专利名称：连续化海冰离心脱盐系统装置及方法
技术领域：
本发明涉及一种海冰离心脱盐系统装置及方法，特别涉及一种海冰淡化中大块海冰的连续化离心脱盐装置系统和技术方法，属于连续海水淡化。
背景技术：
我国水资源在区域分布上很不均匀，特别在北方地区，耕地面积占全国的59. 2%，人口占全国的44. 3%，而水资源仅占全国的14. 7% ;由于我国处于东亚季风区，南方60% 70%的年降雨集中在5 8月份，北方降雨集中在6 9月份，水量(降水和径流)年内和年际变化大，在降雨的水丰期就容易造成洪灾，其它季节则容易出现旱灾。加上水资源开发利用的难度大，许多城市和地区出现严重缺水，以黄河流域地区和部分沿海城市最为严重。其中环渤海地区是我国淡水资源最为缺乏的地区之一，并且渤海是我国冬季的主要结冰海区。渤海海冰的盐度为4%。 11%。,远低于其海水的盐度。通过物理方法将海冰进行淡化 处理，得到可以用于生产的工业用水或是农业用水，将作为一种新的海水淡化技术，对于解决环渤海地区的缺水问题具有重要的现实意义和战略意义。在海冰形成过程中，最初形成的冰晶、冰针和冰片会发生合并，一部分海水被包围在合并时形成的冰穴内，而另一部分则从冰晶间析出流入下面的海水中，被包裹在冰晶间的卤水形成了所谓的“盐胞”。所以，海冰不同于淡水冰，它并不是单纯的冰晶，而是固体冰晶与卤水、气胞和少量固体杂质组成的混合物。海冰的盐分来源主要是存在于纯冰晶体间的盐胞、盐水通道或固体盐。但主要以冰内盐胞的形式存在，因此冰内卤水的浓度和盐胞的数量就决定着海冰含盐量的高低。海冰脱盐的基本思路是将大块海冰进行破碎，将其内部的“盐胞”打碎，再通过物理方法将小冰粒表面的卤水出去，以得到盐度较低的淡水冰。海冰除具有冻结时产生“盐胞”的特性外，在低温下还具有冻粘的特性。冻粘是指在零度以下，由于两接触物体界面间水的冻结而形成粘合的一种自然现象。产生冻粘的条件主要包括o°c及以下的温度、一定的含水量和冷冻时间等。海冰破碎后卤水附着在小冰粒的表面，在o°c以下时极易与金属发生冻粘现象。海冰的脱盐方法有浸泡脱盐法、离心脱盐法、浸泡离心脱盐法、重力脱盐法等。其中浸泡脱盐法及重力脱盐法属于间歇式脱盐方式，离心脱盐法和浸泡离心脱盐法可以通过间歇式和连续式两种方式实现。一般情况下连续化脱盐方法的产量及可操作性均优于间歇式脱盐方法。海冰离心脱盐是海冰淡化方法的一种，是利用海水结冰时把盐分排除在固体冰晶外的特性，将海冰破碎打破包含在海冰内部的卤水胞，然后通过离心脱水除去部分卤水，降低海冰的整体含盐率的方法。由于其连续化生产的可行性，因此对该技术方法的开发和研究可为海冰淡化的工业化提供基础和依据。综上所述，用于连续化海冰离心淡化的装置需要解决的技术难题如下I.碎冰机要有较强的碎冰能力，可以处理大尺寸的冰块，产出的冰粒直径适宜。2.输送设备要有良好的连续性能，可以输送没有流动性的海冰，并且可以顺利进入离心机中。3.所有装置都要避免海冰与装置发生冻结和堵塞。4.离心机要保证足够的离心分离能力，确保海冰离心脱盐的质量。海冰淡化有我国科学家在1995年首次提出，其目的在于将海冰作为淡水资源开发利用，为中纬度一年生海冰区(我国的渤海和黄海北部)沿岸提供一种新型的淡化水资源。