一种利用相变微胶囊的真空闪蒸式海水淡化系统的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及海水淡化技术领域，具体涉及一种利用相变微胶囊的真空闪蒸式海水淡化系统。
【背景技术】
[0002]随着人口增长和经济的快速发展，人类对淡水的需求量持续增大。世界上许多国家和地区都面临着水资源危机。我国幅员辽阔，淡水资源分布不均，尤其以北方和海岛地区，淡水资源严重缺乏，多年来年均缺水量达400亿立方米以上。地球上的水资源总量中淡水仅占2.5%，海水占97.5%，因此从某种意义上说，海水才是取之不尽，用之不竭的主要水源。在淡水资源紧缺的严峻形势下，开发利用海水，进行海水淡化成为解决淡水资源紧缺的一条有效的方法。
[0003]海水淡化技术是将海水中的盐分和水分分离，最终得到淡水和浓缩盐水的技术。根据脱盐过程，海水淡化技术主要有三大类:即热法、膜法和化学方法。热法海水淡化技术主要为蒸馏法，包括多级闪蒸和多效蒸发技术。多效蒸发是将前一个蒸发器蒸发出来的二次蒸汽引入下一个蒸发器作为加热蒸汽并在下一个蒸发器中凝为蒸馏水，如此依次进行。多效蒸发较多级闪蒸应用早，但由于结垢和腐蚀等问题，后被多级闪蒸取代。
[0004]多级闪蒸，热海水逐级流入真空递增的闪蒸室内，由于海水温度高于闪蒸室内压力下对应的饱和温度，海水吸收自身显热而部分沸腾蒸发，直至其余海水温度降到对应于闪蒸室压力的饱和温度为止。由于水的显热(4.2KJ/Kg.K)相对于水蒸气的潜热(2200KJ/Kg.K)很小，因此装置单级的造水效率很低，装置的级数往往很多，装置结构很大，造价较高，造水成本也较高。
【发明内容】
[0005]本发明针对以上提出的现有闪蒸淡化海水装置单机造水效率低、装置造价高和造水成本高的问题，而研宄设计一种利用相变微胶囊的真空闪蒸式海水淡化系统及方法。本发明采用的技术手段如下:
[0006]一种利用相变微胶囊的真空闪蒸式海水淡化系统，包括海水箱、闪蒸罐和冷凝器，所述海水箱和/或闪蒸罐中设有相变微胶囊，相变微胶囊分散于海水中，所述海水箱中设有加热装置，海水从海水箱通过海水泵进入闪蒸罐进行闪蒸，闪蒸蒸汽由闪蒸罐进入冷凝器冷凝成为淡水排出，闪蒸剩余的海水通过循环泵回流至海水箱，所述海水箱上设有补水口，处理过程中，相变微胶囊随海水一起在海水箱与闪蒸罐之间进行循环。
[0007]进一步地，所述冷凝器与冷却水箱之间通过冷却水泵形成冷却水循环，所述冷却水的冷源为冷水机组。
[0008]进一步地，所述海水泵与闪蒸罐之间设有流量计和压力表，所述流量计与海水泵之间设有控制阀I，所述控制阀I与海水泵之间的管路通过控制阀II与海水箱相连。
[0009]进一步地，所述冷凝器的淡水出口与淡水箱相连，所述淡水箱上部与真空泵相连。
[0010]进一步地，所述相变微胶囊的平均粒径为0.1?1000 μ m。
[0011]进一步地，相变微胶囊的囊壁由惰性材料制成。
[0012]进一步地，所述相变微胶囊的囊壁材料为三聚氰胺、密胺树脂、脲醛树脂、甲基苯烯酸酯、二氧化硅或聚脲，优选密胺树脂；所述相变微胶囊内的相变材料为石蜡、结晶水合盐、石蜡烃、聚醚、聚酯或脂肪酸，优选Ba(OH)2.8H20、石蜡或NaCH3CO0.3H20。
[0013]与现有技术比较，本发明所述的一种利用相变微胶囊的真空闪蒸式海水淡化系统具有以下优点:
