专利名称：超高效海水淡化高温高压汽体放爆膨胀瞬间汽化装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及海水超高速淡化和海水快速制盐及废水污水处理，尤其是由高压容器、高压气体、过热蒸气、加热器、导液管、进气管、放爆片、超压气罐、放爆汽化冷却大棚、自动泄压窗、水蒸气排放口、自动泄压小窗、阀门等组成的超高效海水淡化高温高压汽体放爆膨胀瞬间汽化装置。
目前国内、外采用的海水淡化方法比较多，变相法蒸发法、蒸馏法、冷却法；膜分离法反渗透法、电渗析法；化学平衡法离子交换法、水合法、溶剂萃取法等主要三大类型。目前技术领先的也是应用最多的是闪急蒸馏法，约占当今世界海水淡化总产量的70％。闪急蒸馏法就是利用水的沸点随压力降低而降低这一特性，首先使海水在管道中加热，然后引到一个压力较低的蒸发室中，被引入的高温海水就会在一刹那间迅速蒸发，产生的蒸气在装有冷海水的管道外得到冷凝而造成淡水。(需要进行重复多节闪馏，目前已达需要重复闪馏操作三十多节/次，设备庞大效率较低)。其缺点是设备投资多，海水循环量大、制水量小，浓缩率较低操作费用较高。(需要大批量的海水制作，只得约1份淡水，却要产生约9份有污染的浓海水)。
本发明的目的是提供一种全新的超高效海水淡化高温高压汽体放爆膨胀瞬间汽化装置。其结构简单，投资非常少、产水批量大、性能稳定、体积小、水垢少、使用方便、制水特快、出淡水量高、水质好(可产生约95％的淡水，只产生约5％的浓盐水)。
为了达到上述目的，本发明的解决方案是利用海水中的盐类分子均不参与蒸发汽化过程的这一特性，采用高温高压汽体放爆膨胀高压爆碎瞬间汽化法，即采用高温高压汽体放爆水液液滴减压后强烈急剧膨胀高压爆碎超高速蒸发汽化机理。采用产生巨大量的高温高压汽体引爆高压容器放爆，使海水中的淡水分子水液在高温高压汽体放爆减压后液滴强烈急剧膨胀高压爆碎超高速蒸发汽化形成混合汽体。最大限度地扩大淡水分子与盐类，分子之间的间距离、水液体积(所有的淡水分子水液液滴的体积膨胀爆碎汽化后，扩大了约几十倍至数百倍)、密度差距和运行速度及运行距离。瞬间内分离出并隔离出不同运行方式的汽与液，经快速冷却冷凝形成淡水和蒸馏水及浓盐水，达到超高速汽化瞬间海水淡化的目的。
海水在高温中，淡水分子水液容易挥发，比重、间距离变化较大；盐类分子水液不易挥发，比重、间距离变化较小。采用产生巨大量的高温超压汽体促使高压容器放爆，(海水在高温沸腾中，淡水分子水液容易被高温蒸发汽化是由于含有较多的易挥发组分，所以随着温度的升高，淡水分子水液的体积和比重变化非常大；盐类分子水液不易被高温蒸发汽化是由于含有较多的难挥发组分，所以随着温度的升高，盐类分子水液的体积和比重变化非常小。)海水水液液滴在被高温高压汽体放爆后释放出巨大能量，产生大量的高温、高压、高速冲击波(激波)射流所形成的巨大的汽体冲击激波高压爆碎动能。强烈急剧冲击、分割、包围、全方位立体、高速膨胀爆碎、超高速蒸发汽化分解海水水液液滴。让高温高压超高密度溶气的混合汽液先引起强烈高压压缩，然后高温高压汽体放爆，水液液滴减压膨胀高压爆碎瞬间汽化。使高压中的超高密度溶气的液滴在瞬间内产生了严重的力学不平衡，液滴体积强烈急剧高速膨胀，分子之间的碰撞力急剧增加，高温、高压、高速冲击波(激波)汽流汽体以超过外界大气压约成百倍至数百倍的压强压力，冲破各个淡水分子之间的间隙及促使液滴内部气泡胀大爆碎汽化。