专利名称：一种热循环海水淡化系统与泛气蒸馏方法
技术领域：
本发明涉及一种海水或苦咸水的蒸馏淡化系统。尤其是涉及一种可以不占用陆地面积并能实现热能循环利用的海水淡化系统。本发明还涉及一种泛气蒸馏方法。
背景技术：
现有海水淡化工厂，在使用“蒸馏法”生产时，大都采用“多级闪蒸”技术。其存在的主要缺陷是装置复杂、体积庞大并占用很大的陆地面积和基建投资很高以及水蒸汽液化时放出的热量不能被系统很好地回收和循环利用，造成了现有技术的能耗居高不降。而在传统蒸馏法中，水蒸汽的产生只能依靠在蒸发器内部有限的液面上进行，因而使蒸发器的“产汽”效率很低。
发明内容
本发明所要解决的问题是，提供一种装置简单的海水淡化系统。它可以使水蒸汽在液化时放出的热量全部被系统吸收并循环利用和在系统内采用一种泛气蒸馏方法，使蒸发器的‘产汽’效率有了极大提高。
为了实现发明的目的，采用的第1种技术方案是以内部装有电加热器和下部带有高位配气阀与底部设有浓缩水排放阀的蒸发器为标准，把冷凝器、淡水箱依次降低设置。然后用采汽管把蒸发器的顶口与冷凝器夹层中的冷凝管的上位口连接。冷凝管下位口与淡水箱连接。在淡水箱的下部设有淡水排放阀，在淡水箱的上部有‘乏气’口，并利用乏气回流管向上延伸到超出蒸发器内部设计的水位高度后，在其上安装配气备用阀，然后下返连接到冷凝器夹层靠近冷凝管上位口一侧的下部，实现了‘乏气’口与冷凝器夹层之间的连通。在冷凝器的夹层靠近冷凝管下口一侧的上部与蒸发器之间设有管路相通。内循环泵为高压力泵并可以设置在采汽管、乏气回流管以及冷凝器夹层与蒸发器之间或由冷凝器夹层进入蒸发器内部管道的任意位置上。工作时，让常温海水或苦咸水从低于冷凝器夹层与蒸发器之间的管路位置分一路或多路进入夹层，使其在吸收了水蒸汽在冷凝管内液化时所放出的热量后，由重变轻而向蒸发器中的液面方向移动。从而全部进入到蒸发器的内部接受蒸馏，使热能得到循环利用。而对于水蒸汽在液化时产生的‘乏气’则依靠乏气回流管输入到冷凝器的夹层中，使其在穿过冷凝器夹层和蒸发器内部的预热海水后重新变成水蒸汽，继续在系统内循环。
为了实现发明的目的，采用的第2种技术方案是在第1种技术方案的基础上，把淡水箱的排放阀通过淡水泵和管道向上延伸至超过蒸发器内部设计的水位高度，并将整个海水淡化系统全部设置在水域当中。蒸发器的顶部要和水域水位线保持一定高度差。
为了实现发明的目的，采用的第3种技术方案是将整个海水淡化系统与船体设计成一体，只是将蒸发器的上部和高位配气阀、采汽管的上部以及配气备用阀、内循环泵和淡水泵、淡水排放阀出露在甲板上，其余部分向下延伸至水中。
为了实现发明的目的，采用的第4种技术方案是，通过底盘和机架将第1种或第2种技术方案中的系统装置加以固定，然后再增加一个原料水箱，并通过管道使原料水箱和冷凝器的夹层相通，而使之成为一台可以整体移动的淡水生产机，但须注意地是设置在原料水箱上部的溢流口位置不可以超过蒸发器内部设计的水位线高度。
在本发明1至4的技术方案中，为了有利于减少热量损失，使水蒸汽所含的热量能够集中在冷凝管中释放以便进一步循环利用。分别在采汽管与冷凝器及蒸发器的外围设置了保温层。
在本发明1至4的技术方案中，为了进一步利用自然能源、降低电力消耗，可以将高位配气阀直接与太阳能集热器连接，使进入蒸发器内部的空气具有热能。
在本发明1至4的技术方案中，为了使蒸发器内部的海水能够在低温下产生沸腾，选择了具有调压功能的单向阀作高位配气阀。
在本发明1至4的技术方案中，为了使蒸发器内部的海水或苦咸水保持恒温状态，在采汽管上设置了温度开关来控制蒸发器内部的电加热器进行工作，并在乏气回流管上安装空气温、湿度检测仪。
在本发明1至4的技术方案中，所有用泵都可以采用调速电机做动力，以便配合设置在采汽管上的流体压力、速度和空气温、湿度传感器及外围计算机系统形成智能化控制进行生产。