海冰淡化在国际上尚无先例，所需技术和设备要根据海冰结构特征和工程需求单独进行设计研发。本发明旨在解决上述技术难题，提供一种可以连续化进行的海冰离心淡化的装置系统和技术方法，同时还提供一种连续化的海冰离心脱盐工艺。本发明方法为连续化生产，且处理量大，处理量可达9t/h，是同尺寸间歇设备处理量的7倍以上，适宜大产量快速淡化；本发明的方法设备简单布局紧凑，占地面积小，适宜在海边或船上大规模应用。
发明内容
本发明所解决的技术问题针对现有的背景技术而提出的海冰离心脱盐方法，它能够降低海冰和设备的冻粘情况，提高离心脱盐的分离效率，实现连续化生产，效率高处理量大。本发明目的是通过如下技术方案实现的 本发明的一种海冰离心脱盐系统装置(图1)，由输送装置，破冰装置和离心装置连接构成；输送装置为传送带及螺旋进料器，破冰装置为滚筒式碎冰机连接锤式碎冰机，离心装置由缓冲槽及卧式离心卸料离心机组成；缓冲槽与卧式离心卸料离心机直接连接，缓冲槽中设置搅拌装置，对冰粒进行搅拌；滚筒式碎冰机的出口与锤式碎冰机的入口直接连接，用钢板进行密闭；卧式离心卸料离心机进料管水平放置，内置螺旋进料器；螺旋进料器与缓冲槽连接在一体；锤式碎冰机的出口通过传送带与缓冲槽连接。所述的所述滚筒式碎冰机(图2)进料口尺寸大于450X350mm，处理大尺寸冰块，要求破碎的冰粒粒径在3至15mm之间。所述的锤式破碎机(图3)应用于海冰的二次破碎，安装有筛板，其破碎后的冰粒直径在3 6mm之间。所述缓冲槽与卧式离心卸料离心机直接连接，起到缓冲冰粒运输的作用。所述的螺旋进料器用于海冰进入卧式离心卸料离心机的输送，螺旋进料器安置在进料管中，进料管与布料盘的间距为2 4cm，避免进料管发生堵塞。为节省功耗，将螺旋进料器26与缓冲槽中的平叶式搅拌器设置为整体结构(图4)。在进料管外壁缠绕伴热带对进料管内的海冰进行预加热。所述的卧式离心卸料离心机(图5)为海冰连续化离心脱盐的主体部分，其转鼓锥角不小于40° ,转鼓有效分离长度不低于400mm。采用本发明的装置进行海冰离心脱盐方法(图6)，其特征是海岸的采冰装置将海冰采集后通过传送带输送至碎冰装置，先通过滚筒式碎冰机处理最大尺寸为400 X 400 X 30mm的大型冰块，得到直径小于15mm的小冰粒后，再通过锤式碎冰机进行二次破碎，得到适合离心脱盐并且不会造成卧式离心卸料离心机堵塞的直径在3 6_之间的冰粒；破碎后的冰粒再次通过输送带输送到与卧式离心卸料离心机相连的缓冲槽中，缓冲槽通过搅拌作用避免冰粒冻结，其内部的冰粒通过螺旋进料器进入卧式离心卸料离心机，经过卧式离心卸料离心机的分离作用得到淡水冰。本发明具有如下特点I.本发明对原冰含盐率无要求，并且可以处理尺寸较大的冰块，通过破碎后得到适合离心脱盐的冰粒；2.本发明方法为连续化生产，通过碎冰机，缓冲槽与卧式离心卸料离心机的协调作用以及传送带和螺旋进料器的输送作用，实现海冰离心脱盐的连续化要求；
