專利名稱：海水淡化的閃蒸處理方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于海水淡化處理工藝，具體的涉及利用低溫廢熱作為熱源進(jìn)行海水淡化的閃蒸處理方法。
背景技術(shù)：
地球上的水資源總量中淡水僅占2. 5%，海水占97. 5%，因此從某種意義上說，海水才是取之不盡、用之不竭的主要水源。淡水資源緊缺已成為制約我國(guó)國(guó)民經(jīng)濟(jì)發(fā)展和人民生活水平提高的瓶頸。開發(fā)海水淡化技術(shù)，向海洋要淡水是解決淡水資源供需矛盾最有效的途徑。另外，海水淡化也是解決沿海地區(qū)水資源緊缺的根本途徑之一。中低溫余熱是工業(yè)企業(yè)在生產(chǎn)過程中，由各種熱能轉(zhuǎn)換設(shè)備、用能設(shè)備和化學(xué)反應(yīng)設(shè)備中產(chǎn)生而未被利用的能量資源。應(yīng)用這些余熱尤其是低溫余熱作為海水淡化的熱源，對(duì)于緩解供應(yīng)淡水緊張、提高能源利用率、減少排放具有重要的意義。海水淡化，亦稱海水脫鹽，是通過一系列設(shè)備除去海水中鹽分并獲得淡水的工藝過程。海水淡化的方法可分為三類蒸餾法、冷凍法和膜法。閃蒸(閃急蒸發(fā))是蒸餾法處理海水淡化的一種方式。它是液體的減壓汽化過程，閃蒸是將欲蒸發(fā)的溶液加熱到一定的溫度，通過分散裝置引進(jìn)閃蒸室，閃蒸室的壓力控制在溶液溫度所對(duì)應(yīng)的飽和蒸汽壓以下， 這樣，部分水份就會(huì)吸收其余的熱量作為汽化潛熱而迅速蒸發(fā)，形成淡水蒸汽，從而達(dá)到海水淡化的目的。由于此方法并沒有使含鹽水真正沸騰(僅為表面沸騰)，因此可以大幅改善因蒸餾產(chǎn)生的積垢問題?，F(xiàn)有閃蒸技術(shù)處理海水淡化的效率不高，因此采用多次閃蒸來淡化處理海水的技術(shù)得到普遍應(yīng)用，但其對(duì)設(shè)備的要求較高，無法實(shí)現(xiàn)低成本高效率的海水淡化處理。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供了一種效率高、淡化設(shè)備要求低的海水淡化的閃蒸處理方法，其采用單級(jí)閃蒸的方法實(shí)現(xiàn)了海水淡化的高效處理，同時(shí)其生產(chǎn)成本低、處理工藝條件寬松，可以適合于各種具備中低溫余熱的單位進(jìn)行中小型系統(tǒng)海水淡化生產(chǎn)和處理。本發(fā)明采用的技術(shù)方案如下一種海水淡化的閃蒸處理方法，其特征在于所述閃蒸處理方法包括采用低溫?zé)嵩醇訜岷Ｋ?0 90°C的范圍，加熱后的海水送入閃蒸罐進(jìn)行閃蒸生成蒸汽，蒸汽經(jīng)過冷凝器冷凝得到淡水；所述閃蒸為單級(jí)閃蒸，所述閃蒸過程中控制加熱后的海水在閃蒸室內(nèi)的停留時(shí)間與閃蒸罐長(zhǎng)度成反比。一實(shí)施方式中，所述閃蒸處理方法進(jìn)一步包括采用一熱交換器利用低溫?zé)嵩醇訜岷Ｋ訜岷蟮暮Ｋ腿胍婚W蒸罐中，所述閃蒸罐的上端蒸汽出口連接一冷凝器，該冷凝器連接一冷凝液真空罐，該冷凝液真空罐依次連接冷凝液緩沖罐和冷凝液回收罐。另一實(shí)施方式中，所述閃蒸處理方法進(jìn)一步包括
