一种海水淡化蒸发装置的制作方法

1.本公开涉及海水淡化技术领域，特别涉及一种海水淡化蒸发装置。


背景技术：

2.全球的水资源中，海水资源约占97％，极地冰川水约占2％，可以使用的淡水仅有1％。全球的淡水资源匮乏，叠加区域分布不均匀，导致世界各地缺水情况日趋严重。
3.我国是一个水资源严重短缺的国家，水资源总量约为28000亿立方米，位于巴西、俄罗斯、加拿大、美国和印度尼西亚之后，居世界第六位，且人均占有量仅为世界平均水平的1/4，被联合国列为世界上最贫水的国家之一。加之我国淡水资源的时空分布及人口分布不均和社会发展不平衡，导致部分城市淡水资源严重短缺。另一方面，我国又是名副其实的海洋大国，岛屿海岸线约为1.4万公里，大陆海岸线约为1.8万公里，海岸线总长度约为3.2万公里，海水资源异常丰富。因此，有效利用占全球水总储量97％的海洋水资源，大力发展海水利用技术，是解决沿海地区淡水资源短缺和繁荣沿海经济的重要措施。尤其是沿海开发建设的石油化工企业，在淡水资源匮乏且海水资源丰富的条件下，应有效地利用海水资源来解决企业的用水问题。目前，就海水资源的利用而言，石油化工厂一个最主要的利用方向是利用海水制取淡水，满足石油化工厂用水需求。
4.目前，主流的海水淡化技术包括热法海水淡化、膜法海水淡化等。其中热法海水淡化工艺因可以利用石油化工厂内部产生的余热制取淡水，而具有巨大的优势。由于目前大型石油化工厂淡水用量越来越大，因此海水淡化规模相应的也逐步增大，目前市场主流的热法海水淡化技术以低温多效蒸发为主，大型的低温多效蒸发海水淡化蒸发器结构大多采用方形或者圆形，方形结构的蒸发器受力较差，会增加管材耗量，圆形结构的蒸发器虽然受力较好，但是内部空间尤其是上部空间利用率相对较低。


技术实现要素：

5.本公开的目的是提供一种海水淡化蒸发装置，该海水淡化蒸发装置占地少，耗材少，且蒸发装置内部海水分布均匀。
6.为了实现上述目的，本公开提供一种海水淡化蒸发装置，包括依次连通的多效蒸发器，每效蒸发器包括：壳体、海水喷射器、海水分布器以及蒸发管束；其中，所述壳体包括密封连接的上壳体和下壳体，所述上壳体的水平截面为矩形，所述下壳体包括下凸的弧形底面；所述海水喷射器、所述海水分布器和所述蒸发管束由上至下依次间隔地设置于所述蒸发器的壳体内；所述蒸发管束沿所述壳体的中心轴线方向由上至下布置于所述壳体内部用于使海水在所述蒸发管束外壁上由上至下进行降膜蒸发。
7.可选地，每效蒸发器包括多个设置于同一平面内的所述海水喷射器，其中，多个所述海水喷射器呈正三角形排布或正四边形排布；所述海水喷射器的数量和位置与所述海水分布器相对应。
8.可选地，每效蒸发器内所述蒸发管束沿水平方向延伸；每效蒸发器包括多个蒸发
管束单元，多个所述蒸发管束单元在所述壳体内沿竖直方向间隔布置；且每个所述蒸发管束单元包括在同一水平面内间隔布置的多个蒸发管束，所述蒸发管束与所述壳体的侧壁和底壁之间具有间隔；每效蒸发器设有蒸汽出口、蒸汽入口、原料海水入口、冷凝水出口和浓盐水出口，所述蒸汽出口和所述浓盐水出口仅与所述壳体的壳程空间连通；所述蒸汽入口和冷凝水出口仅与所述蒸发管束的管程空间连通；且前一效蒸发器的蒸汽出口经由连通管道与后一效蒸发器的蒸汽入口连通。
9.可选地，所述海水分布器及所述海水喷射器分别与最上层蒸发管束单元内的蒸发管束的数量和位置相对应；所述海水分布器为单层分布管或者双层分布管。
