专利名称：船用塔式低温多效海水淡化装置的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及海水淡化装置，尤其涉及一种船用塔式低温多效海水淡化装置。
背景技术：
海水淡化装置包括以蒸汽(或热水)为热媒的蒸馏式海水淡化装置，这种装置的 优点是成品水水质高，含盐量(总固体溶解物)一般在5mg/l以下，产出的淡水可以直接满 足汽轮机动力装置主锅炉补给水品质要求，是舰船动力推进系统的重要组成部分。蒸馏式海水淡化装置主要有沸腾式和闪蒸式两大类。其中目前船用海水淡化装 置多采用单效蒸馏(沸腾)形式，其特点是结构简单、操作方便。该沸腾式单效海水淡化装 置可采用较低蒸发温度，以防止结垢；但缺点是耗能严重，造水比仅为1 1左右。多级闪蒸作为蒸馏式海水淡化装置的一种形式，因其不结垢(或结垢轻微)的优 点，发展较早，并在国外一些较大型蒸汽动力舰船上得到应用。低温多效因其传热系数高、操作弹性大、动力消耗少等优点，在上世纪60年代问 世后迅速发展，已取代多级闪蒸成为主流蒸馏式海水淡化形式，已有应用一般只集中于双 效蒸馏形式，无法发挥低温多效优势。几乎无舰船应用记录。目前主流陆用低温多效多采用效体水平组合方式，水平管换热，易受船体倾斜摇 摆影响。而且，低温多效由于受到顶温< 70°C的限制，通常效间温差会很小，从而效体蒸发 室容积巨大，结构较为复杂，使维护修理不便。上述原因是低温多效舰船化应用存在的主要 问题。
发明内容本实用新型是为了解决现有技术存在的上述问题，而提供的一种蒸汽耗量少、占 用空间小、动力消耗少、且适应舰船环境的船用塔式低温多效海水淡化装置。本实用新型采取的技术方案是船用塔式低温多效海水淡化装置，其特点是，包括 冷凝器和至少两级单蒸发器效体；所述的每级单蒸发器效体包括设有盐水进水口、盐水出 水口、淡水进水口、淡水出水口、热源进口和热源出口 ；所述的各单蒸发器效体从上到下塔 式布置在所述冷凝器上方，其中，上一级单蒸发器效体的盐水出水口、淡水出水口分别通过 盐水给水管、淡水管与相邻的下一级单蒸发器效体的盐水进水口、淡水进水口连接；所述的 冷凝器的冷凝管的入口输入海水，其出口通过管道与最上层的单蒸发器效体的盐水进水口 连接；所述最上层的单蒸发器效体的热源进口输入的热源包括热水或蒸汽，其余各单蒸发 器效体的热源进口输入的热源为来自上一级单蒸发器效体的二次蒸汽；所述的最下层的单 蒸发器效体的淡水出水口通过管道与冷凝器连接，输出淡水。上述船用塔式低温多效海水淡化装置，其中，所述的每一级单蒸发器效体结构相 同，各包括一效体室，所述效体室内上部分设有一蒸发区和一分离区，所述效体室内下部分 为未蒸发盐水区；所述的蒸发区和分离区之间设有隔板，底部贯通；所述的蒸发区内设有 喷淋装置，该喷淋装置的输入端设有盐水进水口 ；所述喷淋装置下方设有换热管，该换热管的输入端设有热源进口 ；所述的分离区设有汽水分离器，所述的汽水分离器的上部为二次 蒸汽腔，该二次蒸汽腔设有二次蒸汽出口 ；所述的未蒸发盐水区设有盐水出水口。上述船用塔式低温多效海水淡化装置，其中，还包括一淡水腔，所述淡水腔与换热 管的热源出口贯连，该淡水腔设有淡水进水口和淡水出水口。上述船用塔式低温多效海水淡化装置，其中，所述的喷淋装置为抽屉式。上述船用塔式低温多效海水淡化装置，其中，所述的换热管为水平排管。上述船用塔式低温多效海水淡化装置，其中，所述的盐水给水管、淡水管均为U形 管。上述船用塔式低温多效海水淡化装置，其中，还包括一抽除器，通过管道与冷凝器 的海水出口连接。