所述閃蒸罐內(nèi)閃蒸室的海水的液位高度控制在閃蒸室高度的1/20 1/15。再一實(shí)施方式中，所述閃蒸處理方法進(jìn)一步包括所述閃蒸罐內(nèi)設(shè)置閃蒸室，該閃蒸室的上方布置有增強(qiáng)蒸汽湍流程度的擋板。又一實(shí)施方式中，所述閃蒸處理方法進(jìn)一步包括所述冷凝器的冷源采用海水，所述閃蒸罐通過冷凝管路連接所述冷凝器，該閃蒸罐與該冷凝管路連接端部的管徑大于冷凝器內(nèi)冷凝管路的管徑。該海水淡化的閃蒸處理方法利用低溫余熱作為熱源，對(duì)于小容量和小規(guī)模的低溫?zé)嵩矗驗(yàn)闊嵩礋崴疁囟容^低，流量也較小，不適合采用現(xiàn)有技術(shù)使用的較大規(guī)模淡化裝置和多級(jí)閃蒸技術(shù)，因此本發(fā)明采用了單級(jí)閃蒸的方式。采用低溫余熱作為低溫?zé)嵩醇訜岬暮Ｋ疁囟扰c蒸發(fā)效率之間存在線性關(guān)系，溫度越高，閃蒸效率越高。發(fā)明人經(jīng)過多次實(shí)驗(yàn)和研究發(fā)現(xiàn)，閃蒸過程的蒸發(fā)量?jī)H決定于海水的流量和其于閃蒸罐的進(jìn)出口溫度差，實(shí)際上決定于海水于閃蒸罐的入口溫度，這是因?yàn)殡S著海水溫度的升高，其表面張力、粘度均減小，比容增大，有利于氣泡的生成且使其上升速度加快，從而減小了不平衡溫差。另外，由于熱流體帶入的能量增加，促進(jìn)傳熱傳質(zhì)的進(jìn)行，有利于閃蒸效率的提高。但是，海水入口溫度的提高又受到許多條件的限制而不能無止境的提高，因此應(yīng)根據(jù)閃蒸罐的生產(chǎn)能力及閃蒸時(shí)所需的最小熱量與溶液入口溫度的關(guān)系，確定最適宜的溶液入口溫度。本發(fā)明通過控制加熱后的海水在閃蒸室內(nèi)的停留時(shí)間與閃蒸罐長(zhǎng)度成反比，使得海水的蒸發(fā)量顯著提高，實(shí)現(xiàn)了海水淡化的單位產(chǎn)能提高。另外，當(dāng)閃蒸罐內(nèi)閃蒸室的液位增加時(shí)，會(huì)相應(yīng)的降低閃蒸效率。因?yàn)楫?dāng)液位增加時(shí)，液體的靜壓頭增加，若閃蒸空間的絕壓力P，溶液的重度為Y，則溶液深度h處所受的實(shí)際壓力為(P+ Y h}，從而增大了氣泡到達(dá)自由表面的阻力，有礙于氣泡的形成。另外，液位越高，進(jìn)入的熱流體穿過液層到達(dá)自由表面所受的傳熱阻力就越大，從而增大不平衡溫差。再者，液體蒸發(fā)過程，不僅是傳熱過程，而且還需要做功，即液體向氣泡供給蒸發(fā)潛熱后，氣泡在離開界面時(shí)，界面會(huì)發(fā)生彎曲，而液體的表面張力又阻止了這種彎曲，故需要做功。以上所說的傳熱推動(dòng)力和做功能力均表現(xiàn)為氣泡周圍的溶液應(yīng)比飽和溫度略高。而液位增高， 意味著容積增大，溶液的熱容量增大，其本身將對(duì)進(jìn)入閃蒸室的熱流體起著冷卻作用，從而降低了溶液的過熱程度。通過控制閃蒸罐內(nèi)閃蒸室的海水的液位高度控制在閃蒸室高度的 1/20 1/15?？梢杂行龑?duì)閃蒸效率的不良影響，保證較高的閃蒸效率范疇。