[0014]1、采用相变微胶囊，由于相变材料的相变潜热很大(200KJ/Kg.K)，大约为海水的50倍，因此能大大提高汽化的海水的量；
[0015]2、相变微胶囊粒径很小，为微米级，在相变微胶囊外部囊壁附着的水膜厚度很薄，形成细薄膜蒸发，细薄膜蒸发的传热速度很快，为兆瓦级，大大提升相变潜热释放的速度，提高装置单级的造水量，减少装置级数，降低装置初置费用和造水成本。
【附图说明】
[0016]图1是本发明实施例的海水淡化系统示意图。
【具体实施方式】
[0017]如图1所示，一种利用相变微胶囊的真空闪蒸式海水淡化系统，包括海水箱1、闪蒸罐2和冷凝器3，所述海水箱I和/或闪蒸罐2中设有相变微胶囊，相变微胶囊分散或悬浮于海水中，所述海水箱中设有加热装置4，海水箱I通过海水泵5、控制阀I 6和压力表7与闪蒸罐2相连，闪蒸罐2上设有真空表8，闪蒸罐2内设有雾化喷嘴9，雾化喷嘴9上方设有气液分离器10，气液分离器10的上方空间与冷凝器3相连，冷凝器3下方与淡水箱11连接，所述淡水箱11上部与真空泵12相连，使得闪蒸罐2、冷凝器3和淡水箱11都处于负压运行状态。闪蒸罐2的底部通过循环泵14和控制阀与海水箱I连接，海水箱I底部设有泄水口 15。海水从海水箱I通过海水泵5进入闪蒸罐2进行闪蒸，闪蒸蒸汽由闪蒸罐2进入冷凝器3冷凝成为淡水排出，闪蒸剩余的海水通过循环泵14回流至海水箱1，所述海水箱I上设有补水口 16，处理过程中，相变微胶囊随海水一起在海水箱I与闪蒸罐2之间进行循环，闪蒸罐底部设有排水口 17。
[0018]所述冷凝器3与冷却水箱18之间通过冷却水泵19形成冷却水循环，所述冷却水的冷源为冷水机组20，冷凝器3的冷却水进口和冷却水出口均与冷却水箱18连接，形成循环冷却，冷却水箱18与冷水机组20配合，冷水机组20提供冷却水的冷量。冷却水箱18内的冷却水经冷却水泵19供入冷凝器3，在冷凝器3中，水蒸气液化，将热量释放给冷却水后凝结进入淡水箱11，通过淡水箱11下方的淡水出口 13排出，而吸热后的冷却水流经冷水机组20放热后返回冷水箱18。
[0019]所述控制阀I 6与海水泵5之间的管路通过控制阀II 21与海水箱I相连，通过调节控制阀I 6控制阀II 21，并通过流量计22的反馈，可以调节进入闪蒸罐2的海水的量。
[0020]所述相变微胶囊的平均粒径为0.1?1000 μ m。
[0021]所述相变微胶囊的囊壁材料为三聚氰胺、密胺树脂、脲醛树脂、甲基苯烯酸酯、二氧化硅或聚脲，优选密胺树脂；所述相变微胶囊内的相变材料为石蜡、结晶水合盐、石蜡烃、聚醚、聚酯或脂肪酸，优选Ba(OH)2.8H20、石蜡或NaCH3CO0.3H20。
[0022]一种利用相变微胶囊的真空闪蒸式海水淡化方法，包括以下步骤:
[0023]①向待闪蒸的海水中加入适当比例的相变微胶囊，加入位置为海水箱I ;
[0024]②将海水箱I中的海水通过加热装置4加热至30?100°C并通过海水泵5送入闪蒸罐2进行闪蒸生成蒸汽，与海水良好混合的相变微胶囊吸收海水的热量，内部相变材料发生相变，相态由固态变为液态，在闪蒸罐2内，海水温度高于闪蒸罐2内压力对应的饱和温度，海水汽化，海水温度降低，同时相变微胶囊温度降低，放出相变潜热。由于相变材料的相变潜热很大(200KJ/Kg.K)，大约为海水的50倍，因此将大大提高汽化的海水的量。相变微胶囊在整个过程中外部囊壁形态不变，始终保持固态球形，发生固液态相变的只是内部相变材料。相变微胶囊粒径很小，为微米级，在相变微胶囊外部囊壁附着的水膜厚度很薄，形成细薄膜蒸发，细薄膜蒸发的传热速度很快，为兆瓦级，这将大大提升相变潜热释放的速度，提高装置单级的造水量。