在本发明1至4的技术方案中，为了生产需要，在蒸发器上设有水位计。
在本发明1至4的技术方案中，为了使该系统生产的淡水达到直接饮用的效果。还可以将冷凝管的下位口引至淡水箱的底部并在其周围放入各种天然矿化剂如用麦饭石等；利用“气蚀”振动法使矿物质溶入淡水之中。
在本发明1至4的技术方案中，还考虑到利用大雾天气的水汽资源生产淡水。所以在采汽管上设置有大气采集备用阀，以便生产出更为廉价的淡水。
在本发明1至4的技术方案中，在蒸发器和淡水箱中分别装有压力与水位报警器。
综上所述本发明的“一种热循环海水淡化系统与泛气蒸馏方法”相对于现有技术来说，具有如下的有益效果(1)构成系统的装置十分简单；(2)可以不占用陆地面积建厂生产；(3)水蒸汽液化时放出的热量全部被系统吸收并循环利用；(4)泛气蒸馏方法使预热海水与空气介质的接触面积大大增加；气、液混流使蒸发器的产汽效率极大提高。
(5)在生产中不会对环境造成任何污染；(6)对于不生产海洋化工产品的企业，可以通过蒸发器底部的排放阀将浓缩水直接回放大海，有效地避免了盐水结垢和省去后续工艺。
图示给出的是一个具体设置在海水中的“热循环海水淡化系统与泛气蒸馏方法”的原理简图。其中位于蒸发器(3)底部的浓缩水排放阀(1)为常开状态。
具体实施例方式下面用一个具体的实施方式并结合
对本发明做进一步的详细描述。
根据图示，本发明是将一个内部带有电加热器(图中未示)、底部设有浓缩水排放阀(1)和侧壁上装有高位配气阀(2)及水位计(12)的圆柱形蒸发器(3)的下部浸入海水之中，并依此为参照，把带有夹层的冷凝器(4)和淡水箱(5)依次向下设置在海水当中。然后，用带有大气采集备用阀(6)的采汽管从蒸发器(3)的顶部连接到冷凝器管的上位口，冷凝器管的下位口与淡水箱(5)相通，在淡水箱(5)的下部，通过管道和淡水泵(7)将淡水排放阀(8)提升出露于蒸发器(3)内部设计的水位线以上。用乏气回流管从淡水箱(5)的上部向上延伸至蒸发器(3)内部设计的水位线以上，并在其出露水面的管路上设置了配气备用阀(9)、内循环泵(10)，然后，下返进入冷凝器(4)夹层中冷凝管的上位口一侧。冷凝器(4)夹层与蒸发器(3)之间通过管路(11)连接。在采汽管上装有温度自动控制开关(图中未示)，其电路与蒸发器(3)内部的电加热器(图中未示)有联系。工作时，先启动淡水泵(7)使具有调压功能的高位配气阀(2)开启后，再启动蒸发器(3)内部的电加热器(图中未示)和内循环泵(10)，使系统进入运行状态。这时，在内循环泵的作用下，蒸发器(3)内部产生的水蒸汽就通过采汽管进入管径相对较小的冷凝管中被压缩升温，并通过管壁外侧的散热筋与周围的介质进行热交换。当热量被介质吸收后，水蒸汽的温度降至露点以下，完成气、水分离。淡水进入淡水箱(5)后，经淡水泵(7)抽出，水蒸汽液化后产生的‘乏气’，则由乏气管引至冷凝器(4)的夹层内，让其在穿过夹层和蒸发器(3)内部预热海水的过程中，形成气、液混流并再次变成水蒸汽，在系统内继续循环。
为了随时观察蒸发器(3)内部的水位变化情况，还在蒸发器(3)的外部装有水位计(12)。为了防止具有自动调压功能的高位配气阀(2)工作失灵，使蒸发器(3)内部的液面持续上升而通过采汽管对淡水箱(5)造成污染或蒸发器(3)内部的气压不能负于蒸发器外部的大气压力而不能维持低温沸腾状态，所以还在采汽管上安装了气压报警器(图中未示)。另外，还在淡水泵(7)和排放阀(8)之间的立管上装有正方向指向外部的单向阀(图中未示)。
权利要求