10.可选地，每个所述蒸发管束单元内，所述蒸发管束的入口均与所述壳体上的蒸汽入口连通，每个所述蒸发管束的出口均与所述壳体的冷凝水出口连通。
11.可选地，沿竖直方向，相邻的所述蒸发管束单元之间的间隔s1为30mm～50mm；在每一所述蒸发管束单元内，沿水平方向，相邻的所述蒸发管束之间的间隔s2为400mm～800mm。
12.可选地，在所述上壳体内，每个所述蒸发管束单元的每一所述蒸发管束内，相邻的蒸发管之间的间隔s3为20mm～50mm；在所述下壳体内，每个所述蒸发管束单元的每一所述蒸发管束内，相邻的蒸发管之间的间隔s4为20mm～50mm；所述蒸发管的管径为15mm～30mm。
13.可选地，每个所述海水喷射器的喷淋区域为圆形或其他形状。
14.可选地，相邻两效蒸发器之间，前一效蒸发器的浓盐水出口与后一效蒸发器的所述原料海水入口连通。
15.可选地，每相邻两效所述蒸发器之间，前一效蒸发器的所述蒸汽出口与后一效蒸发器的所述蒸汽入口之间设有连通管道，所述连通管道的两端分别与所述前一效蒸发器的蒸汽出口、所述后一效蒸发器的蒸汽入口通过y形密封圈密封连接。
16.通过上述技术方案，本公开提供了一种海水淡化蒸发装置，该装置的壳体包括密封连接的上壳体和下壳体，上壳体的水平截面为矩形，下壳体包括下凸的弧形底面，该海水淡化蒸发装置集成了方形结构与圆形结构的优势，其中下部具有下凸的弧形底面的圆形结构可以使得该装置受力良好，降低设备壳体所需厚度；而上部方形结构便于该装置上部平台的布置(如海水喷射器、海水分布器的布置等)，使海水更易于均匀喷淋；该装置的整体结构还可以降低海水淡化设备的壳程空间，同时增大单位容积的壳程空间的利用率；并且该装置整体可以降低海水淡化蒸发装置的设备投资，减小设备占地。
17.本公开的其他特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。
附图说明
18.附图是用来提供对本公开的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与下面的具体实施方式一起用于解释本公开，但并不构成对本公开的限制。在附图中：
19.图1是本公开一种实施方式提供的海水淡化蒸发装置的截面示意图；
20.图2是本公开一种实施方式提供的海水淡化蒸发装置的侧面示意图；
21.图3是本公开一种实施方式提供的海水淡化蒸发装置海水喷射器的喷淋面示意图；
22.图4是本公开一种实施方式提供的海水喷射器的布置形式示意图；
23.图5是本公开一种实施方式提供的海水喷射器的布置形式示意图；
24.图6是本公开一种实施方式采用的y形密封圈的截面示意图；
25.图7是本公开一种具体实施方式提供的海水淡化蒸发装置的截面示意图。
26.附图标记说明
27.1-上壳体，2-海水喷射器，3-海水分布器，4-蒸发管束，5-蒸发管束单元，6-蒸发器，7-下壳体，8-蒸发管
具体实施方式
28.以下结合附图对本公开的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本公开，并不用于限制本公开。
29.在本公开中，使用的方位词如“上、下，顶、底”通常是指装置正常使用状态下的上和下，顶和底。“内、外”是针对装置轮廓而言的。
30.参见图1，本公开提供一种海水淡化蒸发装置，包括依次连通的多效蒸发器6，每效蒸发器6包括：壳体、海水喷射器2、海水分布器3以及蒸发管束；