高温、高压、高速汽流汽体争先恐后地往外挤，使微细颗粒的液滴在各个方向即刻胀大高压爆碎超高速蒸发汽化。促使水液液滴体积膨胀许多倍，比重减轻许多倍，分子之间的间距离的差距扩大许多倍，最大限度地扩大淡水分子与盐类分子之间的密度差距和运行速度及运行距离。淡水分子水液液滴在超高速蒸发汽化后，形成质点细小的超高密度微细颗粒悬浮液滴混合汽体；盐类分子水液液滴不易被高温高压蒸发汽化，形成质点最大的颗粒液滴浓盐水；在它们发生了不同的运行方式后，使它们在瞬间内分离开并隔高开，达到超高速汽化瞬间海水淡化的目的。
本发明的技术方案如下在注入冷海水的密封式高压容器(在高压容器体外设置保温层)体内先设置加热器、导液管、进气管、放爆片(也称爆破片或采用高气敏自动电磁阀门)、和体外设置超压气罐、冷海水进水阀门；在超压气罐体外分别设置数个低压储气罐进气阀门、中压储气罐进气阀门、高压储气罐进气阀门、超压过热蒸气进汽阀门；与高压容器相配套的连续性放爆汽化的单层或双层放爆汽化冷却大棚为连续性放爆汽化冷却系统。放爆汽化冷却大棚(单层或双层)体内设置水蒸气排放口，体外设置自动泄压窗、自动泄压小窗、淡水出水阀门、浓盐水出液阀门、蒸馏水出水阀门。
超高效海水淡化高温高压汽体放爆膨胀瞬间汽化装置的工作流程为1、高温高压汽体放爆水液液滴减压膨胀高压爆碎超高速蒸发汽化在高压容器体内先安置加热器、导液管、进气管、放爆片(或采用高气敏自动电磁阀门)，和体外设置超压气罐及冷海水进水阀门。开启进水阀门注入冷海水，当高压容器体内的冷海水水位达到一定的水位时，关闭进水阀门停止注水密闭放爆片。然后逐个分别开启及关闭数个低压储气罐进气阀门、中压储气罐进气阀门、高压储气罐进气阀门；在高压容器体内的充气压力达到了所需的工作要求压力时，即可关闭高压储气罐的进气阀门停止注气。开启超压过热蒸气进汽阀门，当高压容器体内的海水沸腾后，关闭超压过热蒸气进汽阀门停止注汽。开启加热器加热，在高压中的超高密度溶气的海水水液加热至一定的高温后直至放爆，关闭加热器停止加热。一旦高压容器高温高压汽体放爆水液液滴减压膨胀高压爆碎瞬间汽化，放爆后释放出巨大的能量，产生大量的高温高压汽体巨力冲击波气压聚力瞬间顶破撕碎放爆片。高温高压高速射流的汽与液即从导液管上口内喷出，海水中的淡水分子水液液滴即被放爆后释放出的巨大能量产生大量的高温、高压、高速冲击波汽流汽体，在单层或双层的放爆汽化冷却大棚(大棚可用耐高温的布料制做)的巨大空间内被高速冲击碰撞高压爆碎成雾云。强烈急剧分解突跃物态变化，超高速蒸发汽化成汽体，(淡水分子与盐类分子之间一旦脱离了水体，相互间就不再产生大的作用力)形成质点细小的超高密度微细颗粒悬浮液滴混合汽体，高速强烈急剧膨胀向四周爆射扩散上升。盐类分子水液液滴由于不易被高温、高压、高速汽流蒸发汽化受冲击后，形成质点最大的颗粒液滴浓盐水，所承受的冲击作用力最大、运行速度最快、被喷射甩抛得最远，被冲击喷射后在受到阻拦后停止运行逐渐聚积。
