[实用新型]一种膜壳式多效降膜蒸馏海水淡化装置

说明书

技术领域

本实用新型属于水处理及海水淡化领域，特别涉及一种膜壳式多效降膜蒸馏海水淡化装置。具体说是利用多效蒸馏装置效间压差小的特点，用塑料薄膜替代传统的金属换热材料，设计成膜壳式结构，制成多效降膜蒸馏海水淡化及高纯水制备。

背景技术

我国年人均淡水资源约2400立方米，是世界人均淡水资源的1/4。全国660多个城市中，有400多个城市缺水，其中108个城市严重缺水。淡水资源短缺是我国经济可持续发展的最大制约因素之一，尤其是沿海地区。因此发展海水淡化，解决我国沿海淡水资源短缺问题具有极其重要的现实意义。

截止到2001年12月31日，全世界100m³/d及以上海水淡化装置总计15,223台，总产水能力32,400,000m³/d。目前新增装置容量的年均增长率约8％，而低温多效蒸馏海水淡化装置的比造价约1000美元/(吨/日)，因此海水淡化是一个巨大的、具有发展前景的市场。河北沧东发电有限公司引进的2×10,000m³/d低温多效蒸馏海水淡化装置已投入运行，天津北疆电厂拟引进4×25,000m³/d低温多效蒸馏海水淡化装置。

海水淡化方法有很多，但目前国际海水淡化技术市场的发展现状已凸显出反渗透技术RO和低温多效水平管喷淋降膜蒸馏技术MED的优势。由于目前国际海水淡化技术正朝着大型化方向发展，根据招投标规则，没有业绩无法进入市场参与竞争，即海水淡化技术市场门槛越来越高。而研发大型装置的投资、选址、产品水输配等都面临很大困难，研发风险是显而易见的。然而事实上，目前国际市场上占主要优势的这两种技术也都有自己的局限性。反渗透技术主要取决于膜技术，而反渗透技术在我国沿海尤其是北方沿海应用可能面临诸如海水污染、冬季气温偏低等一些难以克服的困难；反渗透膜使用寿命一般为3-5年，废弃的反渗透膜很难降解，对生态环境及保护极为不利。而列管式低温多效蒸馏海水淡化技术一般采用耐海水腐蚀性能优良的金属作为换热材料，因此装置投资大，淡水成本高，这是其广泛应用的巨大障碍。

另外，在海水淡化技术大型化发展的同时，小型装置也会有不少的市场需求，这是因为大型装置不可能覆盖所有的淡水需求，如同电力工业发展一样，一方面大型火电机组单机容量大型化趋势十分明显，已由30万kW为主过度到60-100万kW为主，但并不妨碍小型高效分布式电源的发展与应用，高效节能的小型海水淡化及高纯水制备必然有它的市场需求。首先燃煤电厂锅炉补给水就是一个很好的市场需求，其次海岛、远洋舰船、沿海旅游景点以及其它对淡水品质要求高的厂矿企业等，关键是海水淡化装置高效节能、技术可靠、成本可接受。因此，从小型装置起步，开发新型热电联产多效蒸馏海水淡化装置解决火电厂自身用水问题以及满足海岛、舰船等需求是一项非常有实现意义和市场前景的技术。

对于小型海水淡化装置，采用基于金属材料的管壳式结构在制造成本及装置效率上都大打折扣，因此小型海水淡化装置研发需突破这种传统的设计理念。国内一些小型蒸馏海水淡化装置的研发主要沿用了列管式换热器的传统模式，所采用的装置制造工艺和标准相对比较落后，使这些装置的热力学性能难以得到有效的提高，造水成本更是难以与大型装置竞争。

实际上由于思维定式和习惯，一提到高效蒸馏海水淡化，人们自然而然想到利用耐海水腐蚀性能优越的金属作为换热材料，但是这些耐海水腐蚀的金属材料一般比较昂贵，致使海水淡化装置的造价偏高，而另一方面，由于装置只是为了生产人们日常所需的淡水，造价太高使其推广应用必将遇到困难。不但如此，简单模仿外国公司的海水淡化技术，在技术及工艺水平上很难超越他们，因此为开发拥有独立自主知识产权的海水淡化技术，本发明提出用塑料薄膜替代传统的金属换热材料，薄膜之间采用焊接、等距丝带张拉或龙骨支撑，制成膜束换热组件，采用海水降膜蒸馏工艺，这使得依据本发明生产的多效蒸馏海水淡化及高纯水制备装置具有板式换热器传热效率高、结构紧凑的优势，由于采用非金属的塑料薄膜材料，材料价格及使用量都明显低于金属材料，因此装置造价可以大幅度降低，将极大提升产品的市场竞争力。利用本发明提出的技术方案，可以从具有一定市场前景的小型装置研发起步，逐步形成一个以本发明为特征的新型海水淡化技术的产业链，有助于我们打破国际海水淡化技术为国外公司垄断的格局。

值得一提的是，国家游泳中心气枕结构(水立方)就是采用50-200μm的ETFE(聚四氟乙烯)塑料薄膜制造。据国外资料，塑料薄膜制造的膜结构产品的使用寿命可达25年以上。