[发明专利]低位热能喷雾蒸发－多效蒸馏海水淡化方法及装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种喷雾蒸发-多效蒸馏海水淡化方法及装置，属于海水或苦咸水淡化技术领域。

背景技术

随着我国社会和经济的发展，水资源短缺问题日益严峻，而海水及苦咸水淡化技术是解决缺水问题的有效手段。现有的工业化海水淡化方法分为热法(如多级闪蒸、多效蒸馏)和膜法(如反渗透)两大类。热法是利用热能使盐水产生相变，使水分蒸发出来，再通过冷凝得到淡水；热法淡化需要以蒸汽作为热源，能耗较高，需要配备蒸汽发生装置，设备造价高、投资大。膜法则是利用分离膜将盐水中的盐分截留或移除，进而得到淡水；膜法淡化过程都存在膜污染问题，需要定期清洗或更换膜组件，日常的操作和维护都比较复杂，因此对进料海水预处理的要求较为严格，预处理费用高。两种淡化方法产生的浓缩海水一般直接排放，虽然也可用于制盐及提取钾、镁等各类化学元素，但仍需要二次浓缩。

喷雾蒸发淡化技术则避免了上述问题，该技术的原理为：将盐水呈雾状喷向热气流，使盐水中的水分迅速变为水蒸汽，于是盐水被高度浓缩或盐水中的盐分形成固体颗粒沉淀而与水分分离开来，再通过冷却含有水蒸汽的热气流就可以制得淡水。这种淡化方法在日常的操作中，不像膜法那样需要复杂的维护，也不需要配备专门用于产生蒸汽的装置，其优点还包括：可以使用低位热能作为能源，盐水浓缩比高，且对进料盐水预处理的要求较低等。研究表明，利用喷雾蒸发淡化技术，海水中95％以上的水分都可以被分离出来，沉淀出的盐分含水量很低，甚至能够直接形成固体结晶物，可以方便地用于制盐或者提取其它各类化学元素。但是喷雾蒸发淡化工艺中，为了制取淡水，含有水蒸汽的热气流在冷却过程需要使用大量的冷却水，每生产1kg淡水需要的冷却水量少则7kg左右，多则20kg以上，该技术的推广因此受到了一定的限制。

发明内容

本发明的目的在于提供一种喷雾蒸发-多效蒸馏海水淡化方法，它将喷雾蒸发和多效蒸馏技术耦合起来，实现能源和资源的综合利用。

本发明的另一个目的在于提供一种喷雾蒸发-多效蒸馏海水淡化装置。

本发明的目的是通过下述的技术方案加以实现的。

一种喷雾蒸发-多效蒸馏海水淡化装置，其特征在于：

i)该装置包括一个喷雾蒸发室1，在喷雾蒸发室1内腔的左侧安装有盐水喷嘴8，喷嘴8的进口与盐水储罐10出口连接，并在连接管路上设有泵9；

j)喷雾蒸发室1左侧壁上的空气进口与立式的气水分离器7上端口连接，并在气水分离器7至喷雾蒸发室1的连接管路上依次设有风机11和加热器12；

k)喷雾蒸发室1底部设有高浓盐水出口，右侧壁上设有湿热空气出口，湿热空气出口前设有除沫器2；

l)多效蒸馏装置4的首效装置的加热蒸汽进、出口分别与喷雾蒸发室1湿热空气出口、气水分离器7中部端口连通，其余各效装置加热蒸汽进口均与上一效装置的二次蒸汽出口连通；

m)多效蒸馏装置4末效装置的二次蒸汽出口与首效装置加热蒸汽进口连通，并在末效装置二次蒸汽出口至首效装置加热蒸汽进口的连接管路上依次设有压缩机5和加热器3；

n)多效蒸馏装置4除首效外的其余各效装置加热蒸汽冷凝水出口均与淡水管路连接；

o)多效蒸馏装置4的各效装置顶端与换热器6的管程连通，底端与浓盐水管路连接，其中浓盐水管路上设有一支路与盐水储罐10连通；

p)换热器6的壳程与气水分离器7下端口连通。

利用上述喷雾蒸发-多效蒸馏海水淡化装置的海水淡化方法，其特征在于包括以下过程：

h)空气由风机11输送至加热器12，被加热后进入喷雾蒸发室1；同时，盐水储罐10中的浓盐水由泵9输送至喷嘴8，然后呈雾状喷洒于喷雾蒸发室1的内腔中，与热气流接触并发生汽化；

i)盐水雾滴汽化得到的水蒸汽与空气混合，形成的湿热空气通过除沫器2后排出喷雾蒸发室1；汽化后剩余的盐水雾滴在喷雾蒸发室1底部浓缩、凝结为高浓盐水，并由喷雾蒸发室1底部出口排出；

j)由喷雾蒸发室1排出的湿热空气进入多效蒸馏装置4的首效装置的加热管，用作多效蒸馏装置4的热源；湿热空气中的水分在多效蒸馏装置4首效装置加热管内冷凝，冷凝水与空气一起排入气水分离器7；

k)空气从气水分离器7上端口排出并重新引入风机11循环使用；水从气水分离器7下端口排出，进入换热器6的壳程并用于预热管程的进料盐水；