上述船用塔式低温多效海水淡化装置，其中，所述的每一级单蒸发器效体均包括 一监控箱，设置在效体室外。上述船用塔式低温多效海水淡化装置，其中，所述的每一级单蒸发器效体均包括 一视镜，设置在效体室壁上。上述船用塔式低温多效海水淡化装置，其中，还包括一凝水泵，通过管道与冷凝器 的出口连接。由于本实用新型采用了以上的技术方案，其产生的技术效果是明显的1、采用冷凝器和至少两级单蒸发器效体塔式设计，所有设备都集成安装在底座 上，既减小了装置总体高度和占地面积，又提高了传热系数，减小了换热面积；塔式布置方 式还节省了效间盐水泵，进一步降低输送盐水动力消耗。2、本装置的各部件之间采用法兰连接，拆卸和组装方便，并方便检修。3、单蒸发器效体的效体室内分隔为蒸发区和分离区，蒸发和分离功能分开，可改 变二次蒸汽流向，提高产品水水质，提高换热效率。4、各单蒸发器效体设置视镜，可实时观察效体内工作情况，方便检查。5、喷淋装置采用抽屉式喷淋盘设计，简单可靠，方便抽出维护和清理。6、各单蒸发器效体间的盐水给水管、淡水管均采用U形管设计，可有效防止因船 体倾斜摇摆引起的效间压力梯度破坏，以致装置无法工作等现象。
本实用新型的具体结构由以下的实施例及其附图进一步给出。图1是本实用新型的一种实施例的结构示意图。图2是本实用新型中每一级单蒸发器效体的结构示意图。
具体实施方式
请参阅图1，图1是本实用新型的一种实施例的结构示意图。本实用新型船用塔式 低温多效海水淡化装置，包括至少两级由上至下呈塔式布置的单蒸发器效体1、冷凝器2、 凝水泵3、抽除器4、和效间管路。所述的冷凝器2设置在底座上，所述的多级单蒸发器效体 由上至下顺序设置在冷凝器上，呈塔式布置。本实施例中采用了三级单蒸发器效体la、lb、 lc，其中第一级单蒸发器效体Ia(简称为第一效)在最上方，其余第二、第三单蒸发器效体lb、lc按顺序向下排列，这种塔式布置的方式可利用盐水自重效间流动，省去效间盐水泵， 降低装置整体动力消耗。本实施例各单蒸发器效体间采用法兰连接，可根据需要增加或减 少单蒸发器效体的数量。本实用新型所述的每级单蒸发器效体1包括设有盐水进水口、盐水出水口、淡水 进水口、淡水出水口、热源进口和热源出口 ；其中，上一级单蒸发器效体的盐水出水口、淡水 出水口分别通过盐水给水管、淡水管与相邻的下一级单蒸发器效体的盐水进水口、淡水进 水口连接；所述的冷凝器的冷凝管的入口通过海水泵5输入海水，其出口通过盐水给水管 61与最上层的单蒸发器效体的盐水进水口连接；所述的最上层的单蒸发器效体的热源进 口连接热源，其余各单蒸发器效体的热源进口通过管道62输入的热源为来自上一级单蒸 发器效体的二次蒸汽；所述的最下层的单蒸发器效体的淡水出水口通过管道与冷凝器2连 接，通过冷凝器输出淡水。本实用新型所述的抽除器4，通过管道与冷凝器的出口连接，抽除 运行过程中产生的不凝结气体、放热效未蒸发盐水。所述的凝水泵3通过管道与冷凝器的 出口连接。请参阅图2。本实用新型船用塔式低温多效海水淡化装置中，所述的每一级单蒸发 器效体1结构相同，各包括一效体室11，所述效体室11内上部分并排设有蒸发区111和分 离区112，其中所述的蒸发区和分离区之间设有隔板113，底部贯通；在所述效体室11内 下部分、位于蒸发区和分离区的下方是未蒸发盐水区114。所述的蒸发区内设有喷淋装置 1111，本实施例中所述的喷淋装置采用抽屉式喷淋盘，具有加工简单、占用空间较小、维护 清洗简单的优点。