[发明专利]一种管式升膜海水淡化装置及其工艺

说明书

技术领域

本发明属于热法海水淡化技术领域，具体涉及一种竖直管式升膜海水淡化装置及其工艺。

背景技术

现代社会对水资源的需求量越来越大，自然界的淡水资源已经无法满足人类的生产、生活需求，因此，将海水进行处理得到可以适合人类需求的淡水的技术越来越受到重视。

目前，国内外应用热法进行海水淡化的装备主要有两种：一种是多级闪蒸，一种是低温多效蒸馏。无论是多级闪蒸还是低温多效蒸馏都是采用的水平管作为换热界面，传热温差很小，传热过程比较温和，因此传热管用量较大，另外考虑到二次蒸汽的完全汽液分离，设备内非布管空间较大，造成筒体的外表面比较大。因此这两种工艺使用的金属材料较多，初期投资大。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是针对上述现有技术提供一种低成本、高效、稳定的海水淡化装置及其工艺，采用竖直设置的升膜蒸发装置，有效降低设备需要的材料量，便于建造维护，节约项目初期投入和运行费用。

本发明解决上述问题所采用的技术方案为：

一种管式升膜海水淡化装置，包括升膜蒸发器、汽液分离器和凝汽器。

所述升膜蒸发器包括筒体、热源通道和传热管，所述热源通道上设置有热源入口和热源出口；所述传热管设置有物料入口和物料出口；所述汽液分离器包括汽液入口、蒸汽出口和浓盐水出口。

所述热源入口连通热源，所述热源出口连接到蒸发器凝水管路。

所述物料出口与所述汽液入口连接，所述浓盐水出口连接到汽液分离器凝水管路；所述蒸汽出口经过所述凝汽器后连接到成品水出口管路。

优选地，所述传热管为非水平设置。

优选地，所述传热管与水平面的夹角为45°～135°。

优选地，所述传热管为竖直设置。

优选地，所述筒体竖直设置。

优选地，所述筒体两端分别设置有上封头和下封头，所述筒体、所述上封头和所述下封头上设置有对应的接管。

优选地，所述蒸发器凝水管路上设置有凝结水泵，所述汽液分离器凝水管路上设置有浓盐水泵，所述成品水出口管路上设置有成品水泵。

优选地，所述升膜蒸发器采用蒸汽作为热源。

优选地，所述传热管在所述筒体内直接由所述物料入口延伸设置到物料出口，不设循环管路，物料一次通过蒸发，无循环量。

一种管式升膜海水淡化装置的海水淡化工艺，其特征在于：物料由所述物料入口进入所述升膜蒸发器内，流经所述换传热管吸收热量后蒸发形成汽液混合物料从所述物料出口高速流出，并从所述汽液入口进入所述汽液分离器进行汽液分离，分离后的浓盐水从所述浓盐水出口流出，并流经所述汽液分离器凝水管路，由所述浓盐水泵引出系统内部；所述汽液分离器中分离后的蒸汽从所述蒸汽出口流出，并进入所述凝汽器中进行冷凝形成成品水，经由所述成品水泵引出系统内部；蒸汽由所述蒸汽入口进入所述升膜蒸发器，流经所述热源通道，释放热量后凝结成为凝结水从所述凝结水出口流出，由所述凝结水泵引出系统。

优选地，所述物料由底部进入所述升膜蒸发器的管程，蒸发后蒸汽混合物料从所述管程的顶部流出；所述物料一次通过蒸发，无循环量。

升膜蒸发器，又称爬升膜蒸发器，它依据虹吸泵原理操作，根据在沸腾过程中产生的蒸汽气泡的升力，液体和蒸汽并流向上流动；同时，产生的蒸汽量增加，从而，在管壁上产生流动的膜，即液体向上“爬”，并流向上运动有助于在液体中产生高度的湍流。降膜蒸发器，其基本原理是对流蒸发，不能产生气泡。众所周知，泡核沸腾的传热系数要远远高于对流蒸发，因而升膜蒸发器比降膜蒸发器的传热更加剧烈。

降膜蒸发器中，对流蒸发会在管壁上形成一层液膜，接触管壁部分的液膜吸收热量并传递到液膜的外壁，外壁形成蒸汽进行蒸发，这样的结果就是降膜的管壁上有整个一层液体的膜。这层液膜要保证一定的厚度仅仅靠进料量是不够的，而且，这层膜被蒸发而变成蒸汽的部分是少数的，大部分的液膜还是要流回到容器的底部，为了将液体全部蒸发就需要将这一部分液体重新引回降膜蒸发器的进料侧，这个保证液体成膜的量减去新进物料的量就是循环量。升膜蒸发器中，液体在容器底部受热后变为蒸汽向上爬升，不需要形成整体的液膜，不需要保证液膜的厚度，不同段的液膜是不同的相态，新进的物料量是多少就蒸发多少，所以没有循环量。

与现有技术相比，本发明具有如下优点：

1、蒸发器内部非布管面积大幅减少，筒体用材更省；

2、传热管内部蒸汽速度高，传热剧烈，所用的管材更少；

3、物料无需循环量，有效降低装置的电耗；