雙效板式海水淡化系統(tǒng)及方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種雙效板式海水淡化系統(tǒng)及方法，屬于海水淡化領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]船舶在海中航行需要消耗大量淡水，而遠(yuǎn)洋船只，運(yùn)水和儲(chǔ)水的經(jīng)濟(jì)性差、安全性低，海水淡化技術(shù)已成為船只淡水資源的重要補(bǔ)充手段之一。
[0003]各類(lèi)海水淡化技術(shù)在過(guò)去幾十年得到了迅速的發(fā)展，目前常規(guī)商業(yè)化船用海水淡化主要采用反滲透膜法和熱法。反滲透膜法前期投資成本低，一般在民用船只上應(yīng)用較多，但是其分離膜的使用壽命短，后期維護(hù)成本較高。在使用過(guò)程中需要經(jīng)常采取反沖洗工藝，操作工藝較為復(fù)雜，引起的污水排量較大。特別對(duì)于近年來(lái)海水污染等問(wèn)題不斷涌現(xiàn)，近陸海區(qū)的水質(zhì)本身較差，采用反滲透膜法得到的水質(zhì)也較差。
[0004]熱法海水淡化水的品質(zhì)高，其前期投資也較高，但是后期維護(hù)成本低，且對(duì)海水水質(zhì)要求較低。由于目前船舶一般存在大量的低溫廢熱，熱法海水淡化也是一種主流的船用海水淡化技術(shù)。多級(jí)閃蒸法(Mult1-stage flash，MSF)和多效蒸發(fā)法(Mul ti_ef feetdesalinat1n，MED)是目前主要采用的熱法海水淡化方法。
[0005]然而，為了使得蒸汽盡可能充分地從海水中蒸發(fā)出來(lái)，需要提供足夠大的蒸發(fā)空間，同時(shí)由于海水具有腐蝕性，這需要采用成本高昂的鈦材或者銅材換熱結(jié)構(gòu)、以及體積龐大的鈦材或者銅材氣液分離器。因此現(xiàn)有熱法海水淡化系統(tǒng)的整體結(jié)構(gòu)尺寸龐大、成本較高，并主要適用于大型和超大型海水淡化裝置。
[0006]綜上可知，盡管已有大量船用海水淡化技術(shù)獲得廣泛商業(yè)應(yīng)用，而開(kāi)發(fā)研究高品質(zhì)、低成本、體積小、穩(wěn)定高效的船用海水淡化裝置，對(duì)于降低船舶海水淡化成本、增強(qiáng)海水淡化競(jìng)爭(zhēng)力，將具有重要的意義。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]本發(fā)明的目的在于提出一種體積小、成本低的雙效板式海水淡化系統(tǒng)及方法。
[0008]本發(fā)明所述的雙效板式海水淡化系統(tǒng)的特征在于:
該系統(tǒng)包括AB復(fù)合板，所述AB復(fù)合板依次由A板-B板-A板按前后方式交替布置而成；其中A板由下而上依次包括加熱區(qū)域、第一分離區(qū)、第一冷凝區(qū)域、第二氣液分離區(qū)和第二冷凝區(qū)域;其中B板由下而上依次包括蒸發(fā)區(qū)域、第一氣液分離區(qū)、第一蒸發(fā)區(qū)域、第二分離區(qū)和第二蒸發(fā)區(qū)域；
其中蒸發(fā)區(qū)域與加熱區(qū)域位置正好重疊，第一氣液分離區(qū)與第一分離區(qū)位置正好重疊，第一蒸發(fā)區(qū)域與第一冷凝區(qū)域位置正好重疊，第二分離區(qū)與第二氣液分離區(qū)位置正好重疊，第二蒸發(fā)區(qū)域與第二冷凝區(qū)域位置正好重疊；
在A板的加熱區(qū)域的左上角有貫穿整個(gè)AB復(fù)合板的熱水流入通道，左下角布置有貫穿整個(gè)AB復(fù)合板的熱水流出流道，右上角布置有貫穿整個(gè)AB復(fù)合板的第一濃海水流出通道，右下角布置有貫穿整個(gè)AB復(fù)合板的第一熱海水流入通道； 在A板的第一冷凝區(qū)域的右下角布置有貫穿整個(gè)AB復(fù)合板的第二熱海水流入通道，右上角布置有貫穿整個(gè)AB復(fù)合板的第二濃海水流出通道，左下角布置有貫穿整個(gè)復(fù)合板的第一淡水流出通道；