该喷淋装置的输入端设有盐水进水口 11111。喷淋装置下方设有换热管 1112，本实施例换热管呈水平布置，因水平管降膜蒸发的传热系数2倍于垂直管降膜，因此 具有节省换热面积的优点；此外，水平布置可降低单效高度，控制塔式装置总体高度。该换 热管的输入端设有热源进口 11121，其输出端设有热源进口 11122。所述的分离区112设有 汽水分离器1121，所述的汽水分离器的上部为二次蒸汽腔，该二次蒸汽腔设有二次蒸汽出 口 11211 ；海水在左侧换热管表面降膜蒸发后，改变流向进入右侧分离区。这种结构一方面 可以通过二次蒸汽流向，分离出较大液滴，提高成品水水质；另一方面，蒸发区与分离区功 能分离，保持同等换热面积下，提高降膜蒸发效率。所述的效体室内下部分为未蒸发盐水区 114，该未蒸发盐水区设有盐水出水口 1141。结合附图1的实施例，对于第一单蒸发器效体 来说，所述盐水进水口通过盐水给水管61连接来自冷凝器出口的海水，对于第二、第三单 蒸发器效体来说，该盐水进水口则通过盐水给水管64与上一级单蒸发器效体的盐水出水 口连接。所述的最上层的第一单蒸发器效体的换热器的的热源进口连接高温热水，第二、第 三单蒸发器效体的换热器的的热源进口连接来自上一级的二次蒸汽。为收集各级冷凝的淡水，本实用新型在每级单蒸发器效体还可设有一淡水腔12， 该淡水腔12与换热管的热源出口贯连。该淡水腔设有淡水进水口 121和淡水出水口 122。 上一级单蒸发器效体的淡水腔通过淡水管63与下一级单蒸发器效体的淡水腔连接。所述 的每一级单蒸发器效体均包括一监控箱(未图示)，设置在效体室外。所述的每一级单蒸发 器效体均包括一视镜(未图示)，设置在效体室壁上，可观察效体内蒸发区蒸发状况及盐水 高度，方便装置工况调整和维护判断。由于本装置在运行时各效体内盐水液位需维持稳定否则可能引起二次蒸汽无法 进入分离区或效间压力梯度破坏。本装置各单蒸发器效体之间连接的盐水给水管均采用U形管设计，可防止船体倾斜摇摆引起盐水水位变化带来的负面影响；给水管上设置截止阀 (或孔板)调节各效给水量，维持盐水液位稳定。各单蒸发器效体之间的淡水管路同样采用U形管水封设计；此外，淡水由一效进 入下一效后因压力降低会发生部分闪蒸，本实施例在淡水出口设置一较大空间接管作为 “闪蒸室”，并在同U形淡水管联接法兰处设置孔板防止倾斜摇摆的负面影响。本实用新型的工作原理是冷却海水进入冷凝器预热，同时完成了对末效(最下层的单蒸发器效体)二次蒸 汽的冷凝。冷凝器出口的海水分为两部分，大部分排出(作为抽除器动力水)，小部分作为第 一单蒸发器效体(第一效)的给水进入喷淋器；盐水经喷淋在换热管外形成液膜，并被管内 流通的热源流体(蒸汽或缸套高温水)加热，降膜蒸发，形成二次蒸汽，并通过分离器进入 第二单蒸发器效体(第二效，也称放热效)换热管内作为热源流体；未蒸发剩余盐水则作为 第二效(放热效)给水，进入第二效后发生闪蒸；闪蒸降温后盐水经喷淋管降膜蒸发重复第 一效过程。各单蒸发器效体的二次蒸汽凝水形成产品水经冷却水冷却后通过凝水泵抽出。整个装置初始真空的建立，以及抽除运行过程中产生的不凝结气体、放热效未蒸 发盐水从而维持装置真空均由射水抽除器完成。抽除的气体、浓盐水与装置出口冷却海水 一起排出。本实用新型是一种新型的节能型海水淡化装置，具有占地面积小、动力消耗小、蒸 汽耗量少、操作弹性大、可靠性和可维护性高等优点，对于缓解能源问题、提高舰船续航能 力具有积极的意义。
