一种利用微波离心海冰淡化装置制造方法
【专利摘要】本实用新型公开一种利用微波离心海冰淡化装置，包括传动带、支撑架、微波加热腔体、微波发生器、搅拌装置和离心装置；传动带包括第一传动带、第二传动带和第三传动带，传动带位于支撑架的上方，微波加热腔体设有入口和出口，位于支撑架的上方，第一传动带的一端和微波加热腔体的入口端连接，微波加热腔体的出口端与第二传动带的一端连接，第二传动带的另一端与第三传动带的一端连接，第三传动带的另一端与搅拌装置连接；微波加热腔体的腔体壁中设有微波发生器；离心装置包括离心机、进料口、出料口。本实用新型在海冰淡化生产过程中具有淡水损失率低、离心效率高、操作简单易行、节能环保等优点，适用于海冰淡化研究阶段和工业化生产应用。
【专利说明】一种利用微波离心海冰淡化装置
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及海冰/海水淡化【技术领域】。更具体地，涉及一种利用微波离心海冰淡化装置。
【背景技术】
[0002]我国淡水资源总量为2.7万亿立方米，居世界第六位，人均水量只相当于世界人均占有量的1/4，居世界第110位。水资源在区域分布上也很不均匀，其中，环渤海地区是我国水质性缺水最为严重的地区之一。环渤海区域是我国继珠三角和长三角地区之后发展起来的第三个经济增长极，随着产业和人口在这里的急速聚集，对摆脱淡水资源量束缚的愿望异常迫切。渤海海冰是一种灾害，更是一种资源。研究表明，正常年份环渤海海冰可开采100亿立方米?200亿立方米/次，因为海冰开采后会再生长，如果按年平均生长4?5次计算，那么整个渤海地区的海冰潜在可开采资源量最高可达1000亿立方米/年，将超过黄河I年的入海流量。因此若将巨大的海冰储量转化为廉价的淡水资源，对区域经济持续发展、环境改善等具有重要作用和战略意义。
[0003]在海上，海冰是由在低温环境下形成的淡水冰晶、冰针和冰片发生合并、生长而成，一部分海水浓缩后被包围在合并时形成的穴及晶格内，而另一部分则从冰晶间析出流入下面的海水中；而穴或晶格内的浓盐水形成了所谓的“盐水胞”或“卤水胞”，向下生长的冰晶大多以矩阵状排列，使固态海冰具有纵向节理属性。所以，海冰结构不同于淡水冰结构，它并不是单纯的冰晶，而是固体冰晶、盐水胞和少量固体杂质组成的固、液、气三相混合物。海冰的盐分主要来自晶体间的盐水胞，而盐水胞的盐分浓度和数量决定着海冰含盐量的高低，因此如何将海冰内的盐水胞去除是海冰淡化的关键。
[0004]自我国科学家史培军教授等人首次提出海冰淡化概念以来近18年的时间里，以北京师范大学为主的科研团队陆续开展了一系列相关工作。研究表明，根据海冰自然融化时咸淡分离原理，通过简单物理方法可实现海冰脱盐淡化。目前常见的海冰脱盐淡化方法有:浸泡脱盐法、离心脱盐法、浸泡离心脱盐法、控温冻融重力脱盐法等。实质上，海冰淡化方法主要分为两类，一种是利用热传导、对流、热辐射等由外及里的升温融冻方式，使海冰内部盐水胞扩张逐渐形成排盐通道，最终实现咸淡水分离海冰淡化的目的，但该方法淡化周期长，连续化程度低，一般需要1-2个月时间，如中国专利200510092863.7。另外一种，是采用海冰机械高度破碎后进行离心、浸泡等排盐淡化方法，该方法中需要将海冰内部大小不一的盐水胞全部打碎，使盐水胞个体破坏并暴露出来，才能真正释放浓盐水，即海冰脱盐淡化效果与海冰破碎程度有直接关系，比如海冰经过多次机械破碎，直到冰晶粒径达3_左右，再利用高速离心过程才能海冰淡化获得较好效果，见中国专利201210384736.4。综所上述，现有海冰淡化方法中，控温冻融重力脱盐方法具有周期长、连续性差等缺点；而传统机械破碎浸泡、离心等方法具有物料破碎程度要求高、工作效率低、耗能高等缺点，均是困扰当前海冰淡化方法研究和产业化生产研究中遇到的关键问题和瓶颈。实用新型内容