1.一种热循环海水淡化系统与泛气蒸馏方法。其特征是以在内部带有电加热器(图中未示)下部带有高位配气阀(2)的蒸发器(3)内部设定的水位线高度为标准，把冷凝器(4)和淡水箱(5)依次向下设置。冷凝器(4)夹层的上位水口与蒸发器(3)相通。蒸发器(3)顶部的采汽口与冷凝器(4)夹层中的冷凝管的上位口相通。冷凝管的下位口与淡水箱(5)相通，淡水箱的下部设有排放阀。淡水箱的上部有‘乏气’回流管向上延伸在超出蒸发器(3)内部设定的水位线后，设置配气备用阀(9)，然后再下返进入冷凝器(4)的夹层。工作时，蒸发器(3)内产生的水蒸汽依靠内循环泵(10)和管道的作用，在冷凝管内部完成水、气分离并放出热量。原料水从冷凝器(4)的下部进入夹层后，因吸收热量而产生浮力，然后向着蒸发器(3)的液面方向移动而进入蒸发器(3)的内部接收蒸馏。而对于水蒸汽在冷凝管中液化后产生的‘乏气’，则由‘乏气’回流管送入冷凝器(4)的夹层。使其在穿过冷凝器(4)夹层和蒸发器(3)内部预热原料水的过程中，形成气、液混流和重新变成水蒸汽，继续在系统内循环。
2.按照权利要求1所述的“一种热循环海水淡化系统与泛气蒸馏方法”。其特征是蒸发器(3)、冷凝器(4)、淡水箱(5)、全部设置在水域当中，淡水箱(5)下部的排放阀(8)用管道和淡水泵(7)提升至超过蒸发器(3)内部设定水位线的高度。
3.按照权利要求1所述的“一种热循环海水淡化系统与泛气蒸馏方法”。其特征是在采汽管上还设有大气采集备用阀(6)。
4.按照权利要求1所述的“一种热循环海水淡化系统与泛气蒸馏方法”。其特征是在蒸发器(3)及蒸发器(3)至冷凝器(4)之间的采汽管和冷凝器(4)的外围都设有保温层。
5.按照权利要求1所述的“一种热循环海水淡化系统与泛气蒸馏方法”。其特征还在于高位配气阀(2)与太阳能集热器(图中未示)相连接。
6.按照权利要求1所述的“一种热循环海水淡化系统与泛气蒸馏方法”。其特征还在于设置在蒸发器(3)内部的电加热器(图中未示)接受安装在采汽管上的自动温度开关(图中未示)控制，进行工作。
7.按照权利要求1所述的“一种热循环海水淡化系统与泛气蒸馏方法”。其特征还在于内循环泵(10)与淡水泵(7)全部采用调速电机做动力，阀门(6和9)采用步进电动机控制，在采汽管上装有流体压力、速度、温度、湿度传感器(图中未示)，它们与外围的计算机系统一起构成智能化淡水生产系统。
8.按照权利要求1所述的“一种热循环海水淡化系统与泛气蒸馏方法”。其特征还在于把整个海水淡化系统与船体设计成一体。只有蒸发器(3)的上部及部分采汽管、‘乏气’回流管和内循环泵(10)、淡水泵(7)及高位配气阀(2)、配气备用阀(9)出露在甲板上。
9.按照权利要求1所述的“一种热循环海水淡化系统与泛气蒸馏方法”。其特征还在于在系统内增加一个原料水箱(图中未示)，并在该原料水箱的上部设有溢流口(图中未示)，其溢流口的高度不超过蒸发器(3)内部设定的水位线高度，原料水箱的下部有管道(图中未示)与冷凝器(4)的夹层相通。并用机架和底盘将全部系统装置加以固定，使其成为一台可以整体移动的淡水生产机。
10.一种泛气蒸馏方法。其特征是将水蒸汽冷凝液化时产生的‘乏气’回收，使其进入蒸发器(3)内并在穿过预热原料水的过程中，重新变成水蒸汽。
全文摘要
本发明公开了一种热循环海水淡化系统与泛气蒸馏方法。它是将常温海水从冷凝器(4)夹层的下部进入，通过吸收水蒸汽在冷凝管内液化时放出的热量后，经过位于冷凝器(4)夹层上部的管道(11)进入蒸发器(3)的内部接受进一步的加热蒸馏，而对于水蒸汽在液化时产生的‘乏气’，则通过‘乏气’回流管，返回冷凝器(4)的夹层，使其在穿过冷凝器(4)夹层和蒸发器(3)内部预热海水的过程中，形成气、液混流而重新变为水蒸气，在系统内继续循环，从而实现了热能循环利用并使淡水的产量提高和成本降低。
文档编号C02F103/08GK101049981SQ200710104318
公开日2007年10月10日 申请日期2007年5月5日 优先权日2007年5月5日
发明者张玉宝 申请人:张玉宝