31.其中，壳体包括密封连接的上壳体1和下壳体7，上壳体1的水平截面为矩形，下壳体7包括下凸的弧形底面；
32.海水喷射器2、海水分布器3和蒸发管束由上至下依次间隔地设置于蒸发器6的壳体内；蒸发管束沿壳体的中心轴线方向由上至下布置于壳体内部用于使海水在蒸发管束外壁上由上至下进行降膜蒸发。
33.本公开提供了一种海水淡化蒸发装置，该装置的壳体包括密封连接的上壳体和下壳体，集成方形装置结构与圆形装置结构的优势，下部具有下凸的弧形底面的圆形结构可以使得设备受力良好，降低设备厚度；而上部方形结构便于该蒸发装置上方平台的布置|如海水喷射器、海水分布器等，使海水更易均匀喷淋；该装置的整体结构可以降低海水淡化设备的壳程空间，同时增大单位容积的壳程空间的利用率；并且该装置整体可以降低海水淡化蒸发装置的设备投资，减小设备占地。
34.在一种具体实施方式中，在每效蒸发器的上壳体与下壳体的连接处，上壳体的水平截面为正方形，下壳体的水平截面为圆形，且上壳体的水平截面与下壳体的水平截面相切。进一步地，上壳体与下壳体可以采用本领域常规方式进行密封连接，例如焊接等。
35.在一种具体实施方式中，本公开的上壳体和下壳体可以采用碳钢材质，且在碳钢内壁上涂覆防腐材料，或者也可以采用其他耐海水腐蚀的材料作为壳体。
36.在一种实施方式中，每个海水喷射器2的喷淋区域为圆形或其他形状。一种优选实施方式中，参见图2，每个海水喷射器2的喷淋区域为圆形，该圆形喷射区域的直径以d表示。
37.在一种实施方式中，每效蒸发器6包括多个设置于同一平面内的海水喷射器2，其中，多个海水喷射器2呈正三角形排布或正四边形排布。一种具体实施方式中，参见图4，以三个海水喷射器为例对海水喷射器的排布方式进行说明，该三个海水喷射器的呈正三角形排布。另一种具体实施方式中，参见图5，以四个海水喷射器为例对海水喷射器的排布方式进行说明，该四个海水喷射器的呈正四边形排布。本公开提供的海水喷射器的布置方式使得海水喷射更均匀，有效地降低单位喷淋面积内的海水喷射器数量。
38.在一种实施方式中，每效蒸发器内，海水喷射器2的数量和位置与海水分布器3相对应。具体地，参见图1，在每个海水分布器上方均对应地设置有海水喷射器，有利于海水喷
淋均匀，提高海水蒸发淡化效果。
39.在一种实施方式中，参见图1，每效蒸发器6内蒸发管束沿水平方向延伸；
40.每效蒸发器6包括多个蒸发管束单元5，多个蒸发管束单元5在壳体内沿竖直方向间隔布置；且每个蒸发管束单元5包括在同一水平面内间隔布置的多个蒸发管束4，蒸发管束4与壳体的侧壁和底壁之间具有间隔；
41.每效蒸发器6设有蒸汽出口、蒸汽入口、原料海水入口、冷凝水出口和浓盐水出口，蒸汽出口和浓盐水出口仅与壳体的壳程空间连通；蒸汽入口和冷凝水出口仅与蒸发管束的管程空间连通；且前一效蒸发器的蒸汽出口经由连通管道与后一效蒸发器的蒸汽入口连通。本实施方式中，在蒸发器内设置多个具有间隔的蒸发管束单元，可以提高海水降膜淡化蒸发效率；并且将前一效蒸发器海水蒸发获得的蒸汽引入下一效蒸发器的管程空间内，进一步利用前一效蒸发器获得的蒸汽作为后一效蒸发器的热源，提高装置整体的余热利用率。
42.在一种具体实施方式中，参见图1，沿竖直方向上，由上至下，蒸发管束划分为上层蒸发管束单元、中层蒸发管束单元以及下层蒸发管束单元；且在每一个蒸发管束单元内，沿水平方向上，均设有多个具有间隔的蒸发管束，可以提高管束外的海水与管内的热源之间进行换热效率。
