專利名稱：船用塔式低溫多效海水淡化裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及海水淡化裝置，尤其涉及一種船用塔式低溫多效海水淡化裝置。
背景技術(shù)：
海水淡化裝置包括以蒸汽(或熱水)為熱媒的蒸餾式海水淡化裝置，這種裝置的 優(yōu)點是成品水水質(zhì)高，含鹽量(總固體溶解物)一般在5mg/l以下，產(chǎn)出的淡水可以直接滿 足汽輪機動力裝置主鍋爐補給水品質(zhì)要求，是艦船動力推進系統(tǒng)的重要組成部分。蒸餾式海水淡化裝置主要有沸騰式和閃蒸式兩大類。其中目前船用海水淡化裝 置多采用單效蒸餾(沸騰)形式，其特點是結(jié)構(gòu)簡單、操作方便。該沸騰式單效海水淡化裝 置可采用較低蒸發(fā)溫度，以防止結(jié)垢；但缺點是耗能嚴重，造水比僅為1 1左右。多級閃蒸作為蒸餾式海水淡化裝置的一種形式，因其不結(jié)垢(或結(jié)垢輕微)的優(yōu) 點，發(fā)展較早，并在國外一些較大型蒸汽動力艦船上得到應用。低溫多效因其傳熱系數(shù)高、操作彈性大、動力消耗少等優(yōu)點，在上世紀60年代問 世后迅速發(fā)展，已取代多級閃蒸成為主流蒸餾式海水淡化形式，已有應用一般只集中于雙 效蒸餾形式，無法發(fā)揮低溫多效優(yōu)勢。幾乎無艦船應用記錄。目前主流陸用低溫多效多采用效體水平組合方式，水平管換熱，易受船體傾斜搖 擺影響。而且，低溫多效由于受到頂溫< 70°C的限制，通常效間溫差會很小，從而效體蒸發(fā) 室容積巨大，結(jié)構(gòu)較為復雜，使維護修理不便。上述原因是低溫多效艦船化應用存在的主要 問題。
發(fā)明內(nèi)容本實用新型是為了解決現(xiàn)有技術(shù)存在的上述問題，而提供的一種蒸汽耗量少、占 用空間小、動力消耗少、且適應艦船環(huán)境的船用塔式低溫多效海水淡化裝置。本實用新型采取的技術(shù)方案是船用塔式低溫多效海水淡化裝置，其特點是，包括 冷凝器和至少兩級單蒸發(fā)器效體；所述的每級單蒸發(fā)器效體包括設有鹽水進水口、鹽水出 水口、淡水進水口、淡水出水口、熱源進口和熱源出口 ；所述的各單蒸發(fā)器效體從上到下塔 式布置在所述冷凝器上方，其中，上一級單蒸發(fā)器效體的鹽水出水口、淡水出水口分別通過 鹽水給水管、淡水管與相鄰的下一級單蒸發(fā)器效體的鹽水進水口、淡水進水口連接；所述的 冷凝器的冷凝管的入口輸入海水，其出口通過管道與最上層的單蒸發(fā)器效體的鹽水進水口 連接；所述最上層的單蒸發(fā)器效體的熱源進口輸入的熱源包括熱水或蒸汽，其余各單蒸發(fā) 器效體的熱源進口輸入的熱源為來自上一級單蒸發(fā)器效體的二次蒸汽；所述的最下層的單 蒸發(fā)器效體的淡水出水口通過管道與冷凝器連接，輸出淡水。上述船用塔式低溫多效海水淡化裝置，其中，所述的每一級單蒸發(fā)器效體結(jié)構(gòu)相 同，各包括一效體室，所述效體室內(nèi)上部分設有一蒸發(fā)區(qū)和一分離區(qū)，所述效體室內(nèi)下部分 為未蒸發(fā)鹽水區(qū)；所述的蒸發(fā)區(qū)和分離區(qū)之間設有隔板，底部貫通；所述的蒸發(fā)區(qū)內(nèi)設有 噴淋裝置，該噴淋裝置的輸入端設有鹽水進水口 ；所述噴淋裝置下方設有換熱管，該換熱管的輸入端設有熱源進口 ；所述的分離區(qū)設有汽水分離器，所述的汽水分離器的上部為二次 蒸汽腔，該二次蒸汽腔設有二次蒸汽出口 ；所述的未蒸發(fā)鹽水區(qū)設有鹽水出水口。