[0025]③将步骤②闪蒸剩余的海水和微胶囊与新的海水进行混合，加热至30?100°C进行闪蒸，并重复此步骤。
[0026]所述闪蒸罐2内海水的液位高度控制在闪蒸罐2高度的1/15?1/10。
[0027]以上所述，仅为本发明较佳的【具体实施方式】，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。
【主权项】
1.一种利用相变微胶囊的真空闪蒸式海水淡化系统，其特征在于:包括海水箱、闪蒸罐和冷凝器，所述海水箱和/或闪蒸罐中设有相变微胶囊，相变微胶囊分散于海水中，所述海水箱中设有加热装置，海水从海水箱通过海水泵进入闪蒸罐进行闪蒸，闪蒸蒸汽由闪蒸罐进入冷凝器冷凝成为淡水排出，闪蒸剩余的海水通过循环泵回流至海水箱，所述海水箱上设有补水口，处理过程中，相变微胶囊随海水一起在海水箱与闪蒸罐之间进行循环。2.根据权利要求1所述的利用相变微胶囊的真空闪蒸式海水淡化系统，其特征在于:所述冷凝器与冷却水箱之间通过冷却水泵形成冷却水循环，所述冷却水的冷源为冷水机组。3.根据权利要求2所述的利用相变微胶囊的真空闪蒸式海水淡化系统，其特征在于:所述海水泵与闪蒸罐之间设有流量计和压力表，所述流量计与海水泵之间设有控制阀I，所述控制阀I与海水泵之间的管路通过控制阀II与海水箱相连。4.根据权利要求3所述的利用相变微胶囊的真空闪蒸式海水淡化系统，其特征在于:所述冷凝器的淡水出口与淡水箱相连，所述淡水箱上部与真空泵相连。5.根据权利要求1至4中任意一项所述的利用相变微胶囊的真空闪蒸式海水淡化系统，其特征在于:所述相变微胶囊的平均粒径为0.1?1000 μ m。6.根据权利要求5所述的利用相变微胶囊的真空闪蒸式海水淡化系统，其特征在于:相变微胶囊的囊壁由惰性材料制成。7.根据权利要求6所述的利用相变微胶囊的真空闪蒸式海水淡化系统，其特征在于:所述相变微胶囊的囊壁材料为三聚氰胺、密胺树脂、脲醛树脂、甲基苯烯酸酯、二氧化硅或聚脲，所述相变微胶囊内的相变材料为石蜡、结晶水合盐、石蜡烃、聚醚、聚酯或脂肪酸。
【专利摘要】本实用新型公开了一种利用相变微胶囊的真空闪蒸式海水淡化系统，属于海水淡化技术领域。本实用新型包括海水箱、闪蒸罐和冷凝器，所述海水箱和/或闪蒸罐中设有相变微胶囊，相变微胶囊分散于海水中，所述海水箱中设有加热装置，海水从海水箱通过海水泵进入闪蒸罐进行闪蒸，闪蒸蒸汽由闪蒸罐进入冷凝器冷凝成为淡水排出，闪蒸剩余的海水通过循环泵回流至海水箱，所述海水箱上设有补水口，处理过程中，相变微胶囊随海水一起在海水箱与闪蒸罐之间进行循环。本实用新型能大大提高汽化的海水的量，大大提升相变潜热释放的速度，提高装置单级的造水量，减少装置级数，降低装置初置费用和造水成本。
【IPC分类】C02F103/08, C02F1/08, C02F1/06
【公开号】CN204643890
【申请号】CN201520088367
【发明人】郭阳, 纪玉龙, 苏风民, 马鸿斌
【申请人】大连海事大学
【公开日】2015年9月16日
【申请日】2015年2月6日