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3.本发明方法处理量大，处理量可达9t/h，是同尺寸间歇设备处理量的7倍以上，适宜大产量快速淡化；4.本发明的方法设备简单布局紧凑，占地面积小，适宜在海边或船上大规模应用。本发明方法为连续化生产，且处理量大，处理量可达9t/h，是同尺寸间歇设备处理量的7倍以上，适宜大产量快速淡化；本发明的方法设备简单布局紧凑，占地面积小，适宜在海边或船上大规模应用。
图I连续化海冰离心脱盐系统装置图；图2是滚筒式碎冰机的装置示意图；图3是锤式碎冰机的装置示意图；图4是缓冲槽与螺旋进料器的组合结构；图5是卧式离心卸料离心机示意图；图6是连续化海冰离心脱盐方法流程图；其中1.卧式离心卸料离心机、2.缓冲槽、4.传送带、5.锤式碎冰机、6.滚筒碎冰机、7.滚筒式碎冰机进料口、8.冰块、9.锤式碎冰机机体外壳、10.滚筒、11.锤式碎冰机进料口、12.锤式碎冰机机体外壳、13.转子、14.筛板、15.后仓板、16. O型密封圈、17.带挡边轴套、18.推料器链轮座、19.键、20.六角螺栓、21.档圈、22.链条、23.主轴、24.平叶式搅拌器、25.搅拌槽、26.螺旋进料器、27.变径螺栓带、28.搅拌槽锥形过渡段、29.搅拌槽直段、30.进料管、31.离心机外壳、32.转鼓、33.卤水出口、34.淡水冰出口。
具体实施例方式根据附图对本发明做进一步的详细说明—种连续化海冰离心脱盐系统，由输送装置，破冰装置以及离心装置所构成。其中输送装置为传送带4及螺旋进料器26，破冰装置为滚筒式碎冰机6及锤式碎冰机5，离心装置由缓冲槽2及卧式离心卸料离心机I组成。所述滚筒式碎冰机6适合破碎大尺寸冰块，其处理能力强，但由于滚筒式碎冰机6的结构所限，其处理的冰粒直径不均匀，粒径在3至15mm之间不等，大直径冰粒容易造成卧式离心卸料离心机I的堵塞，并且分离效果较差，因此需要对其进行二次破碎。所述锤式破碎机5应用于海冰的二次破碎，其破碎能力强，破碎后的冰粒直径在3至6_之间，适合卧式离心卸料离心机I的离心脱盐，并且不会造成卧式离心卸料离心机I的阻塞。滚筒式碎冰机6的出口与锤式破碎机5的入口直接相连，用薄钢板进行密封，避免冰粒飞溅。所述缓冲槽2与卧式离心卸料离心机I直接连接，由于碎冰机的进料为大块海冰，因此其进料的冰块有一定的时间间隔，因此碎冰机出口的冰粒不够连续，为保证卧式离心卸料离心机I进料的连续与均匀性，破碎后的冰粒先输送入缓冲槽2中进行缓冲，再通过螺旋进料器26进入卧式离心卸料离心机I中。为避免冰粒在缓冲槽中冻结，缓冲槽中设置平叶式搅拌器24，对冰粒进行搅拌。所述的螺旋进料器26用于海冰进入卧式离心卸料离心机的输送，由于海冰的流动性较差，无法通过传统卧式离心卸料离心机的进料管直接流入离心机中，因此需要通过螺旋推进器的推进作用进入卧式离心卸料离心机I中。螺旋进料器26安置在进料管30中，进料管30与布料盘的间距为2 4cm，避免进料管30发生堵塞。由于海冰的脱盐效率与温度的高低成正比，温度越高脱盐效果越好。因此在进料管30外壁缠绕伴热带对进料管内的海冰进行预加热，增强离心机的脱盐效果。在挡板和排料罩的靠近进料管处开直径为20_的孔，保证一根电热带能穿过挡板，缠绕整个进料管。再分别在两档板开4个直径40mm的 孔(孔位于挡板中间)，两挡板孔与孔之间可安置陶瓷骨架，骨架上可安装电热丝(图5)。