高效海水淡化系统的制作方法_3

文档序号:9609754阅读:来源:国知局
经过海水进入通道进入到喷雾盘中心位置,喷雾盘在能量转换器的作用下产生高频谐振,在旋转机构的驱动下产生低速旋转,被超声能量雾化的雾滴沿着边缘喷雾孔和底部喷雾孔喷出,均匀的分布在蒸发室,等待蒸发。
[0083]本发明的有益效果在于:本发明提出的高效海水淡化系统,可提高资源的利用率。
[0084]本发明将太阳能加热技术和MVR机械压缩技术同时应用于一个海水淡化系统里,目前这两种技术的产品都已经比较成熟,完全可以拿来应用。
[0085]本发明根据应用环境的变化,合理的调整海水淡化系统的运行状态,可以有三种流程模式,从而最大限度利用光能这个绿色能源,同时还能保证夜晚的连续运行。第一种流程模式一一太阳能集热系统4和压缩机系统先后启动、同时运行(说明:在白天太阳光充足的时候,同时开启太阳能集热系统4和压缩机系统,产水量大)。第二种流程模式一一在白天光能充足的时候,只开启太阳能集热系统4,关闭压缩机系统8。第三种流程模式一一在光能5不足或夜晚的时候,太阳能集热系统4不能发挥作用,只有压缩机系统8工作。
[0086]本发明在海水雾化系统中采用了以磁致伸缩超声波为核心的低转速的喷雾系统,能将海水雾化成微米级的细雾,提高换热效率。
[0087]本发明采用了不结垢的蒸发器,彻底杜绝了由于结垢带来的各种问题,而且可以给雾滴提供初动能,具有很好的快速蒸发和强化换热的功能。
[0088]本发明采用了不结垢的冷凝器,彻底杜绝了由于结垢带来的各种问题,而且可以将膜状凝结转变为珠状凝结,提高换热效率。
[0089]本发明通过上述技术综合应用,不但具有单位容量淡水产量大和效率高、节能效果好的特点,解决了海水淡化成本高的问题。还有一个非常突出的特点就是海水经过本发明的蒸发器蒸馏出淡水后,排出的不是浓盐水,而是比较干爽的结晶盐,即经过本发明处理过的海水没有浓盐水或残余物质再排入大海之中,解决了浓海水排放引发环境污染问题;结晶盐可以作为工业原料提取其中的稀有元素,即还以进行销售产生经济收入。
【附图说明】
[0090]图1为本发明高效海水淡化系统的组成示意图。
[0091]图2为本发明高效海水淡化系统蒸发器的结构示意图。
[0092]图3为本发明高效海水淡化系统冷凝器的结构示意图。
[0093]图4为本发明高效海水淡化系统喷雾系统的结构示意图。
【具体实施方式】
[0094]下面结合附图详细说明本发明的优选实施例。
[0095]实施例一
[0096]请参阅图1,本发明揭示了一种高效海水淡化系统,所述海水淡化系统包括:冷凝器2、水栗3、太阳能集热系统4、喷雾系统7、压缩机系统8、蒸发器9、换能器10、汽水分离器13、蒸发室14、底部加热器15、若干阀门。
[0097]若干阀门包括:海水喷淋调节阀6.1、蒸发器海水加热入口调节阀6.2、蒸发器底部海水加热入口调节阀6.3、蒸发器海水加热出口控制阀6.4、蒸发器底部海水加热出口控制阀6.5、压缩机入口控制阀8.1、第一蒸汽控制阀8.2、蒸发器蒸汽通道出口控制阀8.3、蒸发器底部蒸汽加热入口调节阀8.4、第二蒸汽控制阀8.5、蒸发器底部蒸汽加热出口控制阀
8.6、蒸发器入口控制阀9.4、蒸发器出口控制阀9.5、结晶盐排出控制阀11。
[0098]所述蒸发器9设有蒸发器海水通道9.1、蒸发器蒸汽通道9.2、蒸发器蒸馏通道
9.3 ;冷凝器2设有海水入口 1、排出口 12,冷凝器2通过水栗3连接太阳能集热系统4,太阳能集热系统4通过蒸发器海水加热入口调节阀6.2连接蒸发器海水通道9.1。
[0099]所述蒸发器海水通道9.1的第一端通过蒸发器入口控制阀9.4连接蒸发器蒸汽通道9.2的第一端;蒸发器海水通道9.1的第二端通过蒸发器出口控制阀9.5连接蒸发器蒸汽通道9.2的第二端。