在A板的第二冷凝區(qū)域的右上角布置有貫穿整個(gè)AB復(fù)合板的熱海水流出通道，右下角布置有貫穿整個(gè)AB復(fù)合板的海水流入通道，左下角布置有貫穿整個(gè)AB復(fù)合板的第二淡水流出通道；
按照AB復(fù)合板中將A板、B板的前后疊放順序，將所有B板在前A板在后，兩者之間的空間均稱(chēng)作奇數(shù)空間;將所有A板在前B板在后，兩者之間的空間均稱(chēng)作偶數(shù)空間；
在偶數(shù)空間中安裝有第一隔離片和第二隔離片，其中第一隔離片的位置恰好對(duì)應(yīng)A板上第二氣液分離區(qū)和第二冷凝區(qū)域之間的分界面，第二隔離片的位置恰好對(duì)應(yīng)A板上第二氣液分離區(qū)和第一冷凝區(qū)域之間的分界面;定義第二隔離片下方為一區(qū)，第一隔離片和第二隔離片之間為二區(qū)，第一隔離片上方為三區(qū)；
在奇數(shù)空間中安裝有第三隔離片和第四隔離片，其中第三隔離片的位置恰好對(duì)應(yīng)A板上第一分離區(qū)和第一冷凝區(qū)域之間的分界面，第四隔離片的位置恰好對(duì)應(yīng)A板上第一分離區(qū)和加熱區(qū)域之間的分界面;定義第四隔離片的下方為四區(qū)，第三隔離片和第四隔離片之間為五區(qū)，第三隔離片的上方為六區(qū)；
熱源流入通道在奇數(shù)空間中無(wú)墊圈，在偶數(shù)空間有墊圈，
熱水流出流道在奇數(shù)空間中無(wú)墊圈，在偶數(shù)空間有墊圈，
第一熱海水流入通道在奇數(shù)空間中有墊圈，在偶數(shù)空間無(wú)墊圈，
第一濃海水流出通道在奇數(shù)空間中有墊圈，在偶數(shù)空間無(wú)墊圈，
第二海水流出通道在奇數(shù)空間中無(wú)墊圈，在偶數(shù)空間有墊圈，
第二海水流入通道在奇數(shù)空間中無(wú)墊圈，在偶數(shù)空間有墊圈，
第一淡水流出通道在奇數(shù)空間中有墊圈，在偶數(shù)空間無(wú)墊圈，
熱海水流出通道在奇數(shù)空間中有墊圈，在偶數(shù)空間無(wú)墊圈，
海水流入通道在奇數(shù)空間中有墊圈，在偶數(shù)空間無(wú)墊圈，
第二淡水流出通道在奇數(shù)空間中無(wú)墊圈，在偶數(shù)空間有墊圈，
所述墊圈前后兩側(cè)分別與A板和B板緊密接觸，若對(duì)應(yīng)通道在相鄰兩板之間的奇數(shù)或偶數(shù)空間具有相應(yīng)墊圈，則相鄰兩板上的對(duì)應(yīng)通道則通過(guò)該墊圈直接連通；
上述A板上加熱區(qū)域、第一冷凝區(qū)域和第二冷凝區(qū)域均為波紋結(jié)構(gòu);B板上的蒸發(fā)區(qū)域、第一蒸發(fā)區(qū)域和第二蒸發(fā)區(qū)域均為波紋結(jié)構(gòu)；
上述AB復(fù)合板最前面的一 ±夬六板或B板上的熱海水流出通道的通道口分成三路，分別與第一熱海水流入通道的通道口、第二海水流入通道的通道口、環(huán)境相連；
上述AB復(fù)合板最后面一塊A板或B板的所有通道口均封閉。
[0009]根據(jù)本發(fā)明所述的雙效板式海水淡化系統(tǒng)，其特征在于:所述A板和B板為耐腐蝕的鈦材或者銅材。由于本發(fā)明所述的雙效板式海水淡化系統(tǒng)將海水蒸發(fā)、分離、冷凝過(guò)程布置在同一設(shè)備內(nèi)板片及隔離片隔離的多個(gè)區(qū)域內(nèi)完成，為了抗海水腐蝕，需要對(duì)A板和B板采用抗腐蝕的鈦材或者銅材。
[0010]本發(fā)明所述的雙效板式海水淡化系統(tǒng)的工作方法，其特征在于包括以下過(guò)程: 熱源通過(guò)熱源流入通道流入所有四區(qū)空間，通過(guò)A板的加熱區(qū)和B板的蒸發(fā)區(qū)向所有一區(qū)的熱海水釋放熱量;熱源溫度降低并通過(guò)熱源流出通道排入環(huán)境；