2、超高速汽化快速冷却制取淡水在放爆前，先开启淡水出水阀门和开启浓盐水出液阀门及开启蒸馏水出水阀门。在高温高压汽体放爆后海水中的汽与液在被高温、高压、高速冲击波巨力汽流汽体冲击压缩后从导液管上口内喷出，呈圆锥状膨胀射流快速雾化，液滴在与高速汽流冲击波(激波)高压汽体不断地碰撞撞击后，在巨型的单层或双层放爆汽化冷却大棚的巨大空间内，急剧喷射剧烈膨胀高压爆碎汽化扩散上升。盐类分子水液液滴由于不易被高温高压蒸发汽化形成质点最大的颗粒液滴浓盐水，受阻拦后停止运行顺板壁面向下流，聚积后从浓盐水出液阀门管道内排出。海水中的淡水分子水液液滴被超高速蒸发汽化后形成质点细小的超高密度微细颗粒悬浮液滴混合汽体急剧向上喷射，剧烈膨胀高压爆碎瞬间汽化，形成水蒸气汽体急剧向四周爆射扩散上升。当混合汽体中有一部分汽体在上升运行时，在受到前方物体的阻拦后，会转弯绕道继续不停地向四周扩散继续运行上升。此时的自动泄压窗能够自动迅速将有压的多余的气体排出体外。淡水混合汽体水蒸气在巨大的放爆汽化冷却大棚的快速冷却冷凝聚积后形成淡水，从淡水出水阀门管道内输出。另外，大部分水蒸气上升后，快速从水蒸气排放口进入上层的放爆汽化冷却大棚内，多余的有压气体即从自动泄压小窗口排出。水蒸气经上层的放爆汽化冷却大棚的快速冷却冷凝后形成蒸馏水水液，从蒸馏水出水阀门管道内排出。最后关闭淡水出水阀门和关闭浓盐水出液阀门及关闭蒸馏水出水阀门。(前述的三种阀门也可一直处于开启状态，不再关闭。)如此不断地反复循环不息。
由于上述解决方案中采用了高温高压汽体放爆膨胀瞬间汽化法，即采用高温高压汽体放爆水液液滴减压强烈急剧膨胀高压爆碎超高速蒸发汽化机理。使海水水液在被高温高压汽体放爆后，释放出巨大能量产生大量的高温高压高速冲击波汽流汽体，巨力冲击、分割、包围、膨胀、爆碎、分解海水后，海水中的淡水分子水液液滴在瞬间内发生强烈急剧的超高速蒸发汽化，形成质点细小的超高密度微细颗粒悬浮液滴混合汽体。分子之间的间距离急剧成许多倍的加大，体积迅速成许多倍的增长，比重迅速成许多倍的减轻。海水中的盐类分子水液液滴由于不易被高温高压蒸发汽化形成质点最大的颗粒液滴浓盐水。使淡水分子与盐类分子之间产生最大的汽与液的比重差距和运行速度及运行距离，在它们发生了不同的运行方式后，达到了超高速分离的目的并将它们迅速地隔离开。其结构简单，投资非常少，性能稳定、体积小、制水特快、水垢水(并便于清除)高水质、出淡水量高(特别适合浓海水脱盐)能够节省大量的能源和时间。
下面结合附图
一与实施例对本发明作进一步描述。
附图一是本发明实施例的超高效海水淡化高温高压汽体放爆膨胀瞬间汽化装置的众多实施例中的一种高温高压汽体放爆水液液滴减压强烈急剧膨胀高压爆碎超高速蒸发汽化冷却制水的工作原理的简要示意图。
本发明超高效海水淡化高温高压汽体放爆膨胀瞬间汽化装置如附图一所示，高温高压汽体放爆水液液滴减压膨胀高压爆碎超高速蒸发汽化冷却制水在注入冷海水的高压容器(1)体内先安置加热器(2)、导液管(3)、进气管(5)、放爆片(4)[或采用高气敏自动电磁阀门(4)]和体外设置超压气罐(7)、冷海水进水阀门(6)；高压容器(1)上口处设置连接放爆片(4)，高压容器(1)上部处分别与导液管(3)、进气管(5)连接联通；高压容器(1)体内下部处连接加热器(2)和体外设置连接联通进水阀门(6)及连接联通超压气罐(7)；在超压气罐(7)的体外设置连接联通数个低压储气罐进气阀门(8)、中压储气罐进气阀门(9)、高压储气罐进气阀门(10)、超压过热蒸气进汽阀门(11)；在高压容器(1)体外上部处设置连接联通单层或双层放爆汽化冷却大棚(12)，放爆