[0005]本实用新型所要解决的技术问题是提供一种利用微波离心海冰淡化装置，该装置可解决海冰盐水通道形成缓慢，破碎难度大和生产效率低等问题。
[0006]为解决上述技术问题，本实用新型采用下述技术方案:
[0007]—种利用微波离心海冰淡化装置，该装置包括传动带、支撑架、微波加热腔体、微波发生器、搅拌装置和离心装置；
[0008]所述传动带包括第一传动带、第二传动带和第三传动带，所述第一传动带、第二传动带和第三传动带下方设有支撑架，所述微波加热腔体设有出口和入口，其下方设有支撑架，所述第一传动带的一端和微波加热腔体的入口端连接，所述微波加热腔体的出口端与第二传动带的一端连接，所述第二传动带的另一端与第三传动带的一端连接，所述第三传动带的另一端通向搅拌装置；
[0009]所述微波加热腔体的腔体壁中设有微波发生器；
[0010]所述离心装置包括离心机、进料口和出料口，所述进料口设于离心机的上方，所述出料口设于离心机的侧壁下方。
[0011 ] 所述搅拌装置为翻斗式，其上设有延长板，所述搅拌装置通过延长板与离心装置连接。海冰在搅拌装置中被均匀破碎后，搅拌装置倾斜翻斗，通过延长板将破碎海冰直接送入离心机进料口。
[0012]优选地，所述第三传动带与搅拌装置连接的一端架设在搅拌装置的上方，其端口距离搅拌装置的装置口至少3米高。
[0013]优选地，所述第三传动带倾斜设置，其与搅拌装置连接的一端高于其与第二传动带连接的一端。
[0014]第三传动带与搅拌装置连接的一端端口距离搅拌装置进料口至少要有3米的距离，由于海冰冰晶加热后胶结结构已经软化，在经自由坠落，冰块与支撑墙撞击后，海冰冰晶的胶结结构松动。利用海冰自身重力，在自由坠落后撞击破碎，从而减少机械破碎设备的投资及额外的能量消耗，另外避免了机械力对冰晶结构的破坏，减少细小冰屑对大孔隙的堵塞作用，有利于海冰快速排盐。海冰在坠入搅拌装置前，其经过了微波加热处理及自由坠落撞击而使海冰初步破碎，但这种破碎不均匀，不利于连续化离心排盐处理，而经过搅拌处理后，海冰均匀破碎，并能保留冰晶的完整性；搅拌的转速选择25-300r/min，时间1_2分钟，低速搅拌可使海冰破碎均匀，且最大程度的保留了冰晶完整性，之后送入离心装置。
[0015]优选地，所述微波加热腔体的上或下腔体壁中设有微波发生器。微波发生器的加热频率可选择890MHZ-24.125GHz，加热时间0.1_5分总；加热时间与微波加热频率成反比，与海冰量成正比，加热后，冰内卤水通道迅速形成，海冰冰晶胶结物溶解，海冰物理粘性和硬度大幅降低。
[0016]优选地，所述微波加热腔体的入口端和出口端皆设有多层防泄漏水帘。
[0017]优选地，所述微波发生器设有微波导波口。微波导波口将微波发生器产生的微波导流释放到微波加热腔，腔内微波在金属腔壁的无耗能反射下，被海冰全部吸收，耗能低、效率高。
[0018]优选地，所述微波加热腔体的高度为30-60cm，宽度为50_100cm，长200_500cm，微
波加热腔体的尺寸既要保证海冰顺利通过，又要在微波有效穿透深度范围内。[0019]优选地，所述搅拌装置靠近第三传动带一端的支撑墙为200-400cm厚，支撑墙壁的内侧顶部为向下的弧形，搅拌装置中设有搅拌叶片。搅拌装置靠近第三传动带一端的弧形墙壁可以防止破碎后的海冰堆积过高，并使破碎的海冰容易进入搅拌装置中。
[0020]本实用新型的有益效果如下:
