一種從海水中提取淡水的方法及其設備的製作方法

2024-01-26 10:03:15

專利名稱：一種從海水中提取淡水的方法及其設備的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種從海水中提取淡水的方法，具體說是一種加熱加壓二次蒸汽的淡水提取方法。
本發明還涉及一種用於這種方法的設備。
目前，從海水中提取淡水的方法有很多，其中蒸餾法在海水淡化中佔有較大的比例。二十世紀五十年代起，多級閃急蒸餾法、多效蒸餾法等方法相繼問世。閃急蒸餾法是將海水在管路中加熱至150℃，然後把海水引入一個壓力較低的閃蒸室中，這時海水便急速汽化，閃急蒸餾的過程中，海水溫度迅速下降到閃蒸室壓力相對應的飽和蒸汽溫度，海水溫度降低時所放出的熱量，即成為閃蒸室中海水汽化的熱能，如果把預熱後的海水依次引入多個壓力逐級降低的閃蒸室中，逐級進行蒸發和冷凝，就成了多級閃急蒸餾系統。多效蒸餾法與多級閃急蒸餾法的工作流程相似，它是把多個蒸發室按壓力逐級降低的順序串聯起來，把前一效蒸發室產生的蒸汽作加熱後一效海水使之汽化的熱源。以上方法都存在以下不足熱效率較低，海水需要加熱的溫度較高，要達150℃，不能利用低溫度的介質作熱源，也不能生產食鹽，沒有直接的經濟效益，上述方法生產的淡水費用昂貴，其價格比石油還高。
本發明的目的在於克服現有技術的不足而提供一種生產淡水成本低、消耗熱能低、並能同時生產食鹽的從海水中提取淡水的方法。
本發明的目的還在於提供一種用於上述方法的設備。
本發明的技術方案是將經過預處理後的海水置於海水蒸發室中，海水在此吸熱蒸發，產生的水蒸汽從蒸發室上部逸出，經過換熱器加熱，加熱後的水蒸汽再經氣體壓縮機加壓，使水蒸汽的凝點與蒸發室中的海水溫度形成不低於25℃的溫差，然後，將加熱加壓後的水蒸汽送至海水蒸發室的冷凝管內。
所說的海水蒸發室中的壓力為4～210千帕，加熱後的水蒸汽為55～150℃，加壓後的水蒸汽為12.7～430千帕。
用於上述方法的設備為海水蒸發室內為換熱冷凝管，海水蒸發室上部的水蒸汽出口與加熱換熱器相連，加熱換熱器的出汽口與氣體壓縮機的進汽口相連通，氣體壓縮機的出汽口與蒸發室的冷凝管進口相連通，冷凝管出口接淡水泵淡水池。蒸發室下端為鹽滷出口。
海水蒸發室如需在負壓系統工作時，海水蒸發室可以與氣體壓縮機減壓端相接，也可以與真空泵相接，以保證海水蒸發室的系統負壓。
海水蒸發室還可以為兩套並聯或串聯的裝置。
由於該系統採用了加熱加壓水蒸汽的方式，提高了水蒸汽的凝點，使系統內的水蒸汽與蒸發室中的海水形成一定的溫差，水蒸汽在蒸發室中冷凝時所放出熱量再被蒸發室內的海水吸收並使之汽化，這樣較好地回收了水蒸汽的熱量，熱能利用率高，從而降低了能耗和生產成本，使用該系統生產一噸淡水僅需消耗標準煤5～6千克，電力0.7千瓦時，又由於該系統內的海水在蒸發室內連續蒸發，能生成鹽滷和折出食鹽，即每生產一噸淡水的同時還能生產24千克左右的食鹽和26千克的鹽滷，經濟效益十分可觀。
下面將結合附圖對本發明進一步詳述