所述的卧式离心卸料离心机为海冰连续化离心脱盐的主体部分，其转鼓锥角不能小于40°，转鼓有效分离长度不能低于400mm，并在其内部增设挡板，海冰在卧式离心卸料离心机的停留时间为lOslOs，有效的保证了离心脱盐的效果以及连续性。一种连续化海冰离心脱盐方法，其流程为海岸的采冰装置将海冰采集后通过传送带输送至碎冰装置，先通过滚筒式碎冰机6将大冰块破碎成直径较小的冰粒，在通过锤式碎冰机5进行二次破碎，得到适合离心脱盐并且不会造成卧式离心卸料离心机堵塞的小直径冰粒。破碎后的冰粒再次通过输送带3输送到与卧式离心卸料离心机I相连的缓冲槽2中，通过螺旋进料器26进入离心机，经过卧式离心卸料离心机I的分离作用得到淡水冰。实例I试验地点为辽宁省大连瓦房店市，原冰采自辽东湾，海冰厚度约l(Tl5cm，冰块尺寸约为400 X 350mm，试验时气温-5°C。实验中滚筒式碎冰机采用SY-BB-05型碎冰机，锤式碎冰机为CY锤式移动破碎机，离心机为IW-500型卧式离心卸料离心机的改进机型，缓冲槽及螺旋进料器根据离心机进料管及处理量自制。各设备之间由传送带链接。实验中首先将各设备开启，空转运行。海冰由传送带进入碎冰机中，经过二次破碎后进入缓冲槽，再通过搅拌推料装置进入离心机中。经过离心机的离心作用得到淡水冰。离心机转速为2000r/min，物料平均停留时间lOslOs，离心出水流入储水罐，离心出冰采集后融化测定含盐率。实验过程中未发生阻塞和冻粘现象。待系统稳定工作十五分钟后，取海冰样测定盐度，连取三次取平均值。结果为测定出冰的含盐率为O. 7%0。达到非盐碱土地区灌溉用水国家标准。实例2试验地点为辽宁省大连瓦房店市，原冰采自辽东湾，海冰厚度约l(Tl5cm，冰块尺寸约为400 X 350mm,试验时气温_4°C。实验中滚筒式碎冰机采用SY-BB-05型碎冰机，锤式碎冰机为CY锤式移动破碎机，离心机为IW-500型卧式离心卸料离心机的改进机型，缓冲槽及螺旋进料器根据离心机进料管及处理量自制。各设备之间由传送带链接。实验中首先将各设备开启，空转运行。海冰由传送带进入碎冰机中，经过二次破碎后进入缓冲槽，再通过搅拌推料装置进入离心机中。经过离心机的离心作用得到淡水冰。
离心机转速为2000r/min，物料平均停留时间IOs 20s，离心出水流入储水罐，离心出冰采集后融化测定含盐率。实验过程中未发生阻塞和冻粘现象。待系统稳定工作十五分钟后，取海冰样测定盐度，连取三次取平均值。结果为测定出冰的含盐率为O. 6%。。达到非盐碱土地区灌溉用水国家标准。实例3试验地点为河北省黄骅市，原冰采自渤海湾，海冰厚度约15 20cm，冰块尺寸约为400 X 350mm,试验时气温_7°C。实验中滚筒式碎冰机采用SY-BB-05型碎冰机，锤式碎冰机为CY锤式移动破碎机，离心机为IW-500型卧式离心卸料离心机的改进机型，缓冲槽及螺旋进料器根据离心机进料管及处理量自制。各设备之间由传送带链接。实验中首先将各设备开启，空转运行。海冰由传送带进入碎冰机中，经过二次破碎后进入缓冲槽，再通过搅拌推料装置进入离心机中。经过离心机的离心作用得到淡水冰。离心机转速为2000r/min，物料平均停留时间lOslOs，离心出水流入储水罐，离心出冰采集后融化测定含盐率。实验过程中未发生阻塞和冻粘现象。待系统稳定工作十五分钟后，取海冰样测定盐度，连取三次取平均值。结果为测定出冰的含盐率为I. 04%。。达到盐碱土地区灌溉用水国家标准。
