流化床強化蒸發(fā)的增濕去濕式水凈化裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及水凈化領(lǐng)域，具體涉及應(yīng)用流化床強化蒸發(fā)過程以及利用增濕去濕方 法進行海水脫鹽及廢水、污水處理，更具體地，涉及一種流化床強化蒸發(fā)的增濕去濕式水凈 化裝置。
【背景技術(shù)】
[0002] 隨著全球用水量增加以及水土流失等自然因素與工廠違規(guī)排放等人為因素對現(xiàn) 存水資源破壞的加重，淡水資源的短缺及污染問題已經(jīng)成為嚴重制約人類社會發(fā)展的重大 問題。設(shè)計水凈化裝置利用海水得到淡水或?qū)ξ鬯M行處理是目前解決水資源問題的有效 手段。
[0003] 目前，水凈化方法主要分為熱法和膜法兩大類，其中低溫多效蒸餾法、多級閃蒸法 和反滲透膜法是被大規(guī)模工業(yè)應(yīng)用的方法。但是這三種方法設(shè)備投資大、造價高、能耗高， 對海水或污水的預(yù)處理要求高，不適合解決小量的水凈化需求。一些其他的方法包含離子 交換、液液萃取和露點蒸發(fā)等技術(shù)，這些技術(shù)由于成本高，除了在一些對水質(zhì)要求較高的特 殊場合用到外，并沒有被大范圍推廣。近年來，正滲透膜技術(shù)受到人們的廣泛關(guān)注，并有望 商業(yè)化，該技術(shù)同樣成本很高，且尚未發(fā)展成熟。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 本申請是基于發(fā)明人對以下事實和問題的發(fā)現(xiàn)和認識作出的：
[0005] 相關(guān)技術(shù)中有米用增濕去濕(humidif ication-dehumidif ;[0&1:;[011，!10!1)方法來對 水進行凈化的。在該方法中，加熱后的未凈化水在蒸發(fā)室內(nèi)對載氣進行增濕，濕潤的載氣循 環(huán)至冷凝室，在冷凝器上可以凝結(jié)為凈化水，放出的熱量被用來預(yù)熱未凈化水。增濕去濕水 凈化方法由太陽能蒸餾法發(fā)展而來。傳統(tǒng)的太陽能蒸餾法不能有效地利用冷凝潛熱，裝置 效率較低。增濕去濕水凈化方法則提高了整體的能量利用率，并且還能夠因地制宜地利用 低位能源來進行水凈化。
[0006] 在增濕去濕水凈化裝置中，蒸發(fā)室內(nèi)的未凈化水與空氣進行傳熱傳質(zhì)的形式有降 膜、鼓泡和噴淋。降膜方式將蒸發(fā)室和冷凝室直接布置在薄膜兩側(cè)，能夠有效利用冷凝釋放 出的潛熱，能量利用率高，但是整個蒸發(fā)室內(nèi)只在薄膜處發(fā)生水與空氣的接觸，接觸面積 小，蒸發(fā)效率很低。鼓泡方式不使用水栗進行液體循環(huán)，而是通過空氣栗將空氣栗入水中， 以鼓泡的形式將載濕蒸汽送入蒸發(fā)室，在降低能耗方面具有一定優(yōu)勢，但是裝置結(jié)構(gòu)復(fù)雜， 建造和維護成本很高。
[0007] 傳統(tǒng)的噴淋方式結(jié)構(gòu)簡單，安裝調(diào)試方便，但是存在著以下缺陷：如果噴淋的水滴 尺寸過大，會導(dǎo)致在噴淋總流量一定的情況下液體與氣體接觸面積較小，蒸發(fā)效率較低;如 果減小噴淋的水滴尺寸，盡管能夠提高蒸發(fā)效率，但小尺寸水滴極容易被上升氣流直接裹 挾進入冷凝室，導(dǎo)致最終得到的淡水中含有未處理雜質(zhì)。當(dāng)蒸發(fā)室采用傳統(tǒng)的噴淋方式時， 上述二者是一對不可調(diào)和的矛盾。