圖1為本發明的一實施例的示意圖；圖2為本發明的另一實施的示意圖。
圖1中，採用常溫減壓蒸餾法間接加熱蒸餾系統裝置圖由蒸發室5、冷凝管4、高壓泵6、水泵7、氣體壓縮機3、換熱器1、加熱管2組成。蒸發室5為中空圓柱體，內部排滿了由銅鎳合金製成的螺旋狀冷凝管4，冷凝管4上部進汽端由管道與蒸發室5外的氣體壓縮機3的排汽口相連，冷凝管4下部出水口與水泵7相通，蒸發室5的頂部有一蒸汽出口通過管道與換熱器1內的加熱管2的進汽端連接，加熱管2由普通不鏽鋼製成，加熱管2的出汽端與氣體壓縮機3的進汽口相通。蒸發室5的下部出料口有一管道連接高壓泵6。該裝置工作時，把經過滅菌、沉澱過濾等淨化處理的海水送入蒸發室5內，蒸發室5內的壓力由於氣體壓縮機3的作用而始終保持為3.3千帕～7.6千帕，所以常溫(25-40℃)下的海水此時便從冷凝管4中吸收熱量並汽化。產生的蒸汽從蒸發室5的上部導出後送入換熱器1中，經過加熱管2加熱至55～70℃，再通過氣體壓縮機3將3.3千帕～7.6千帕的水蒸汽加壓至12.7～26千帕，此時蒸汽的凝點為50～65℃，然後把水蒸汽送入冷凝管4中，由於冷凝管4內的水蒸汽與蒸發室5內的海水之間存在著25℃以上的溫差，所以水蒸汽便在冷凝管4中冷凝成為淡水，水蒸氣冷凝時放出的熱量便被蒸發室5內的海水吸收並成為海水氣化的熱源。蒸發室5內的海水不斷地吸熱蒸發，濃度逐漸提高，最後便在蒸發室5的下部形成鹽滷和析出食鹽，把鹽滷和食鹽的混合物經過高壓泵6排出後再分離即可成為化學工業的原料。冷凝管4中形成的淡水經過水泵7抽出後便能供人們使用。由於該裝置採用了常溫減壓蒸餾的方法，產生的水蒸汽溫度很低，可以利用熱電廠的廢熱作熱源來提高水蒸汽的溫度，所以該裝置幾乎不再另外消耗熱能。其動力消耗也很低，若扣出熱電廠抽排冷卻水的動力消耗，使用該裝置每生產一噸淡水，僅需新增加動力消耗0.1千瓦時。所以使用該裝置淡化海水成本極低。
圖2中，另一種間接加熱蒸餾系統由加熱鍋爐8、蒸發室10、氣體壓縮機11、預熱室12、換熱管9、換熱管13、換熱管14及高壓泵15組成。預熱室12的上部與蒸發室10的上部有管道相通，換熱管14的進水口與換熱管13的出水口相連，換熱管13的進汽端通過氣體壓縮機11與換熱管9的出汽端相通，蒸發室10的頂部有蒸汽出口通過管道直通換熱管9的進汽端，蒸發室10的下部出料口直通高壓泵15。該系統工作時先把經過處理後的海水送入預熱室12，使海水水溫逐漸上升至80～110℃，再經過上部管道進入蒸發室10內，蒸發室4內的壓力由於氣體壓縮機3的作用而始終保持為50～205千帕，海水繼續從換熱管13中吸收熱量並汽化，產生的80～120℃的蒸汽從蒸發室10的上部導出，通過管道進入加熱鍋爐8內並被加熱至110～150℃，然後通過氣體壓縮機加壓至125千帕～430千帕，此時水蒸汽的凝點為105～145℃。把經過加溫加壓後的水蒸汽再送入換熱管13中，由於水蒸汽的凝點105～145℃與蒸發室10內的海水溫度80～120℃之間存在25℃以上的溫差，水蒸汽便在換熱管13中冷凝，形成105～145℃的淡水，水蒸汽冷凝時放出的熱量被蒸發室10內的海水吸收並使之汽化。把105～145℃的淡水接著送入預熱室12中並繼續放熱降溫，最後從換熱管14的尾部排出，便得到人們使用的低溫度的淡水。經過預熱室12預熱後的海水進入蒸發室10後不斷地蒸發，最後便在蒸發室10的下部形成鹽滷並析出食鹽，經過高壓泵15抽出後再分離即能成為化學工業的原料。由於該系統採用的是高溫加壓蒸餾的方式，所以不能用低溫度熱介質作熱源，只能用加熱鍋爐加熱，使用該裝置，每生產一噸淡水需要消耗5～6千克的標準煤和0.7千瓦時的電力。運行成本略高於實施例1的蒸餾系統的運行成本，但使用該系統仍然有很大的經濟效益。
權利要求
1.一種從海水中提取淡水的方法，其特徵在於將經過預處理的海水置於的海水蒸發室中，海水在此吸熱蒸發，其水蒸汽從蒸發室上部逸出，經過換熱器加熱，加熱後的水蒸汽再經氣體壓縮機加壓，使水蒸汽的凝點與蒸發室中的海水形成不低於25℃的溫差，然後，將加熱加壓後的水蒸汽送至海水蒸發室的冷凝管內，與蒸發室中的海水進行熱交換，加熱加壓水蒸汽放出熱量冷凝為淡水，從蒸發室下端冷凝口排出，蒸汽冷凝時放出的熱量便成為蒸發室內海水吸熱並汽化的熱源，蒸發室內的海水吸收熱量蒸發，重複上述循環海水經不斷蒸發，最後在蒸發室下端形成滷水析出食鹽，並排出。
2.根據權利要求1所述的一種從海水中提取淡水的方法，其特徵在於所說的海水蒸發室中的壓力為4～210千帕。
3.根據權利要求1所述的一種從海水中提取淡水的方法，其特徵在於所說的加熱後的水蒸汽為55～150℃。
4.根據權利要求1所述的一種從海水中提取淡水的方法，其特徵在於水蒸汽經氣體壓縮機加壓至12.7～430千帕。
5.一種用於權利要求1所述方法的設備，其特徵在於海水蒸發室5內為換熱冷凝管，海水蒸發室的上端蒸汽出口與加熱換熱器(1)相連，加熱換熱器(1)的出汽端與氣體壓縮機(3)的進汽口相連通，氣體壓縮機(3)的出汽口與蒸發室(5)的冷凝管進口連通，冷凝管出口接淡水泵淡水池，蒸發室下端為排料口即滷水出口。
6.根據權利要求5所述的設備，其特徵在於海水蒸發室還可以為兩套並聯或串聯的裝置。
7.根據權利要求5所述的設備，其特徵在於海水蒸發室可以與氣體壓縮機的減壓端相接，也可以與真空泵相接。
全文摘要
一種從海水中提取淡水的方法和設備,將經過預處理的海水置於海水蒸發室中,海水在此吸熱蒸發,其水蒸汽經加熱加壓後使其凝點比蒸發室中的海水形成不低於25℃溫差,將此蒸汽送至蒸發室中與此中海水換熱,水蒸汽在此冷凝成為淡水,海水吸收熱量而蒸發,重複上述循環,最後在蒸發室下端形成滷水和析出食鹽。其設備包括海水蒸發室、加熱換熱器、氣體壓縮機等組成。本發明加熱加壓二次蒸汽的方法,能較好地回收水蒸汽的熱量,熱能利用率高,從而降低了能耗和生產成本,並能同時生產食鹽。還具有設備結構簡單、工藝流程短等優點。
文檔編號C02F1/04GK1306942SQ00114360
公開日2001年8月8日 申請日期2000年1月27日 優先權日2000年1月27日
發明者蔡萬龍 申請人:蔡萬龍