[0100]所述蒸发器9的底部设有底部加热器15,底部加热器15连接结晶盐排出控制阀11 ;底部加热器15还设有换能器10 ;蒸发器9设置于蒸发室14内,蒸发室14的一端设有喷雾系统7、汽水分离器13。
[0101]所述底部加热器15的第一端通过蒸发器海水加热出口控制阀6.4、蒸发器底部海水加热入口调节阀6.3、海水喷淋调节阀6.1连接喷雾系统7 ;底部加热器15的第二端通过蒸发器底部蒸汽加热入口调节阀8.4、第一蒸汽控制阀8.2连接喷雾系统7、压缩机系统8,第一蒸汽控制阀8.2、压缩机系统8之间还设有压缩机入口控制阀8.1 ;压缩机系统8连接蒸发器蒸汽通道9.2。
[0102]蒸发器海水通道9.1的第二端通过蒸发器海水加热出口控制阀6.4接入冷凝器2与水栗3之间的管路;蒸发器蒸汽通道9.2的第二端通过蒸发器蒸汽通道出口控制阀8.3接入蒸发器底部蒸汽加热入口调节阀8.4、第一蒸汽控制阀8.2之间的管路。
[0103]底部加热器15通过蒸发器底部海水加热出口控制阀6.5接入冷凝器2与水栗3之间的管路;底部加热器15通过蒸发器底部蒸汽加热出口控制阀8.6接入第二蒸汽控制阀8.5与冷凝器2之间的管路。
[0104]海水蒸发流程包括三种模式:
[0105]第一种流程模式:太阳能集热系统4和压缩机系统先后启动、同时运行;在白天太阳光充足的时候,同时开启太阳能集热系统4和压缩机系统,产水量大;
[0106]各阀门所处状态:处在关闭状态的阀门有第一蒸汽控制阀8.2、蒸发器底部蒸汽加热入口调节阀8.4、蒸发器底部蒸汽加热出口控制阀8.6、蒸发器入口控制阀9.4、蒸发器出口控制阀9.5,其余阀门处在打开状态。
[0107]目的是为了节约电能,蒸发室14的底部加热由太阳能集热系统4产生的热量完成,使压缩机系统8产生的热量不经过蒸发室14的底部加热器15,而是用来直接加热海水。
[0108]先启动太阳能集热系统4,海水经海水入口 1在冷凝器2中进行热量交换,将进入的海水加热,被冷凝器2初步加热的海水经3水栗加压进入太阳能集热系统4吸收光能5进行加热,然后分为三路,第一路经过海水喷淋调节阀6.1进入蒸发室14,再经过喷雾系统7将已经加热的海水进行喷雾,雾滴降落到9.3蒸发器蒸馏通道后被蒸发器海水通道9.1加热而蒸发;第二路经过蒸发器海水加热入口调节阀6.2进入蒸发器海水通道9.1,给蒸发器9加热,然后经过蒸发器海水加热出口控制阀6.4排到3水栗入口再进行循环,充分利用已经加热海水的热量;第三路经过蒸发器底部海水加热入口调节阀6.3进入底部加热器15,将降落下来的结晶盐进一步加热蒸发。
[0109]待蒸发室14内的蒸汽量到一定程度后,再启动压缩机系统8,蒸发室14内的蒸汽经过13汽水分离器的分离进入压缩机系统8进行再压缩,将蒸汽温度进一步提高后,进入蒸发器蒸汽通道9.2给蒸发器9加热,然后经过蒸发器蒸汽通道出口控制阀8.3和第二蒸汽控制阀8.5进入冷凝器2和海水进行冷凝换热,将脱盐的蒸汽冷凝成淡水,经成品淡水从排出口 12排出。
[0110]待太阳能集热系统4和压缩机系统8都正常启动后,观察结晶盐排出控制阀11排出结晶盐的状态,通过调节海水喷淋调节阀6.1、蒸发器海水加热入口调节阀6.2、蒸发器底部海水加热入口调节阀6.3,可以得到不同干湿程度的结晶盐。
[0111]除垢问题:降落到蒸发室14底部的结晶盐容易黏壁和结垢,会严重影响系统的产水量或系统的正常运行,为了避免该问题的发生,在底部加热器15的内壁上安装了换能器10,它能够使底部加热器15的内壁产生高频低振幅的弹性波动,使壁面产生剪切力从而具有高效的防垢防黏壁的功能,确保了蒸发室14底部在系统运行中保持干净状态。
[0112]第二种流程模式:在白天光能5充足的时候,只开启太阳能集热系统4,关闭压缩机系统8。