权利要求船用塔式低温多效海水淡化装置，其特征在于，包括冷凝器和至少两级单蒸发器效体；所述的每级单蒸发器效体均包括设有盐水进水口、盐水出水口、淡水进水口、淡水出水口、热源进口和热源出口；所述的各单蒸发器效体从上到下塔式布置在所述冷凝器上方，其中，上一级单蒸发器效体的盐水出水口、淡水出水口分别通过盐水给水管、淡水管与相邻的下一级单蒸发器效体的盐水进水口、淡水进水口连接；所述的冷凝器的冷凝管的入口输入海水，其出口通过管道与最上层的单蒸发器效体的盐水进水口连接；所述最上层的单蒸发器效体的热源进口输入的热源包括热水或蒸汽，其余各单蒸发器效体的热源进口输入的热源为来自上一级单蒸发器效体的二次蒸汽；所述的最下层的单蒸发器效体的淡水出水口通过管道与冷凝器连接，输出淡水。
2.根据权利要求1所述的船用塔式低温多效海水淡化装置，其特征在于，所述的每一 级单蒸发器效体结构相同，各包括一效体室，所述效体室内上部分设有一蒸发区和一分离 区，所述效体室内下部分为未蒸发盐水区；所述的蒸发区和分离区之间设有隔板，底部贯 通；所述的蒸发区内设有喷淋装置，该喷淋装置的输入端设有盐水进水口 ；所述喷淋装置 下方设有换热管，该换热管的输入端设有热源进口，其输出端设有热源出口 ；所述的分离区 设有汽水分离器，所述的汽水分离器的上部为二次蒸汽腔，该二次蒸汽腔设有二次蒸汽出 Π ；所述的未蒸发盐水区设有盐水出水口。
3.根据权利要求2所述的船用塔式低温多效海水淡化装置，其特征在于，还包括一淡 水腔，所述淡水腔与换热管的热源出口贯连，该淡水腔设有淡水进水口和淡水出水口。
4.根据权利要求2所述的船用塔式低温多效海水淡化装置，其特征在于，所述的喷淋 装置为抽屉式。
5.根据权利要求2所述的船用塔式低温多效海水淡化装置，其特征在于，所述的换热 管为水平排管。
6.根据权利要求1所述的船用塔式低温多效海水淡化装置，其特征在于，所述的盐水 给水管、淡水管均为U形管。
7.根据权利要求1所述的船用塔式低温多效海水淡化装置，其特征在于，还包括一抽 除器，通过管道与冷凝器的海水出口连接。
8.根据权利要求4所述的船用塔式低温多效海水淡化装置，其特征在于，所述的每一 级单蒸发器效体均包括一监控箱，设置在效体室外。
9.根据权利要求4所述的船用塔式低温多效海水淡化装置，其特征在于，所述的每一 级单蒸发器效体均包括一视镜，设置在效体室壁上。
10.根据权利要求1所述的船用塔式低温多效海水淡化装置，其特征在于，还包括一凝 水泵，通过管道与冷凝器的出口连接。
专利摘要本实用新型涉及一种船用塔式低温多效海水淡化装置，其特点是，包括冷凝器和至少两级单蒸发器效体；各单蒸发器效体从上到下塔式布置在冷凝器上方，其中，上一级单蒸发器效体的盐水出水口、淡水出水口、以及热源出口分别通过盐水给水管、淡水管和蒸汽管与相邻的下一级单蒸发器效体的盐水进水口、淡水进水口、以及热源进口连接；冷凝器的冷凝管的入口输入海水，其出口通过管道与最上层的单蒸发器效体的盐水进水口连接；最上层的单蒸发器效体的热源进口连接热源；最下层的单蒸发器效体的淡水出水口通过管道与冷凝器连接，通过冷凝器输出淡水。具有占地面积小、动力消耗小、蒸汽耗量少、操作弹性大、可靠性和可维护性高等优点。
文档编号C02F103/08GK201665599SQ20102015363
公开日2010年12月8日 申请日期2010年4月9日 优先权日2010年4月9日
发明者刘艳妮, 吴安民, 李利平, 李静芬, 艾钢, 郭丰泽, 闫霞 申请人:中国船舶重工集团公司第七一一研究所