[发明专利]低温多效热管式蒸发器

说明书

技术领域

本发明涉及海水淡化技术领域，具体涉及一种低温多效热管式蒸发器。

背景技术

低温多效蒸馏是指热源为70℃以下的蒸汽，在1981年前后开始应用于工业性的海水淡化系统，其特征是将一系列水平管喷淋降膜蒸发器串联起来，用一定量的蒸汽输入通过多次的蒸发和冷凝，后面一效的蒸发温度低于前面一效，从而得到多倍于蒸汽量的蒸馏水。应用的主要方法如下：

（1）多级闪蒸（MSF）蒸馏法

MSF是蒸馏法海水淡化最常用的一种方法，在20世纪80年代以前，较大型的海水淡化装置多数采用MSF技术。大港电厂二期工程引进了美国的多级闪蒸（MSF）海水淡化装置，是我国第一套大型的海水淡化装置。MSF装置的优点是设备单机容量大、使用寿命长、出水品质好、热效率高。但由于装置浓缩海水的最高操作温度在110℃左右，对传热管和设备本体的腐蚀性较大，必须采用价格昂贵的铜镍合金、特制不锈钢及钛材，因此设备造价高。另外，为了减轻结垢和腐蚀，对进入装置的海水加酸和进行脱气（脱除CO₂和O₂），因而也增加了造水成本。 

（2）低温多效（MED）蒸馏法 

低温多效海水淡化技术是指盐水最高温度低于70℃、采用低温横管喷淋技术的淡化技术。低温多效蒸发器是将一系列的水平管喷淋降膜蒸发器串联布置，管内是加热蒸汽，喷射器把海水均匀喷淋在横管热交换器的管束上方，在横管表面形成薄膜流下，在此过程中海水得到除气并部分蒸发，热交换效率高。加热蒸汽被引入第一效，其冷凝热使几乎等量的海水蒸发，通过多次蒸发和冷凝，后面的蒸发温度均低于前面一效，从而得到多倍于蒸汽量的蒸馏水，最后一效的蒸汽在海水冷凝器中冷凝。第一效冷凝液返回锅炉，而其他效及海水冷凝器的冷凝液收集后作为产品水。低温多效海水淡化装置的运行温度小于70℃，远远低于MSF装置的110℃，所以其能耗和管壁腐蚀及结垢速率均较低。和MSF相比，其设备本体和传热管的材质要求也较低。 

（3）压汽蒸馏 

压汽蒸馏的淡化工艺同低温多效（MED）蒸馏法，不同的是压汽蒸馏应用热耗非常低的热泵，用压缩蒸汽作为蒸发器热管束的加热蒸汽，是一种高效的蒸馏淡化法。压缩可采用蒸汽喷射器，称为热压缩（TVC）；或采用机械蒸汽压缩机，即机械压缩（MVC），是仅仅依靠电能的淡化技术，只要有电，就可以生产淡水，由于受压缩机的限制，其单台装置的容量较其他蒸馏装置小。在低温多效（LT-MED）海水淡化装置系统中，如提供的加热蒸汽压力较高，为提高产水比，一般常采用LT-MED和热压缩（TVC）结合的淡化装置，即低温多效加蒸汽喷射器的淡化装置（MED+EC）。

目前低温多效蒸发器是海水淡化系统中一个重要设备。但传统的低温多效蒸发器相对传热端差较大，传热系数较低，单个低温多效蒸发器效率不高。

发明内容

本发明克服了现有技术的不足，提供一种可有效提高海水淡化效率的低温多效热管式蒸发器。

考虑到现有技术的上述问题，根据本发明的一个方面，为解决上述的技术问题，本发明采用以下技术方案：

一种低温多效热管式蒸发器，包括壳体，所述壳体内设置有多根间隔排列的热管，所述多根间隔排列的热管上方设置有喷淋系统，所述喷淋系统与海水进口连接，所述壳体上设置有至少一个蒸汽进口、至少一个浓水口、至少一个抽真空口和至少一个蒸汽出口。

为了更好地实现本发明，进一步的技术方案是：

作为优选，所述每根热管的管径为20～50mm，长度为1000～8000mm，相邻孔边距为200～500mm。

作为优选，所述喷淋系统包括5～20组涡旋型喷嘴，涡旋型喷嘴的喷雾角度为60°～120°，单只流量为350～20000L/min。

作为优选，所述一个蒸汽进口处的壳体内设置有蒸汽分配器，所述蒸汽分配器为喇叭状。

作为优选，所述一个蒸汽出口处设置有汽水分离器，所述汽水分离器为波形板式。

作为优选，所述壳体内设置有水平方向的隔板。

与现有技术相比，本发明的有益效果之一是：

通过对发明的低温多效热管式蒸发器使用，可以有效利用热管的特性，提高传热效率，从而提高海水淡化系统的能源利用率。具体可以是：

（1）效率高：通过热管的高效作用下，提高系统效率；

（2）能够实现低温下的海水淡化，因为热管的特性决定，同时避免或减缓了设备的腐蚀和结垢；

（3）能源利用率高：因为充分利用低品质的汽轮机低压缸排汽；