43.更具体实施方式中，上层蒸发管束单元内的蒸发管束可以为钛材材质；中层蒸发管束单元和下层蒸发管束单元内的蒸发管束可以为铝合金材质或其他传热性能好的材质。
44.在一种实施方式中，参见图1，海水分布器3及海水喷射器2分别与最上层蒸发管束单元5内的蒸发管束的数量和位置相对应。一种具体实施方式中，如图1所示，沿水平方向，壳体内最上层布置有5个蒸发管束，在每一个蒸发管束的上方均对应设置有海水分布器和海水喷射器，可以使海水喷射更加均匀。
45.一种具体实施方式中，海水分布器可以为单层分布管或者双层分布管。
46.一种实施方式中，每个蒸发管束单元5内，蒸发管束4的入口均与壳体上的蒸汽入口连通，每个蒸发管束的出口均与壳体的冷凝水出口连通。
47.一种具体实施方式中，如图7所示，沿竖直方向，相邻的蒸发管束单元5之间的间隔s1为30mm～50mm；在每一蒸发管束单元5内，沿水平方向，相邻的各列蒸发管束4之间的间隔s2为400mm～800mm。本实施方式可以进一步提高蒸发器中海水的降膜蒸发效果。
48.一种具体实施方式中，如图7所示，在所述上壳体1内，每个蒸发管束单元5的每一蒸发管束4内，相邻的蒸发管8之间的间隔s3为20mm～50mm；在下壳体7内，每个蒸发管束单元5的每一蒸发管束4内，相邻的蒸发管8之间的间隔s4为20mm～50mm。本实施方式可以进一步提高蒸发器中海水的降膜蒸发效果。
49.一种具体实施方式中，蒸发管的管径为15mm～30mm。
50.一种实施方式中，相邻两效蒸发器6之间，前一效蒸发器的浓盐水出口与后一效蒸发器的原料海水入口连通。本公开还可以将前一效海水蒸发后得到的浓盐水引入后一效蒸发器中继续进行降膜蒸发，进一步提高海水淡化效果。
51.一种实施方式中，每相邻两效蒸发器6之间，前一效蒸发器的蒸汽出口与后一效蒸发器的蒸汽入口之间设有连通管道，连通管道的两端分别与前一效蒸发器的蒸汽出口、后一效蒸发器的蒸汽入口通过y形密封圈密封连接。y形密封圈密封可以有效保持海水淡化设
备各效连接时的密封性，防止空气大量泄漏进入设备，维持设备正常运行。
52.如图6所示，y形密封圈是指本领域常规选择的截面呈y形的密封圈。
53.在一种具体实施方式中，参见图1-图7，一种海水淡化蒸发装置包括：依次连通的多效蒸发器6，每效蒸发器6包括：每效蒸发器6包括：壳体、海水喷射器2、海水分布器3以及蒸发管束4；
54.其中，壳体包括密封连接的上壳体1和下壳体7，上壳体1的水平截面为矩形，下壳体7包括下凸的弧形底面；
55.海水喷射器2、海水分布器3和蒸发管束由上至下依次间隔地设置于蒸发器6的壳体内；蒸发管束4沿壳体的中心轴线方向由上至下布置于壳体内部用于使海水在蒸发管束4外壁上由上至下进行降膜蒸发；
56.其中，每效蒸发器6包括多个设置于同一平面内的海水喷射器2，其中，多个海水喷射器2呈正三角形排布或正四边形排布；海水喷射器2的数量和位置与海水分布器3相对应；
57.其中，每效蒸发器6内蒸发管束沿水平方向延伸；
58.每效蒸发器6包括多个蒸发管束单元5，多个蒸发管束单元5在壳体内沿竖直方向间隔布置；且每个蒸发管束单元5包括在同一水平面内间隔布置的多个蒸发管束4，蒸发管束4与壳体的侧壁和底壁之间具有间隔；
59.每效蒸发器6设有蒸汽出口、蒸汽入口、原料海水入口、冷凝水出口和浓盐水出口，蒸汽出口和浓盐水出口仅与壳体的壳程空间连通；蒸汽入口和冷凝水出口仅与蒸发管束的管程空间连通；且前一效蒸发器的蒸汽出口经由连通管道与后一效蒸发器的蒸汽入口连通；