[0113]各阀门所处状态:处在关闭状态的阀门有压缩机入口控制阀8.1、蒸发器蒸汽通道出口控制阀8.3、蒸发器底部蒸汽加热入口调节阀8.4、蒸发器底部蒸汽加热出口控制阀8.6,将压缩机系统8从系统中切除,其余阀门处在打开状态。
[0114]此时蒸发器入口控制阀9.4、蒸发器出口控制阀9.5打开,将蒸发器海水加热入口调节阀6.2来的加热海水同时进入蒸发器海水通道9.1和蒸发器蒸汽通道9.2加热蒸发器9,海水喷雾系统和底部加热系统和第一种流程模式一样;不同的是蒸发室14的蒸汽经过13汽水分离器后通过第一蒸汽控制阀8.2和第二蒸汽控制阀8.5直接进入冷凝器2进行凝结换热后将成品淡水从排出口 12排出。
[0115]第三种流程模式:在光能5不足或夜晚的时候,太阳能集热系统4不能发挥作用,只有压缩机系统8工作。
[0116]各阀门所处状态:处在关闭状态的阀门有蒸发器海水加热入口调节阀6.2、蒸发器底部海水加热入口调节阀6.3、蒸发器底部海水加热出口控制阀6.5、第二蒸汽控制阀8.5,其余阀门处在打开状态。
[0117]在蒸发器海水加热入口调节阀6.2和蒸发器底部海水加热入口调节阀6.3关闭后,经过冷凝器2预热的海水通过太阳能集热系统4直接进入喷雾系统7 ;此时蒸发器入口控制阀9.4、蒸发器出口控制阀9.5打开,压缩机系统8产生的高温蒸汽同时进入蒸发器海水通道9.1、蒸发器蒸汽通道9.2,首先将蒸发器海水通道9.1内的海水排放干净后,再关闭蒸发器海水加热出口控制阀6.4,蒸发器9内的高温蒸汽经蒸发器海水通道9.1和蒸发器蒸汽通道9.2排出经蒸发器蒸汽通道出口控制阀8.3和蒸发器底部蒸汽加热入口调节阀8.4进入底部加热器15,再经蒸发器底部蒸汽加热出口控制阀8.6将蒸汽排入冷凝器2进行凝结换热后将成品淡水从排出口 12排出。
[0118]通过调节海水喷淋调节阀6.1,得到不同干湿程度的结晶盐。
[0119]【蒸发器】
[0120]请参阅图2,所述蒸发器9是一个具有三个通道的螺旋板换热器,由三层小于1mm厚的耐海水腐蚀的金属板卷制而成;三层金属板之间有若干个5_高的支撑柱,或是在金属板上压出5mm高的凸点,保持三层金属板之间的距离是5mm,同时也保证了换热器的整体耐压强度;在卷制过程中,在蒸发器海水通道9.1和蒸发器蒸馏通道9.3上下边缘处直接焊接厚度为5mm、宽度不小于20mm的耐腐蚀而且弹性好的金属条,起到密封和传递超声波能量的作用;在蒸发器蒸汽通道9.2上下边缘处的固定位置焊接有超声波能量传递块,其余部位保持上下畅通,以便海水雾滴通过和蒸发。该蒸发器的制作加工生产的效率比目前同样换热面积或换热功率的换热器高出40%以上,生产成本要低20%以上;另外在对应位置焊接有超声波能量传递块的位置安装换能器10,具有防垢除垢和强化换热的功能。
[0121]蒸发器9的工作原理:在第一种流程模式时,太阳能集热系统4和压缩机系统先后启动、同时运行,海水进入蒸发器海水通道9.1,压缩蒸汽进入蒸发器蒸汽通道9.2,一起对蒸发器9的蒸发器蒸馏通道9.3两侧进行加热;当已经被预热的海水的雾滴降落过程中吸收蒸发室14内的热量部分蒸发,当降落到蒸发器蒸馏通道9.3时再次被迅速加热而蒸发。
[0122]第二种流程模式时,只开启太阳能集热系统4,关闭压缩机系统8,打开蒸发器入口控制阀9.4、蒸发器出口控制阀9.5,使经过太阳能集热系统4加热的海水同时进入蒸发器海水通道9.1、蒸发器蒸汽通道9.2,也是同时对蒸发器蒸馏通道9.3的两侧进行加热。
[0123]第三种流程模式时,只有压缩机系统8工作,关闭太阳能集热系统4,打开蒸发器入口控制阀9.4、蒸发器出口控制阀9.5,使经过压缩机系统8
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