[发明专利]一种空气介质的常压多效蒸发冷凝海水淡化装置

说明书

技术领域：

本发明涉及一种海水淡化装置，特别涉及一种多效加湿除湿的蒸发冷凝海水淡化装置。

背景技术：

目前，工业化应用的热法海水淡化技术主要为低温多效蒸馏和多级闪蒸海水淡化技术，由于需要海水在较低温度下蒸发冷凝获得淡水，这些技术均需要保持在低温低压条件下运行，系统运行真空度保持、淡水、浓盐水强制排放需要较大电力消耗。同时，由于系统需要在负压条件下运行，使得系统对设备密封性要求很高，加工和维护成本增加、故障排除和检查难度较大、污垢清理难度很大，综合运行和维护技术要求较高。从热性能角度，该类技术在小容量机组条件下，运行费用更高，经济性较差。现行的常压运行系统，多为直接式的太阳能蒸馏，或为基于直接交叉接触的加湿-除湿海水淡化技术，系统能量回收和重复利用困难，系统效率较低，大型化、工业化推广利用较难。在德国专利DE19620214(A1)提出了一种基于多效加热热湿原理的太阳能海水淡化方法，系统以太阳能为热源，以空气为介质进行多效的加热加湿，系统空气加湿后在未经冷凝的情况下再次加热，并通过多次加热加湿，最后统一冷凝，系统阻力较大，风机耗电较多，同时，系统能量回收困难，热效率较低。专利WO2007128062(A1)提出了一个基于非空气为载湿介质的加湿除湿海水淡化方法，采用蜂窝降膜蒸发方法与间壁换热的冷凝方法，由于采用非空气载热载湿介质，系统必须对气体采用封闭循环，系统封闭维护困难，同时非空气系统造成成本增加，系统的单效循环也使得系统热性能较低。中国专利CN1597540A设计一种利用利用空气饱和湿度差的海水淡化方法，采用从热海水箱底部鼓入空气，并在上升过程中实现加湿加热，并进入冷凝器内进行降温冷凝获得淡水，系统虽然结构简单，但是系统单效运行，能量回收困难，热性能与经济性较差，大容量发展困难。中国专利200720075022设计了一种独立蒸发腔板式海水淡化装置，是一种基于负压蒸发冷凝的单效海水淡化装置，采用了板式换热器作为换热元件，并在板式加热板组内进行海水加热，在独立的蒸发罐内进行闪蒸，同时采用射流器进行真空维持与不凝气体与浓海水排放，与工业化应用的低温多效及多级闪蒸存在同样的运行维护困难、真空及其排放系统耗能较大等问题。中国专利ZL01278782.5涉及一种基于蒸发冷凝方法与螺旋板式换热件的小型海水淡化装置，同样存在真空保持与浓海水排放泵造成的电耗问题，同时系统单效运行性能比较小。中国专利200720144164涉及一种带有蒸汽供热单元的板式海水淡化造水机，同样存在真空保持与排放系统耗能较高的问题。

发明内容：

本发明的目的在于克服现有技术中基于低温多效蒸发与闪蒸系统负压操作所必须的真空保持、不凝气体、浓海水排放所带来的电耗较大，及其系统保温与运行维护困难、容量适应性不强等问题，以及现有加湿除湿海水淡化技术能量回收困难和系统性能较低的缺点，提供一种以空气为介质的常压多效蒸发冷凝海水淡化装置。

本发明采用基于空气循环的多效加湿-除湿海水淡化设备，可以采用常规化石能源作为热源，亦可以采用太阳能、地热、工业废热等作为热源，在低温环境下运行。以空气作为介质，通过海水在空气中的蒸发和冷凝实现海水淡化。

本发明是通过以下技术方案实现的。

本发明主要包括中低温热源、第一级加热蒸发器、蒸发冷凝器、末级冷凝器，以及海水喷淋器、风机、泵、水管、风管等辅助部件。

本发明涉及的第一级加热蒸发器、蒸发冷凝器和末级冷凝器均为基于板式换热器原理和结构的换热器。

本发明的第一级加热蒸发器功能为：实现中低温热源流体与加湿海水和循环空气之间换热，为海水淡化的第一效蒸发提供能量，并实现喷淋海水的加热和第一效循环空气的加热加湿。第一级加热蒸发器的数量为一个。第一级加热蒸发器基本结构与板式换热器相同，由多块换热板从左到右依次排列组合构成。换热板由高效传热的金属板或塑料板等板材加工而成。相邻换热板之间留有缝隙，形成换热流体的流动通道。第一级加热蒸发器包含中低温热源流体通道和喷淋海水与循环空气通道两种流体通道，两种流体通道从左到右依次间隔交替紧密排列，通道数量根据海水淡化容量和设计的需求确定，第一级加热蒸发器流体通道数量至少2个。