汽化冷却大棚(12)体外下部处设置连接与淡水出水阀门(17)连接联通；放爆汽化冷却大棚(12)体外底下方处设置连接联通自动泄压窗(13)和设置连接联通浓盐水出液阀门(16)；双层放爆汽化冷却大棚(12)上层的体内设置连接水蒸气排放口(14)和体外设置连接联通自动泄压小窗(15)及设置连接联通蒸馏水出水阀门(18)；连续性放爆汽化冷却系统为单层或双层放爆汽化冷却大棚(12)；高压容器(1)体外上部处与放爆汽化冷却大棚(12)的进口处连接联通。
1、高温高压汽体放爆水液液滴减压膨胀高压爆碎超高速蒸发汽化在高压容器(1)体内先安置加热器(2)、导液管(3)、进气管(5)、安置放爆片(4)[或采用高气敏自动电磁阀门(4)]在高压容器(1)体外安置超压气罐(7)和冷海水进水阀门(6)。开启冷海水进水阀门(6)注水，在水泵注入的海水的水位达到高压容器(1)体内一定的水位时，可关闭冷海水进水阀门(6)停止注水密闭放爆片(4)。然后逐个分别开启及关闭低压储气罐的进气阀门(8)、中压储气罐的进气阀门(9)、高压储气罐的进气阀门(10)，在高压容器(1)体内的充气压力达到了所需的工作要求压力时，即可关闭高压储气罐的进气阀门(10)停止注气。开启超压过热蒸气进汽阀门(11)，在高压容器(1)体内的海水沸腾后，即关闭超压过热蒸气进汽阀门(11)停止注汽。开启加热器(2)高温加热，在高压中的超高密度溶气的海水水液加热至一定的高温后直至放爆，关闭加热器(2)停止加热。在高压容器(1)瞬间高温高压汽体放爆，水液液滴减压强烈急剧膨胀高压爆碎超高速蒸发汽化。高压汽体放爆后释放出巨大的能量，产生大量的高温高压巨力冲击波气压聚力瞬间顶破撕碎放爆片(4)，高压容器(1)体内的高温、高压高速射流的汽与液即从导液管(3)上口内喷出，由于高温高压汽体放爆的能量巨大，在高压中的超高密度溶气的高温高压混合汽液中的淡水分子水液和盐类分子水液，即被高温高压汽体放爆后，释放出的巨大能量产生大量的高温、高压、高速冲击波射流汽体，在放爆汽化冷却大棚(12)的巨大空间内，被高速冲击剧烈高压爆碎形成超高密度的雾云。淡水分子水液液滴在被强烈急剧膨胀分解突跃物态变化超高速蒸发汽化后成汽体，形成质点细小的超高密度微细颗粒悬浮液滴混合汽体，高速膨胀向四周爆射扩散上升。盐类分子水液液滴不易被高温高压蒸发汽化，受冲击后形成质点最大的颗粒液滴浓盐水所承受的冲击作用力最大，运行速度最快，被喷射甩抛得最远。
2、连续性放爆超高速汽化快速冷却制取淡水在放爆前，先开启浓盐水出液阀门(16)和开启淡水出水阀门(17)及开启蒸馏水出水阀门(18)。在高温高压汽体放爆后，高温高压海水水液混合汽与液被高温、高压、高速冲击波汽体的巨大压力压缩后从导液管(3)上口内喷出，在巨型的放爆汽化冷却大棚(12)[大棚可用耐高温布料制做]的巨大空间内急剧喷射，剧烈膨胀高压爆碎扩散上升。盐类分子水液液滴由于不易被高温、高压、蒸发汽化形成质点最大的颗粒液滴浓盐水喷出后，受阻拦后即停止运行顺板壁面向下流，聚积后从浓盐水出液阀门(16)的出液管道内排出；高温、高压的混合汽液中的淡水分子水液液滴在被强烈急剧膨胀高压爆碎超高速蒸发汽化后，形成质点细小的超高密度微细颗粒悬浮液滴混合汽体喷出后，剧烈膨胀高速向四周爆射扩散上升。当混合汽体中有一部分的汽体在上升运行时，在受到前方物体的阻拦后，会转弯绕道继续不停地向四周扩散继续运行上升。