上述船用塔式低溫多效海水淡化裝置，其中，還包括一淡水腔，所述淡水腔與換熱 管的熱源出口貫連，該淡水腔設有淡水進水口和淡水出水口。上述船用塔式低溫多效海水淡化裝置，其中，所述的噴淋裝置為抽屜式。上述船用塔式低溫多效海水淡化裝置，其中，所述的換熱管為水平排管。上述船用塔式低溫多效海水淡化裝置，其中，所述的鹽水給水管、淡水管均為U形 管。上述船用塔式低溫多效海水淡化裝置，其中，還包括一抽除器，通過管道與冷凝器 的海水出口連接。上述船用塔式低溫多效海水淡化裝置，其中，所述的每一級單蒸發(fā)器效體均包括 一監(jiān)控箱，設置在效體室外。上述船用塔式低溫多效海水淡化裝置，其中，所述的每一級單蒸發(fā)器效體均包括 一視鏡，設置在效體室壁上。上述船用塔式低溫多效海水淡化裝置，其中，還包括一凝水泵，通過管道與冷凝器 的出口連接。由于本實用新型采用了以上的技術(shù)方案，其產(chǎn)生的技術(shù)效果是明顯的1、采用冷凝器和至少兩級單蒸發(fā)器效體塔式設計，所有設備都集成安裝在底座 上，既減小了裝置總體高度和占地面積，又提高了傳熱系數(shù)，減小了換熱面積；塔式布置方 式還節(jié)省了效間鹽水泵，進一步降低輸送鹽水動力消耗。2、本裝置的各部件之間采用法蘭連接，拆卸和組裝方便，并方便檢修。3、單蒸發(fā)器效體的效體室內(nèi)分隔為蒸發(fā)區(qū)和分離區(qū)，蒸發(fā)和分離功能分開，可改 變二次蒸汽流向，提高產(chǎn)品水水質(zhì)，提高換熱效率。4、各單蒸發(fā)器效體設置視鏡，可實時觀察效體內(nèi)工作情況，方便檢查。5、噴淋裝置采用抽屜式噴淋盤設計，簡單可靠，方便抽出維護和清理。6、各單蒸發(fā)器效體間的鹽水給水管、淡水管均采用U形管設計，可有效防止因船 體傾斜搖擺引起的效間壓力梯度破壞，以致裝置無法工作等現(xiàn)象。

本實用新型的具體結(jié)構(gòu)由以下的實施例及其附圖進一步給出。圖1是本實用新型的一種實施例的結(jié)構(gòu)示意圖。圖2是本實用新型中每一級單蒸發(fā)器效體的結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實施方式
請參閱圖1，圖1是本實用新型的一種實施例的結(jié)構(gòu)示意圖。本實用新型船用塔式 低溫多效海水淡化裝置，包括至少兩級由上至下呈塔式布置的單蒸發(fā)器效體1、冷凝器2、 凝水泵3、抽除器4、和效間管路。所述的冷凝器2設置在底座上，所述的多級單蒸發(fā)器效體 由上至下順序設置在冷凝器上，呈塔式布置。本實施例中采用了三級單蒸發(fā)器效體la、lb、 lc，其中第一級單蒸發(fā)器效體Ia(簡稱為第一效)在最上方，其余第二、第三單蒸發(fā)器效體lb、lc按順序向下排列，這種塔式布置的方式可利用鹽水自重效間流動，省去效間鹽水泵， 降低裝置整體動力消耗。本實施例各單蒸發(fā)器效體間采用法蘭連接，可根據(jù)需要增加或減 少單蒸發(fā)器效體的數(shù)量。