耗降低了20％以上，系統(tǒng)運行可控且更加穩(wěn)定。

在某個具體的實施例中：

實施例中以海水作為物料水，以100℃飽和蒸汽作為熱源。以下將結(jié)合附圖對本發(fā)明作進(jìn)一步的詳細(xì)描述。升膜海水淡化裝置包括升膜蒸發(fā)器1，升膜蒸發(fā)器1的物料出口12管路上設(shè)置汽液分離器2，升膜蒸發(fā)器1的熱源出口16管路上設(shè)置有凝結(jié)水泵4，物料海水經(jīng)升壓后進(jìn)入升膜蒸發(fā)器1的管程，吸收傳熱管15外壁蒸汽的熱量后進(jìn)行蒸發(fā)，由下而上，水量逐漸變小，汽量逐漸變大，直到物料出口處形成高速的汽液混合物后進(jìn)入汽液分離器2，汽液混合物在汽液分離器2中進(jìn)行汽液分離，蒸汽由汽液分離器2頂部進(jìn)入凝汽器3中進(jìn)行冷凝形成成品水，并經(jīng)由成品水泵6打出系統(tǒng)內(nèi)部，剩余的濃鹽水由汽液分離器2的底部經(jīng)由濃鹽水泵5打出系統(tǒng)內(nèi)部。

具體地，升膜蒸發(fā)器1包括熱源入口11、物料出口12、上封頭13、筒體14、傳熱管15、熱源出口16、下封頭17和物料入口18。

100℃的飽和蒸汽流量為20t/h，進(jìn)入升膜蒸發(fā)器1的熱源入口11，在傳熱管外冷凝后變?yōu)?00℃的凝水后由熱源出口16流出。物料海水流量為40t/h，進(jìn)入升膜蒸發(fā)器1的物料入口18，并從下而上流經(jīng)升膜蒸發(fā)器1的傳熱管15，流動過程吸收傳熱管15外蒸汽的熱量進(jìn)行蒸發(fā)，蒸發(fā)溫度85℃，產(chǎn)生蒸汽流量19t/h，產(chǎn)生的蒸汽與物料海水混合在一起經(jīng)由物料出口12進(jìn)入汽液分離器2，在汽液分離器2中，汽水混合物進(jìn)行分離，蒸汽進(jìn)入凝汽器3中進(jìn)行冷凝后成為產(chǎn)品水，并經(jīng)由成品水泵6排出，未蒸發(fā)的海水從汽液分離器2底部進(jìn)入濃鹽水泵5后排出裝置內(nèi)部。

在此實施例中，物料是一次蒸發(fā)的，沒有循環(huán)量，升膜過程由系統(tǒng)自然形成，無需泵供給能量，相比較低溫多效蒸餾，節(jié)省電耗20％。表明升膜海水淡化裝置具有顯著的節(jié)能效果。

在此實施例中，蒸發(fā)系數(shù)較傳統(tǒng)熱法海水淡化明顯提升，傳熱管用量減少30％，筒體內(nèi)部布管緊湊，無多余浪費空間，筒體用材減少20％，綜合計算下來，制造成本節(jié)省25％。

以上通過具體的和優(yōu)選的實施例詳細(xì)地描述了本發(fā)明，但本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)該明白，本發(fā)明并不局限于以上所述實施例，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。