权利要求
1.一种海冰离心脱盐系统装置，由输送装置，破冰装置和离心装置连接构成；其特征是输送装置为传送带及螺旋进料装置，破冰装置为滚筒式碎冰机连接锤式碎冰机，离心装置由缓冲槽及卧式离心卸料离心机组成；缓冲槽与离心机直接连接，缓冲槽中设置搅拌装置，对冰粒进行搅拌；滚筒式碎冰机的出口与锤式碎冰机的入口直接连接，用钢板进行密闭；离心机进料管水平放置，内置螺旋进料装置；螺旋进料装置与缓冲槽连接在一体；锤式碎冰机的出口通过传送带与缓冲槽连接。
2.如权利要求I所述的系统装置，其特征是所述的所述滚筒式碎冰机进料口尺寸大于450 X 350mm,处理大尺寸冰块，要求破碎的冰粒粒径在3 15mm之间。
3.如权利要求I所述的系统装置，其特征是所述的锤式破碎机应用于海冰的二次破碎，安装有筛板，其破碎后的冰粒直径在3 6mm之间。
4.如权利要求I所述的系统装置，其特征是所述的螺旋进料器用于海冰进入离心机的输送，螺旋进料器安置在进料管中，进料管与布料盘的间距为2 4cm，避免进料管发生堵塞，在进料管外壁缠绕伴热带对进料管内的海冰进行预加热。
5.如权利要求I所述的系统装置，其特征是所述的离心卸料离心机为海冰连续化离心脱盐的主体部分，其转鼓锥角不小于40°，转鼓有效分离长度不低于400mm，并在其内部增设挡板，海冰在离心机的停留时间为IOs 20s，有效的保证了离心脱盐的效果以及连续性。
6.采用权利要求I的装置进行海冰离心脱盐方法，其特征是海岸的采冰装置将海冰采集后通过传送带输送至碎冰装置，先通过滚筒式碎冰机处理最大尺寸为400 X 400 X 30mm的大型冰块，得到直径小于15mm的小冰粒后，再通过锤式碎冰机进行二次破碎，得到适合离心脱盐并且不会造成离心机堵塞的直径在3 6_之间的冰粒；破碎后的冰粒再次通过输送带输送到与离心机相连的缓冲槽中，缓冲槽通过搅拌作用避免冰粒冻结，其内部的冰粒通过螺旋进料装置进入卧式离心卸料离心机，经过离心机的分离作用得到淡水冰。
全文摘要
本发明涉及一种海冰离心脱盐系统装置及方法，由输送装置，破冰装置和离心装置连接构成；输送装置为传送带及螺旋进料装置，破冰装置为滚筒式碎冰机连接锤式碎冰机，离心装置由缓冲槽及卧式离心卸料离心机组成；缓冲槽与卧式离心卸料离心机直接连接，缓冲槽中设置搅拌装置，对冰粒进行搅拌；滚筒式碎冰机的出口与锤式碎冰机的入口直接连接，用钢板进行密闭；卧式离心卸料离心机进料管水平放置，内置螺旋进料装置；螺旋进料装置与缓冲槽连接在一体；锤式碎冰机的出口通过传送带与缓冲槽连接。本发明方法为连续化生产，处理量可达9t/h，是同尺寸间歇设备处理量的7倍以上，适宜大产量快速淡化；适宜在海边或船上大规模应用。
文档编号B04B5/10GK102941163SQ20121038473
公开日2013年2月27日 申请日期2012年10月12日 优先权日2012年10月12日
发明者谭蔚, 陈伟斌, 马俊, 顾卫, 贾占斌, 高晓冲, 李春亮 申请人:天津大学