本實用新型所述的每級單蒸發(fā)器效體1包括設有鹽水進水口、鹽水出水口、淡水 進水口、淡水出水口、熱源進口和熱源出口 ；其中，上一級單蒸發(fā)器效體的鹽水出水口、淡水 出水口分別通過鹽水給水管、淡水管與相鄰的下一級單蒸發(fā)器效體的鹽水進水口、淡水進 水口連接；所述的冷凝器的冷凝管的入口通過海水泵5輸入海水，其出口通過鹽水給水管 61與最上層的單蒸發(fā)器效體的鹽水進水口連接；所述的最上層的單蒸發(fā)器效體的熱源進 口連接熱源，其余各單蒸發(fā)器效體的熱源進口通過管道62輸入的熱源為來自上一級單蒸 發(fā)器效體的二次蒸汽；所述的最下層的單蒸發(fā)器效體的淡水出水口通過管道與冷凝器2連 接，通過冷凝器輸出淡水。本實用新型所述的抽除器4，通過管道與冷凝器的出口連接，抽除 運行過程中產(chǎn)生的不凝結(jié)氣體、放熱效未蒸發(fā)鹽水。所述的凝水泵3通過管道與冷凝器的 出口連接。請參閱圖2。本實用新型船用塔式低溫多效海水淡化裝置中，所述的每一級單蒸發(fā) 器效體1結(jié)構(gòu)相同，各包括一效體室11，所述效體室11內(nèi)上部分并排設有蒸發(fā)區(qū)111和分 離區(qū)112，其中所述的蒸發(fā)區(qū)和分離區(qū)之間設有隔板113，底部貫通；在所述效體室11內(nèi) 下部分、位于蒸發(fā)區(qū)和分離區(qū)的下方是未蒸發(fā)鹽水區(qū)114。所述的蒸發(fā)區(qū)內(nèi)設有噴淋裝置 1111，本實施例中所述的噴淋裝置采用抽屜式噴淋盤，具有加工簡單、占用空間較小、維護 清洗簡單的優(yōu)點。該噴淋裝置的輸入端設有鹽水進水口 11111。噴淋裝置下方設有換熱管 1112，本實施例換熱管呈水平布置，因水平管降膜蒸發(fā)的傳熱系數(shù)2倍于垂直管降膜，因此 具有節(jié)省換熱面積的優(yōu)點；此外，水平布置可降低單效高度，控制塔式裝置總體高度。該換 熱管的輸入端設有熱源進口 11121，其輸出端設有熱源進口 11122。所述的分離區(qū)112設有 汽水分離器1121，所述的汽水分離器的上部為二次蒸汽腔，該二次蒸汽腔設有二次蒸汽出 口 11211 ；海水在左側(cè)換熱管表面降膜蒸發(fā)后，改變流向進入右側(cè)分離區(qū)。這種結(jié)構(gòu)一方面 可以通過二次蒸汽流向，分離出較大液滴，提高成品水水質(zhì)；另一方面，蒸發(fā)區(qū)與分離區(qū)功 能分離，保持同等換熱面積下，提高降膜蒸發(fā)效率。所述的效體室內(nèi)下部分為未蒸發(fā)鹽水區(qū) 114，該未蒸發(fā)鹽水區(qū)設有鹽水出水口 1141。結(jié)合附圖1的實施例，對于第一單蒸發(fā)器效體 來說，所述鹽水進水口通過鹽水給水管61連接來自冷凝器出口的海水，對于第二、第三單 蒸發(fā)器效體來說，該鹽水進水口則通過鹽水給水管64與上一級單蒸發(fā)器效體的鹽水出水 口連接。所述的最上層的第一單蒸發(fā)器效體的換熱器的的熱源進口連接高溫熱水，第二、第 三單蒸發(fā)器效體的換熱器的的熱源進口連接來自上一級的二次蒸汽。為收集各級冷凝的淡水，本實用新型在每級單蒸發(fā)器效體還可設有一淡水腔12， 該淡水腔12與換熱管的熱源出口貫連。該淡水腔設有淡水進水口 121和淡水出水口 122。 上一級單蒸發(fā)器效體的淡水腔通過淡水管63與下一級單蒸發(fā)器效體的淡水腔連接。