[发明专利]一种海水淡化装置及其工作方法

权利要求书

1.一种海水淡化装置，其特征在于：所述装置包括进水口置于海水池(1)内的进水管(A)，进水管(A)为垂直上升管，其垂直上部连接第一逆止阀(3A)进口，第一逆止阀(3A)出口连接水泵(2)，第一逆止阀(3A)安装方向依照从进水管(A)到水泵(2)的方向安装，进水管(A)与水泵(2)出口之间并联进水旁路(4)，旁路(4)上设置第二逆止阀(3B)，第二逆止阀(3B)安装方向从进水管(A)到水泵(2)出口，水泵(2)出口处向上连接垂直上升管(5)，垂直上升管(5)上端连接蒸发腔水平进水管(6)，蒸发腔水平进水管(6)后通过蒸发腔水进口(B)连通蒸发腔(7)，蒸发腔(7)底部通过蒸发腔水出口(C1)连接浓盐水垂直下降管(8A)，浓盐水垂直下降管(8A)竖直安装，其下端连接第三逆止阀(3C)，第三逆止阀(3C)安装方向进口在上出口在下，其出口连接置于浓海水池(9)内的浓海水出水管(D)；蒸发腔(7)上端通过蒸发腔蒸气出口(C2)连接蒸汽管路(10)，蒸汽管路(10)依次分垂直上升管段、水平管段及垂直下降管段，垂直下降管段连接加压风机(11)，加压风机(11)出口连接液化腔(12)，液化腔(12)底部连接凝结水垂直下降管(8B)，凝结水垂直下降管(8B)底部连接第四逆止阀(3D)，第四逆止阀(3D)置于储水池(13)内，其安装方向自上而下；

所述蒸发腔(7)为上部圆柱状容器，其圆柱轴垂直于水平面，底部为圆锥状，蒸发腔(7)内底部与圆柱侧面连接处与浓海水池液面(G)的垂直高度小于h₁，单位：m，由h₁＝(P-P₁)/(ρ₁g)计算，其中ρ₁为蒸发后的浓海水密度，单位：kg/m³，P为当地大气压，单位：Pa，P₁为当时海水池(1)中海水对应的饱和压力，g为当地重力加速度；蒸发腔(7)内顶部与海水池液面(F)垂直高度不低于h₂，由h₂＝P/(ρ₂g)计算，其中ρ₂为海水池(1)中的待处理海水密度，单位：kg/m³；蒸发腔(7)由隔热材料包裹与外部环境隔热；蒸发腔水进口(B)的位置与浓海水池液面(G)的垂直高度大于h₁，单位：m，蒸发腔水进口(B)的位置与海水池(1)液面(F)的垂直高度小于h₂，单位：m。

2.根据权利要求1所述的一种海水淡化装置，其特征在于：所述液化腔(12)内底部与储水池液面高度(J)的垂直高度不低于h₃，单位：m，由公式：h₃＝P/(ρ₃g)计算，其中ρ₃为凝结水的密度，单位：kg/m³。

3.根据权利要求1所述的一种海水淡化装置，其特征在于：所述蒸发腔(7)内的水气交界面(H)的位置始终低于蒸发腔水进口(B)的位置，使得蒸发后的浓海水从浓海水出水管(D)流出。

4.根据权利要求1所述的一种海水淡化装置，其特征在于：待处理的水在负压状态的蒸发腔(7)内瞬间蒸发，蒸气通过加压风机(11)被加压液化为凝结水。

5.根据权利要求1所述的一种海水淡化装置，其特征在于：所述加压风机(11)为轴流风机，其旋转轴垂直于水平面且安装位置高于液化腔，凝结水在自身重力的作用下及时落入液化腔(12)内。

6.根据权利要求1所述的一种海水淡化装置，其特征在于：所述垂直上升管(5)、蒸发腔水平进水管(6)、蒸发腔(7)、浓盐水垂直下降管(8A)、蒸汽管路(10)和液化腔(12)，均处于密闭绝热状态。

7.权利要求1至6任一项所述的一种海水淡化装置的工作方法，其特征在于：采用负压蒸发，加压液化的方法实现海水淡化；启动水泵(2)，使待处理的海水沿垂直上升管(5)进入并充满海水淡化装置所有管段及容器，随着高度的增加管中压力不断降低，关闭水泵(2)后，在自然状态下蒸发腔(7)内形成负压工作状态，以此降低待处理海水的沸点，海水瞬间蒸发，未蒸发的海水成为浓盐水经过浓盐水垂直下降管(8A)，从浓盐水出口(D)排出，进一步加工或制备工业盐；在海水淡化装置的后续运行中关闭水泵(2)，仅启动加压风机(11)，待处理的海水在压差的作用下从进水旁路(4)进入负压状态的蒸发腔(7)内即连续工作，在加压风机(11)的作用下，蒸发腔(7)压力降低引起海水蒸发加速，同时液化腔(12)压力升高使从蒸发腔蒸气出口(C2)进入液化腔(12)的蒸气被加压凝结，凝结水经过凝结水垂直下降管(8B)从凝结水出口(E)排出并进入储水池(13)，如此完成连续的负压蒸发、加压液化的海水淡化过程。