汽体在受到阻拦后，会转弯绕道从周边外围继续扩散上升。[混合汽体在受到阻拦后，自身能够转弯绕道继续上升，是因为水蒸气比空气轻，自身具有继续运行上升的动能。]在高温高压汽体放爆后，高温混合汽液中的淡水分子混合汽体和盐类分子液滴能够以各自不同的运行方式运行上升，达到了瞬间分离和隔离的目的。[此时自动泄压窗(13)即自动及时地排放出多余的有压气体]淡水分子水蒸气在被巨大空间的放爆汽化冷却大棚(12)的快速冷却冷凝聚积后形成淡水水液，从淡水出水阀门(17)管道内输出；另外大部分的水蒸气上升后从水蒸气排放口(14)进入上层的放爆汽化冷却大棚(12)内，[多余的有压气体即从自动泄压小窗口(15)排出]水蒸气经上层的巨大空间的放爆汽化冷却大棚(12)的快速冷却冷凝后形成蒸馏水水液，从蒸馏水出水阀门(18)管道内排出。最后关闭浓盐水出液阀门(16)和关闭淡水出水阀门(17)及关闭蒸馏水出水阀门(18)。[前述的三种阀门也可以一直处于开启状态，不再关闭。]与高压容器(1)相配套的连续性放爆汽化冷却大棚(12)为连续性放爆汽化冷却系统，其放爆汽化冷却的高效工作能力，能够不断地满足高压容器(1)所连续性的不断的放爆汽化。如此不断地反复循环不息。
权利要求
1.一种超高效海水淡化高温高压汽体放爆膨胀瞬间汽化装置，其特征在于在注入冷海水的高压容器(1)体内先安置加热器(2)、导液管(3)、进气管(5)、放爆片(4)[或采用高气敏自动电磁阀门(4)]和体外设置超压气罐(7)、冷海水进水阀门(6)；高压容器(1)上口处设置连接放爆片(4)，高压容器(1)上部处分别与导液管(3)、进气管(5)连接联通；高压容器(1)体内下部处连接加热器(2)和体外设置连接联通进水阀门(6)及连接联通超压气罐(7)；在超压气罐(7)体外设置连接联通数个低压储气罐进气阀门(8)、中压储气罐进气阀门(9)、高压储气罐进气阀门(10)、超压过热蒸气进汽阀门(11)；在高压容器(1)体外上部处设置连接联通单层或双层放爆汽化冷却大棚(12)，放爆汽化冷却大棚(12)体外下部处设置与淡水出水阀门(17)连接联通；放爆汽化冷却大棚(12)体外底下方处设置连接联通自动泄压窗(13)和设置连接联通浓盐水出液阀门(16)；双层放爆汽化冷却大棚(12)上层的体内设置连接水蒸气排放口(14)和体外设置连接联通自动泄压小窗(15)及设置连接联通蒸馏水出水阀门(18)；高压容器(1)体外上部处与放爆汽化冷却大棚(12)进口处连接联通。
全文摘要
本发明超高效海水淡化高温高压汽体放爆膨胀瞬间汽化装置,利用海水中的盐类分子均不参与蒸发汽化过程的这一特性,采用高温高压汽体放爆水液液滴减压强烈急剧膨胀高压爆碎超高速蒸发汽化机理。使海水中的淡水分子水液液滴在高温高压汽体放爆减压后,强烈急剧膨胀高压爆碎超高速蒸发汽化形成混合汽体。最大限度地扩大淡水分子与盐类分子之间的间距离、水液体积、密度差距和运行速度及运行距离,瞬间内分离出并隔离出不同运行方式的汽与液,经快速冷却冷凝形成淡水和蒸馏水及浓盐水,达到超高速汽化瞬间海水淡化的目的。
文档编号C02F1/00GK1339404SQ0112689
公开日2002年3月13日 申请日期2001年9月27日 优先权日2001年9月27日
发明者陈明 申请人:陈明