發(fā)明人還發(fā)現(xiàn)，閃蒸室結(jié)構(gòu)尺寸也會(huì)對(duì)閃蒸效率產(chǎn)生影響，閃蒸是靠溶液壓力與閃蒸室內(nèi)的壓力差，建立新的氣液平衡關(guān)系，以使水份從液相轉(zhuǎn)入氣相的。為維持分壓力差，必須保證溶液汽化所需的容積，因此要求閃蒸室應(yīng)有足夠的空間，且考慮到液體在閃蒸室內(nèi)應(yīng)有充分的停留時(shí)間，以便進(jìn)行充分的熱交換，所以又必須保證閃蒸定的長(zhǎng)度，才可確保閃蒸效率的提高。另外，為保證必需的蒸發(fā)量，首先要保證閃蒸罐的操作壓力(真空度) 與理論值相一致。因此，系統(tǒng)的壓力降計(jì)算要力求準(zhǔn)確，特別是在確定閃蒸后的濃縮液出口管徑時(shí)，要考慮濃縮液由閃蒸器出口流入貯罐的過程中，由于有壓力損失，會(huì)使?jié)饪s液發(fā)生連續(xù)閃蒸，所以在計(jì)算出口管徑時(shí)應(yīng)考慮兩相流的影響，在此前提下計(jì)算溶液的體積和流速，使閃蒸罐出口管徑有足夠的尺寸。在同樣的操作條件下，若在閃蒸室的上方設(shè)置檔板， 會(huì)使蒸發(fā)效率提高。這是由于經(jīng)閃蒸后的氣體和部分液體在通過擋板邊緣時(shí)其速度增加， 從而加劇湍流程度，促進(jìn)傳熱、傳質(zhì)的進(jìn)行，以縮短達(dá)到平衡所需要的時(shí)間。
本發(fā)明的有益效果在于，該海水淡化的閃蒸處理方法效率高、淡化設(shè)備要求低，其采用單次閃蒸的方法實(shí)現(xiàn)了海水淡化的高效處理，同時(shí)其生產(chǎn)成本低、對(duì)工藝處理?xiàng)l件要求低，可以適合于各種具備中低溫余熱的單位進(jìn)行中小型系統(tǒng)海水淡化生產(chǎn)和處理。下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施方式
對(duì)本實(shí)用新型做進(jìn)一步的闡述。


圖1是本發(fā)明具體實(shí)施方式
中該閃蒸處理方法的實(shí)施裝置系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖。
具體實(shí)施例方式該海水淡化的閃蒸處理方法可采用低溫?zé)嵩醇訜岷Ｋ?0 90°C的范圍，加熱后的海水送入閃蒸罐進(jìn)行閃蒸生成蒸汽，蒸汽經(jīng)過冷凝器冷凝得到淡水；所述閃蒸為單級(jí)閃蒸，所述閃蒸過程中控制加熱后的海水在閃蒸室內(nèi)的停留時(shí)間與閃蒸罐長(zhǎng)度成反比。如圖1所示，實(shí)現(xiàn)該閃蒸處理方法的裝置系統(tǒng)主要包括熱交換裝置、閃蒸裝置、冷凝裝置和淡水存儲(chǔ)裝置，低溫?zé)嵩创鎯?chǔ)在一熱水箱1內(nèi)，該低溫?zé)嵩赐ㄟ^板式換熱器2加熱海水，海水被加熱至60 90°C的范圍，即可經(jīng)過管道送入閃蒸罐3內(nèi)，進(jìn)行閃蒸處理，閃蒸罐內(nèi)閃蒸室的海水的液位高度控制在閃蒸室高度的1/20 1/15，并在該閃蒸室的上方布置有增強(qiáng)蒸汽湍流度的擋板。閃蒸罐的上端蒸汽出口連接一冷凝器，閃蒸罐通過冷凝管路4 連接冷凝器5，該閃蒸罐3與該冷凝管路4連接端部的管徑大于冷凝器內(nèi)冷凝管路的管徑。 該冷凝器連接一冷凝液真空罐6，該冷凝液真空罐依次連接冷凝液緩沖罐7和冷凝液回收罐8即淡水存儲(chǔ)罐。該海水淡化的閃蒸處理方法可適用于各種小型中低溫?zé)嵩吹暮Ｋ幚?，其海水淡化成本低，設(shè)備需求簡(jiǎn)單，并且具有較高的淡化效率。
