[发明专利]交替冻结海水淡化法

说明书

本发明属于从海水中提取淡水的一种方法。并属于海水淡化技术中的冷冻法，而且属于其中的间接冷冻法。

现有的海水淡化技术，主要有减压蒸馏法、逆渗透法、冷冻法、电渗析法等，都存在着耗费能量大、耗费材料多的问题，成本过高，只能在特别缺乏淡水的场合使用。有关的专业书籍中的计算指出，从含盐3.4％、温度25℃的海水中提取一吨淡水，理论的能耗率为每吨1.41千瓦时，实际能耗率为上述值的几倍到几十倍。目前已用于实际的各种海水淡化方法互相比较，能耗率较低的，材料耗费特别高，总成本比较接近。但实际应用中从海水中提取的淡水数量很小。本发明所归类的“间接冷冻法”，其能耗在已有技术中是较低的，但有重大技术难题仍没有克服，这些难题是：1.要从换热面上取下冰晶，这样做极易损坏设备。2.需要很大的换热面积，换热效率低，占用设备昂贵。而解决第二个问题的任何措施，都不利于取下和运走冰晶，因此无法解决上述技术难题。

本发明的目的是解决上述技术难题，使属于间接冷冻法的交替冻结海水淡化法成为最好的海水淡化方法，能耗率在当前各种海水淡化法中最低，材料耗费很低，总成本最低，便于大规模应用。

本发明的要点，可概括为一句：根本不取下冰晶，让冻结的冰晶在原来位置融化成淡水，再作为产品取出。具体来说如下：一，使用交替压缩式制冷机。这种制冷机是专为本方法设计的。二，采用细而且直的工业纯铁管作为换热管，在水换热箱中高密度地排列。

本发明的优点是：一，杜绝了取下和运走冰晶时对设备的损坏，免去了所耗费的运送能量。二，由于不需要取下和运走冰晶，设备可大大简化，并可采用工艺很简单的细直纯铁管，高密度排列，换热效率大大提高，而设备成本反而降低了。三，在每一个生产环节，都非常节约地回收冷能源，以降低总的生产成本率和能耗率。

本发明的说明书附图中，对本发明的最佳实施例作了示意的表达。(有许多按常规必须安装的泵和阀，在图中都省略了。附图只重点示意本发明的构思。)

图1是“交替压缩式制冷机的结构示意”。本发明必须采用它。它使用氨作为制冷工质。这种制冷机的基本特点是：一，制冷工质不是循环流动，而是气态的制冷工质在A换热部和B换热部之间往返流动。二，压缩或旋转的方向是交替转换的，A换热部和B换热部二者之一吸热，另一部就排热。下一行程，方向转换，吸热的换成排热的，排热的换成吸热的。

在这个最佳实施例中，交替压缩式制冷机使用直流电机作为动力，使用较高压的直流电作为电源。这是考虑到经常换向时要便于回收电能。

每当刚换向时，暂不需开动螺旋推进压缩器。比如在正向旋转快开始时，A、B气室通向螺旋推进压缩器的阀门仍关闭着。此时A气室的气压高于B气室，B-A组阀门被控制而关闭。打开A-B组阀门，氨气从A气室通过并推动A-B涡轮机而进入B气室，这样A-B涡轮机得到动力而旋转，可把这动力传出，发出电能，送回电源，这是回收能量的一个方法。然后就出现了A、B气室气压基本相等的情况，这时打开A、B气室通向螺旋推进压缩器的双向阀门，开动螺旋推进压缩器，使之正向旋转。这样A气室的氨气气压减小到一个规定值，反之B气室气压增高到一个规定值。

当下一个制冷行程开始后，出现跟上述完全对称的过程，与上述的过程相比，A和B互换，螺旋推进压缩器是反向旋转，但其余是相同的。

换热管系中的换热管排列在水换热箱中，可以用壁厚0.1毫米、内经0.8毫米的纯铁管，各换热管中心之间的平均距离为1.55毫米，正三角排列。

采用本发明从海水中提取淡水，就是要采用交替压缩式制冷机及一些辅助设备。

图2是“交替冻结海水淡化法的水和空气流的流程示意。”图2和以下的交替冻结海水淡化法的工作过程的表达，就是对于本发明的最佳实施例的表达。

交替冻结海水淡化法的工作过程如下：

准备条件：1.有着足够使用的海水，假定含盐率3.5％(平均含盐率)。2.各种图2中所提到的设备和未提到的常规设备，还有动力设备和电源条件。3.临近起动时，要准备出稍超过半个水换热箱容积的、合乎粗制淡水的产品质量要求的、温度约0℃的粗制淡水，装在淡水贮存箱中备用，这将在起动过程中使用。

其工作过程，开始是起动过程，然后是连续生产过程。叙述如下：

起动过程：

第一步，从海中吸取的海水(本文中简称为“粗海水”)，分成两部分，分别送往预冷制冷机的排水箱和排冷水箱。把含有废热的海水排回海中，得到冷海水(温度约-1.5℃)。