[0008] 針對于增濕去濕方法，水凈化效率主要取決于蒸發(fā)效率、凝結(jié)效率以及能耗。提高 蒸發(fā)室的蒸發(fā)效率將很大的提高海水淡化效率。傳統(tǒng)的提高蒸發(fā)效率的方式包括提高蒸發(fā) 室溫度和提高流速。雖然可以顯著提高效率，但是提高蒸發(fā)室溫度會造成更多的熱損失，提 高能量成本;加大流速也會使得空氣栗的功耗增加，同樣降低能量利用效率?？紤]到目前對 空氣流速的控制以及蒸發(fā)室溫度的控制參數(shù)已經(jīng)較為成熟。
[0009] 有鑒于此，本發(fā)明在增濕去濕方法的基礎(chǔ)上，在蒸發(fā)室采用噴淋法的前提上，在保 證噴淋尺寸不會過小導(dǎo)致凈化水含雜質(zhì)的前提下，采用一種了基于流化床強化蒸發(fā)的方式 來提高蒸發(fā)效率，設(shè)計了流化床強化蒸發(fā)的增濕去濕式海水淡化裝置。該裝置創(chuàng)新性地采 用了流化床強化未凈化水的蒸發(fā)過程，使得載濕氣體的載濕量大大提高，在提升產(chǎn)水效率 的同時提高了水的凈化程度。
[0010]流化床是指將大量固體顆粒懸浮于運動的流體之中，使顆粒具有流體的某些表觀 特征，表現(xiàn)出一種流固接觸狀態(tài)。將預(yù)熱后的未凈化水噴淋至流化床的懸浮固體顆粒上，在 顆粒表面形成一層極薄的液膜。并且在垂直方向上，位置較高的顆粒外壁上蒸發(fā)的余液落 在位置較低的顆粒上繼續(xù)蒸發(fā)，隨著蒸發(fā)的持續(xù)進行，液膜厚度不斷減小。由于顆粒比表面 積相對較大，并且各顆粒之間的相互碰撞使得其外壁上液膜在不同顆粒之間傳遞。在這種 流化狀態(tài)下，傳熱傳質(zhì)系數(shù)顯著提高。因此，流化床強化蒸發(fā)相比于其它形式的蒸發(fā)可以很 大程度上提高傳熱傳質(zhì)能力。
[0011] 在實際的工程應(yīng)用中，蒸發(fā)室的噴淋管的水流量是受到限制的，因為噴淋需要將 未凈化水栗至高處，如果流量太大，將會導(dǎo)致栗功消耗過多，降低整個系統(tǒng)的水凈化效率。 而在流量較小的情況下，實際上水滴之間存在著較大空隙。通過流化床中固體顆粒的作用， 可以有效地填補這些空隙，并將液滴鋪展于固體顆粒表面，增大與空氣的接觸面積以達到 強化蒸發(fā)的目的。
[0012] 本發(fā)明旨在至少在一定程度上解決相關(guān)技術(shù)中的技術(shù)問題之一。為此，本發(fā)明提 出了一種流化床強化蒸發(fā)的增濕去濕式水凈化裝置，所述增濕去濕式水凈化裝置可以提高 水凈化效率并且結(jié)構(gòu)較簡單，成本較低。
[0013] 根據(jù)本發(fā)明實施例的流化床強化蒸發(fā)的增濕去濕式水凈化裝置，包括:冷凝室，所 述冷凝室內(nèi)限定有冷凝腔，所述冷凝室上設(shè)有分別與所述冷凝腔連通的安裝口、凈化水出 口、第一氣體進口和第一氣體出口；冷凝器，所述冷凝器設(shè)在所述冷凝腔內(nèi)且位于所述第一 氣體進口和第一氣體出口之間，所述冷凝器具有進水管和出水管，所述進水管穿設(shè)在所述 安裝口內(nèi)；蒸發(fā)室，所述蒸發(fā)室內(nèi)限定有蒸發(fā)腔，所述蒸發(fā)室上設(shè)有第二氣體進口、第二氣 體出口和污水出口，所述第二氣體出口和所述第一氣體進口連通;上隔板和下隔板，所述上 隔板和所述下隔板沿上下方向間隔開設(shè)在所述蒸發(fā)腔內(nèi)，以將所述蒸發(fā)腔分成上腔、中間 腔和下腔，所述中間腔內(nèi)設(shè)有固體顆粒，所述固體顆粒適于在氣體的吹動下懸浮在所述中 間腔內(nèi)，所述第二氣體進口和所述下腔連通，所述第二氣體出口和所述上腔連通;噴淋裝 置，所述噴淋裝置具有噴淋嘴，所述噴淋嘴設(shè)在所述上腔內(nèi)，以向所述中間腔內(nèi)噴入未凈化 水;加熱裝置，所述加熱裝置連接在所述噴淋裝置和所述出水管之間；驅(qū)動裝置，所述驅(qū)動 裝置連接在所述第一氣體出口和所述第二氣體進口之間，以驅(qū)動氣體流動。