權(quán)利要求
1.一種海水淡化的閃蒸處理方法，其特征在于所述閃蒸處理方法包括采用低溫?zé)嵩醇訜岷Ｋ?0 90°C的范圍，加熱后的海水送入閃蒸罐進(jìn)行閃蒸生成蒸汽，蒸汽經(jīng)過冷凝器冷凝得到淡水；所述閃蒸為單級(jí)閃蒸，所述閃蒸過程中控制加熱后的海水在閃蒸室內(nèi)的停留時(shí)間與閃蒸罐長(zhǎng)度成反比。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的海水淡化的閃蒸處理方法，其特征在于所述閃蒸處理方法進(jìn)一步包括采用一熱交換器利用低溫?zé)嵩醇訜岷Ｋ?，加熱后的海水送入一閃蒸罐中，所述閃蒸罐的上端蒸汽出口連接一冷凝器，該冷凝器連接一冷凝液真空罐，該冷凝液真空罐依次連接冷凝液緩沖罐和冷凝液回收罐。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的海水淡化的閃蒸處理方法，其特征在于所述閃蒸處理方法進(jìn)一步包括所述閃蒸罐內(nèi)閃蒸室的海水的液位高度控制在閃蒸室高度的1/20 1/15。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的海水淡化的閃蒸處理方法，其特征在于所述閃蒸處理方法進(jìn)一步包括所述閃蒸罐內(nèi)設(shè)置閃蒸室，該閃蒸室的上方布置有增強(qiáng)蒸汽湍流程度的擋板。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的海水淡化的閃蒸處理方法，其特征在于所述閃蒸處理方法進(jìn)一步包括所述冷凝器的冷源采用海水，所述閃蒸罐通過冷凝管路連接所述冷凝器，該閃蒸罐與該冷凝管路連接端部的管徑大于冷凝器內(nèi)冷凝管路的管徑。
全文摘要
一種海水淡化的閃蒸處理方法，所述閃蒸處理方法包括采用低溫?zé)嵩醇訜岷Ｋ?0～90℃的范圍，加熱后的海水送入閃蒸罐進(jìn)行閃蒸生成蒸汽，蒸汽經(jīng)過冷凝器冷凝得到淡水；所述閃蒸為單級(jí)閃蒸，所述閃蒸過程中控制加熱后的海水在閃蒸室內(nèi)的停留時(shí)間與閃蒸罐長(zhǎng)度成反比。該海水淡化的閃蒸處理方法效率高、淡化設(shè)備要求低，其采用單級(jí)閃蒸的方法實(shí)現(xiàn)了海水淡化的高效處理，同時(shí)其生產(chǎn)成本低、處理工藝條件寬松，可以適合于各種具備中低溫余熱的單位進(jìn)行中小型系統(tǒng)海水淡化生產(chǎn)和處理。
文檔編號(hào)C02F103/08GK102557173SQ201110439569
公開日2012年7月11日 申請(qǐng)日期2011年12月23日 優(yōu)先權(quán)日2011年12月23日
發(fā)明者劉洋 申請(qǐng)人:劉洋