[0021]海冰在冬季低温条件下形成，且具有一定粘性和硬度，利用机械破碎难度较大，淡化水水质也很难短时间内有所提高。传统连续式脱盐装置对物料的前处理要求较高，实际上冰块必须进行多次筛选或多次破碎，该过程费时费力，且不易控制，海冰粘性也使得传统海冰淡化水的水质很难进一步提高。因此，海冰破碎难和冰盐分离效率低是影响离心淡化的关键问题。本发明在海冰淡化生产过程中，具有可连续性好、脱盐率高、排盐迅速、淡水损失率低、耗能低等优点，可适用于有冰海岸、码头或船坞等海冰淡化研究阶段和工业化生产阶段，对于促进海冰/海水淡化产业的发展，对于缓解淡水资源匮乏的问题，对于增加生产、生活用水储量和改善环境等方面，具有显著的经济、社会和环境效益。
【专利附图】
【附图说明】
[0022]下面结合附图对本实用新型的【具体实施方式】作进一步详细的说明。
[0023]图1为一种利用微波离心海冰淡化装置示意图。
【具体实施方式】
[0024]为了更清楚地说明本实用新型，下面结合优选实施例和附图对本实用新型做进一步的说明。附图中相似的部件以相同的附图标记进行表示。本领域技术人员应当理解，下面所具体描述的内容是说明性的而非限制性的，不应以此限制本实用新型的保护范围。
[0025]图中，2为支撑架，3为多层防泄漏水帘，4为微波加热腔体，5为微波加热器，6为微波导波口，7为搅拌装置，8为搅拌叶片，9为离心机，10为出料口，15为延长板，16为进料口，20为第一传动带，21为第二传动带，22为第三传动带。
[0026]一种利用微波负压海冰淡化装置，该装置包括传动带、支撑架2、微波加热腔体4、微波发生器5、搅拌装置7和离心装置；
[0027]传动带包括第一传动带20、第二传动带21和第三传动带22，第一传动带、第二传动带和第三传动带位于支撑架2的上方，微波加热腔体4设有出口和入口，其位于支撑架2的上方，第一传动带20的一端和微波加热腔体4的入口端连接，微波加热腔体4的出口端与第二传动带21的一端连接，第二传动带21的另一端与第三传动带22的一端连接，第三传动带22的另一端与搅拌装置7连接；第三传动带22与搅拌装置7连接的一端架设在搅拌装置7的上方，其端口距离搅拌装置7的装置口至少3米高，优选第三传动带22倾斜设置，其与搅拌装置7连接的一端高于其与第二传动带21连接的一端。
[0028]微波加热腔体4的腔体壁中设有微波发生器5 ;优选微波加热腔体4的上、下腔体壁中设有微波发生器5 ;微波发生器5设有微波导波口 6 ;微波加热腔体4的入口端和出口端皆设有多层防泄漏水帘3。
[0029]离心装置包括离心机9、进料口 16、出料口 10，所述出料口 10设于离心机9的侧壁下方。
[0030]搅拌装置7为翻斗式，并设有延长板15和搅拌叶片8。[0031]搅拌装置与离心装置连接，海冰在搅拌装置中被均匀破碎后，搅拌装置倾斜翻斗，通过延长板15将破碎海冰直接送入离心机进料口 16。
[0032]优选微波加热腔体4的高度为30-60cm，宽度为50_100cm，长200_500cm。
[0033]海冰切割成能进入微波加热腔体的块状，放到第一传动带上，经第一传动带通过入口进入微波加热腔体，微波加热腔体长200cm,宽50cm,高60cm。微波加热腔体的上或下腔壁中设有微波加热器，微波加热器设有微波导波口。微波加热器的加热频率为915MHz，功率20KW，加热时间I分钟。加热后，海冰内部排盐孔道连通，卤水下渗使冰块上层颜色逐渐变白下层逐渐变暗；其加热后，冰内卤水通道迅速形成，海冰冰晶胶结物溶解，海冰物理粘性和硬度大幅降低。