來(lái)自環(huán)境的海水首先通過(guò)海水流入通道流入所有三區(qū)，對(duì)進(jìn)入六區(qū)中的二次蒸汽冷卻后，海水溫度升高變?yōu)闊岷Ｋ臒岷Ｋ鞒鐾ǖ懒鞒龊蠓譃槿?第一路進(jìn)入第一熱海水流入通道，第二路進(jìn)入第二熱海水流入通道，第三路排入環(huán)境；
第一路熱海水進(jìn)入第一熱海水流入通道后，進(jìn)入一區(qū)，受到四區(qū)的熱源加熱后部分蒸發(fā):一部分變?yōu)闈夂Ｋ?，另一部分變?yōu)橐淮握羝?；?dāng)一區(qū)濃海水高度超過(guò)第一濃海水流出通道時(shí)，濃海水從第一濃海水流出通道排入環(huán)境;一次蒸汽在一區(qū)上方受到六區(qū)下方熱海水冷卻作用，并從第一淡水流出通道排出；
第二路熱海水進(jìn)入第二熱海水流入通道后，進(jìn)入六區(qū)下方，冷卻上述一次蒸汽，自己部分蒸發(fā):一部分變?yōu)闈夂Ｋ?，另一部分變?yōu)槎握羝?濃海水從第二濃海水流出通道排入環(huán)境;二次蒸汽在六區(qū)上方被三區(qū)的海水冷卻成為淡水，并從第二淡水流出通道排出。
[0011]由于本發(fā)明所述的雙效板式海水淡化系統(tǒng)，利用了間隔布置的A板、B板、隔離片及墊圈將AB復(fù)合板間的奇數(shù)空間和偶數(shù)空間分割為多個(gè)不同的加熱和冷卻區(qū)域，利用板間介質(zhì)的傳熱作用實(shí)現(xiàn)了海水的雙效蒸發(fā)，因此較常規(guī)單效或者單級(jí)熱法海水淡化系統(tǒng)節(jié)能。此外，與常規(guī)雙級(jí)閃蒸或雙效蒸發(fā)法相比，由于該系統(tǒng)利用了板間奇數(shù)空間和偶數(shù)空間分別隔離出的氣液分離區(qū)，不需要單獨(dú)布置結(jié)構(gòu)龐大的蒸發(fā)分離空間，因此結(jié)構(gòu)更為緊湊，使用的耐腐蝕貴金屬的材料也更少，因此成本較低。
[0012]本發(fā)明所述的雙效板式海水淡化系統(tǒng)，其特征在于:該系統(tǒng)的A板上的加熱區(qū)域、第一冷凝區(qū)域和第二冷凝區(qū)域均為波紋結(jié)構(gòu);B板上的蒸發(fā)區(qū)域、第一蒸發(fā)區(qū)域和第二蒸發(fā)區(qū)域均為波紋結(jié)構(gòu)。該板上的波紋結(jié)構(gòu)不僅能起到支撐承壓的作用，而且能夠強(qiáng)化換熱，因此可以采用厚度較薄的板，成本也更為低廉。
[0013]與常規(guī)一體化單效海水淡化系統(tǒng)相比，本發(fā)明所述的雙效結(jié)構(gòu)不僅可以根據(jù)實(shí)際情況增加或減少板片數(shù)量來(lái)控制淡水產(chǎn)量，而且板片容易拆卸、更換，便于維修。
【附圖說(shuō)明】
[0014]圖1是雙效板式海水淡化系統(tǒng)不意圖；
圖2是從I1-1I方向看到的視圖，包含A板及奇數(shù)空間的墊圈；
圖3是從1-Ι方向看到的視圖，包含B板及偶數(shù)數(shù)空間的墊圈；圖中標(biāo)號(hào)名稱(chēng):1、海水，2、熱海水，3、海水流入通道，4、第二濃海水，5、第4隔離片，6、第一分離區(qū)，7、第二熱海水流入通道，8、第二濃海水流出通道，9、第一熱海水流入通道，10、二次蒸汽，11、第二氣液分離區(qū)，12、熱海水流出通道，13、加熱區(qū)域，14、第一冷凝區(qū)域，15、第二冷凝區(qū)域，16、第二淡水流出通道，17、第一淡水流出通道，18、淡水，19、第三隔離片，20、一次蒸汽，21、熱水流入流道，22、熱源，23、熱水流出流道，24、第一濃海水流出通道，25、第一濃海水，26、第一隔離片，27、蒸發(fā)區(qū)域，28、第一氣液分離區(qū)，29、第一蒸發(fā)區(qū)域，30、第二分離區(qū)，31、第二蒸