[0014] 根據(jù)本發(fā)明實施例的增濕去濕式水凈化裝置，可以提高液體的傳熱傳質(zhì)系數(shù)，使 蒸發(fā)效率增加，可以提高水凈化效率，并且結(jié)構(gòu)簡單，成本較低。
[0015] 另外，根據(jù)本發(fā)明上述實施例的增濕去濕式水凈化裝置還可以具有如下附加的技 術(shù)特征：
[0016] 根據(jù)本發(fā)明的一些實施例，還包括：中間隔板，所述中間隔板設(shè)在所述中間腔內(nèi)， 以將所述中間腔分割成多個子腔，每個所述子腔內(nèi)懸浮有固體顆粒。
[0017] 根據(jù)本發(fā)明的一些實施例，所述中間隔板包括橫向隔板和豎向隔板中的至少一 個，所述橫向隔板與所述上隔板和所述下隔板在上下方向上間隔開設(shè)置，所述豎向隔板的 上端和下端分別與所述上隔板和所述下隔板相連。
[0018] 根據(jù)本發(fā)明的一些實施例，所述橫向隔板和所述豎向隔板分別包括多個，多個所 述橫向隔板在上下方向上等間距設(shè)置，多個所述豎向隔板在水平方向上等間距設(shè)置。
[0019] 根據(jù)本發(fā)明的一些實施例，還包括：第一導(dǎo)流板，所述第一導(dǎo)流板設(shè)在所述下腔 內(nèi)，以將從所述第二氣體進口進入的氣體向豎直方向?qū)Я鳌?br>[0020] 根據(jù)本發(fā)明的一些實施例，還包括:第二導(dǎo)流板，所述第二導(dǎo)流板設(shè)在所述冷凝腔 內(nèi)且位于所述冷凝器下方，以將所述冷凝腔內(nèi)的氣體向所述第一氣體出口導(dǎo)流。
[0021] 根據(jù)本發(fā)明的一些實施例，還包括:預(yù)處理裝置，所述預(yù)處理裝置與所述進水管相 連且適于對水進行預(yù)過濾。
[0022] 根據(jù)本發(fā)明的一些實施例，所述冷凝器形成為由下到上螺旋設(shè)置的換熱管。
[0023] 根據(jù)本發(fā)明的一些實施例，所述上隔板、所述下隔板和所述中間隔板分別形成為 網(wǎng)狀隔板。
[0024]根據(jù)本發(fā)明的一些實施例，所述固體顆粒包括聚丙烯空心球、聚苯乙烯空心球和 聚氯乙稀空心球中的至少一種。
[0025] 根據(jù)本發(fā)明的一些實施例，所述蒸發(fā)腔和所述冷凝腔分別形成為圓柱形，所述蒸 發(fā)腔的底壁面和所述冷凝腔的底壁面分別形成為向下凸出的弧形面，所述凈化水出口和所 述污水出口設(shè)在對應(yīng)的所述底壁面上。
[0026] 本發(fā)明的附加方面和優(yōu)點將在下面的描述中部分給出，部分將從下面的描述中變 得明顯，或通過本發(fā)明的實踐了解到。
【附圖說明】
[0027] 圖1是根據(jù)本發(fā)明一個實施例的流化床強化蒸發(fā)的增濕去濕式水凈化裝置的結(jié)構(gòu) 示意圖；
[0028] 圖2是根據(jù)本發(fā)明另一個實施例的流化床強化蒸發(fā)的增濕去濕式水凈化裝置的結(jié) 構(gòu)示意圖；
[0029] 圖3是根據(jù)本發(fā)明再一個實施例的流化床強化蒸發(fā)的增濕去濕式水凈化裝置的結(jié) 構(gòu)示意圖。
[0030] 附圖標(biāo)記：
[0031] 增濕去濕式水凈化裝置100;
[0032