60.其中，海水分布器3及海水喷射器2分别与最上层蒸发管束单元5内的蒸发管束的数量和位置相对应；
61.其中，每个蒸发管束单元5内，蒸发管束4的入口均与壳体上的蒸汽入口连通，每个蒸发管束的出口均与壳体的冷凝水出口连通；
62.具体地，如图7所示，沿竖直方向，上壳体1中形成两个(在截面图中展示为两排)蒸发管束单元5；并且在每一蒸发管束单元5内，沿水平方向形成有5个蒸发管束4(在截面图中展示为5列蒸发管束4)；在下壳体7中，形成一个(在截面图中展示为一排)蒸发管束单元5；并且在每一蒸发管束单元5内，沿水平方向形成有5个蒸发管束4(在截面图中展示为5列蒸发管束4)；在上壳体1和下壳体7中，沿竖直方向，相邻的蒸发管束单元5之间的间隔s1为30mm～50mm；在每一蒸发管束单元5内，沿水平方向，相邻的各列蒸发管束4之间的间隔s2为400mm～800mm；其中，在上壳体1内，每个蒸发管束单元5的每一蒸发管束4内，相邻的蒸发管8之间的间隔s3为20mm～50mm；在下壳体7内，每个蒸发管束单元5的每一蒸发管束4内，相邻的蒸发管8之间的间隔s4为20mm～50mm；其中蒸发管的管径为15mm～30mm；
63.其中，每个海水喷射器2的喷淋区域为圆形；
64.其中，相邻两效蒸发器6之间，前一效蒸发器的浓盐水出口与后一效蒸发器的原料海水入口连通；
65.其中，每相邻两效蒸发器6之间，前一效蒸发器的蒸汽出口与后一效蒸发器的蒸汽入口之间设有连通管道，连通管道的两端分别与前一效蒸发器的蒸汽出口、后一效蒸发器的蒸汽入口通过y形密封圈密封连接。
66.本公开上述具体实施方式提供的海水淡化蒸发装置的工作过程包括：
67.在第一效蒸发器中，将待蒸发淡化的海水经由壳体上的原料海水入口引入海水，并通过海水喷射器对海水进行喷淋雾化，雾化后的海水进入海水分布器，使海水进行均匀分布；并经由壳体上的蒸汽入口向壳体内蒸发管束的管程空间内引入热源物质(例如热水或者蒸汽等)；
68.海水流经海水分布器到达蒸发管束的外壁上，并与管程空间内的热源进行热量交换，使得海水在蒸发管束4外壁上由上至下进行降膜流动，管壁外侧海水闪蒸形成蒸汽，将蒸汽通过连通管道经由壳体上的蒸汽出口引出，并下一效蒸发器蒸汽入口引入下一效蒸发器内，将剩余的海水经由壳体底部的浓盐水引出壳体；
69.在第二效至最后一效蒸发器中，将前一效蒸发器的蒸汽引入后一效蒸发器的蒸汽入口并进入换热管束的管程空间内，作为与海水进行换热的热源物质，将管程空间内换热获得的冷凝水经由壳体上的冷凝水出口引出壳体外；
70.将海水淡化蒸发装置内全部蒸发器获得的浓盐水汇集后排出海水淡化蒸发装置，并将全部蒸发器蒸发管束内获得的冷凝水汇集后引出海水淡化蒸发装置。
71.以上结合附图详细描述了本公开的优选实施方式，但是，本公开并不限于上述实施方式中的具体细节，在本公开的技术构思范围内，可以对本公开的技术方案进行多种简单变型，这些简单变型均属于本公开的保护范围。
72.另外需要说明的是，在上述具体实施方式中所描述的各个具体技术特征，在不矛盾的情况下，可以通过任何合适的方式进行组合。为了避免不必要的重复，本公开对各种可能的组合方式不再另行说明。
73.此外，本公开的各种不同的实施方式之间也可以进行任意组合，只要其不违背本公开的思想，其同样应当视为本公开所公开的内容。