[0034]海冰经过微波加热腔体加热之后，经第二传动带传输到第三传动带，经第三传动带传动至搅拌装置上方，脱离第三传动带后以自由落体坠入搅拌装置。利用海冰自身重力，在自由坠落进入搅拌装置时，海冰撞击破碎，减少了机械破碎设备的投资及额外能量消耗，另外避免了机械力对冰晶结构的破坏，减少细小冰屑对大孔隙的堵塞作用，有利于快速排盐。
[0035]海冰经搅拌后，送入离心装置，在离心装置中，海冰中的淡水冰晶和浓盐水经过离心分离，浓盐水回收提纯，淡水冰存储备用。由于微波加热过程，卤水胞受热融化下渗，破坏了卤水凹槽后，才将冰内排盐孔道打通，因此减少了冰内卤水排除的阻力，增加了机械离心效率，提闻了淡化水水质。
[0036]显然，本实用新型的上述实施例仅仅是为清楚地说明本实用新型所作的举例，而并非是对本实用新型的实施方式的限定，对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动，这里无法对所有的实施方式予以穷举，凡是属于本实用新型的技术方案所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本实用新型的保护范围之列。
【权利要求】
1.一种利用微波离心海冰淡化装置，其特征在于:包括传动带、支撑架(2)、微波加热腔体(4)、微波发生器(5)、搅拌装置(7)和离心装置； 所述传动带包括第一传动带(20)、第二传动带(21)和第三传动带(22)，所述第一传动带、第二传动带和第三传动带下方设有支撑架(2)，所述微波加热腔体(4)设有出口和入口，其下方设有支撑架(2)，所述第一传动带(20)的一端和微波加热腔体(4)的入口端连接，所述微波加热腔体(4)的出口端与第二传动带(21)的一端连接，所述第二传动带(21)的另一端与第三传动带(22)的一端连接，所述第三传动带(22)的另一端通向搅拌装置(7)； 所述微波加热腔体(4)的腔体壁中设有微波发生器(5)； 所述离心装置包括离心机(9)、进料口(16)和出料口(10)，所述进料口(16)设于离心机(9)的上方，所述出料口(10)设于离心机(9)的侧壁下方； 所述搅拌装置(7)为翻斗式，其上设有延长板(15)，所述搅拌装置(7)通过延长板(15)与离心装置连接。
2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于:所述第三传动带(22)与搅拌装置(7)连接的一端架设在搅拌装置(7)的上方，其端口距离搅拌装置(7)的装置口至少3米高。
3.根据权利要求2所述的装置，其特征在于:所述第三传动带(22)倾斜设置，其与搅拌装置(7)连接的一端高于其与第二传动带(21)连接的一端。
4.根据权利要求1所述的装置，其特征在于:所述微波加热腔体(4)的上或下腔体壁中设有微波发生器(5)。
5.根据权利要求1所述的装置，其特征在于:所述微波加热腔体(4)的入口端和出口端皆设有多层防泄漏水帘(3)。
6.根据权利要求1所述的装置，其特征在于:所述微波发生器(5)设有微波导波口(6)。
7.根据权利要求1所述的装置，其特征在于:所述微波加热腔体(4)的高度为30_60cm,宽度为 50-100cm,长 200-500cm。
8.根据权利要求1所述的装置，其特征在于:所述搅拌装置(J)靠近第三传动带一端的支撑墙的壁厚为200-400cm，所述支撑墙壁内侧顶部为向下的弧形，搅拌装置(7)中设有搅拌叶片(8)。
【文档编号】C02F1/02GK203754453SQ201420125715
【公开日】2014年8月6日 申请日期:2014年3月19日 优先权日:2014年3月19日
【发明者】张化, 张峰, 陶军, 许映军, 钞锦龙 申请人:北京师范大学