所述 的每一級單蒸發(fā)器效體均包括一監(jiān)控箱(未圖示)，設置在效體室外。所述的每一級單蒸發(fā) 器效體均包括一視鏡(未圖示)，設置在效體室壁上，可觀察效體內(nèi)蒸發(fā)區(qū)蒸發(fā)狀況及鹽水 高度，方便裝置工況調(diào)整和維護判斷。由于本裝置在運行時各效體內(nèi)鹽水液位需維持穩(wěn)定否則可能引起二次蒸汽無法 進入分離區(qū)或效間壓力梯度破壞。本裝置各單蒸發(fā)器效體之間連接的鹽水給水管均采用U形管設計，可防止船體傾斜搖擺引起鹽水水位變化帶來的負面影響；給水管上設置截止閥 (或孔板)調(diào)節(jié)各效給水量，維持鹽水液位穩(wěn)定。各單蒸發(fā)器效體之間的淡水管路同樣采用U形管水封設計；此外，淡水由一效進 入下一效后因壓力降低會發(fā)生部分閃蒸，本實施例在淡水出口設置一較大空間接管作為 “閃蒸室”，并在同U形淡水管聯(lián)接法蘭處設置孔板防止傾斜搖擺的負面影響。本實用新型的工作原理是冷卻海水進入冷凝器預熱，同時完成了對末效(最下層的單蒸發(fā)器效體)二次蒸 汽的冷凝。冷凝器出口的海水分為兩部分，大部分排出(作為抽除器動力水)，小部分作為第 一單蒸發(fā)器效體(第一效)的給水進入噴淋器；鹽水經(jīng)噴淋在換熱管外形成液膜，并被管內(nèi) 流通的熱源流體(蒸汽或缸套高溫水)加熱，降膜蒸發(fā)，形成二次蒸汽，并通過分離器進入 第二單蒸發(fā)器效體(第二效，也稱放熱效)換熱管內(nèi)作為熱源流體；未蒸發(fā)剩余鹽水則作為 第二效(放熱效)給水，進入第二效后發(fā)生閃蒸；閃蒸降溫后鹽水經(jīng)噴淋管降膜蒸發(fā)重復第 一效過程。各單蒸發(fā)器效體的二次蒸汽凝水形成產(chǎn)品水經(jīng)冷卻水冷卻后通過凝水泵抽出。整個裝置初始真空的建立，以及抽除運行過程中產(chǎn)生的不凝結(jié)氣體、放熱效未蒸 發(fā)鹽水從而維持裝置真空均由射水抽除器完成。抽除的氣體、濃鹽水與裝置出口冷卻海水 一起排出。本實用新型是一種新型的節(jié)能型海水淡化裝置，具有占地面積小、動力消耗小、蒸 汽耗量少、操作彈性大、可靠性和可維護性高等優(yōu)點，對于緩解能源問題、提高艦船續(xù)航能 力具有積極的意義。
權(quán)利要求船用塔式低溫多效海水淡化裝置，其特征在于，包括冷凝器和至少兩級單蒸發(fā)器效體；所述的每級單蒸發(fā)器效體均包括設有鹽水進水口、鹽水出水口、淡水進水口、淡水出水口、熱源進口和熱源出口；所述的各單蒸發(fā)器效體從上到下塔式布置在所述冷凝器上方，其中，上一級單蒸發(fā)器效體的鹽水出水口、淡水出水口分別通過鹽水給水管、淡水管與相鄰的下一級單蒸發(fā)器效體的鹽水進水口、淡水進水口連接；所述的冷凝器的冷凝管的入口輸入海水，其出口通過管道與最上層的單蒸發(fā)器效體的鹽水進水口連接；所述最上層的單蒸發(fā)器效體的熱源進口輸入的熱源包括熱水或蒸汽，其余各單蒸發(fā)器效體的熱源進口輸入的熱源為來自上一級單蒸發(fā)器效體的二次蒸汽；所述的最下層的單蒸發(fā)器效體的淡水出水口通過管道與冷凝器連接，輸出淡水。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的船用塔式低溫多效海水淡化裝置，其特征在于，所述的每一 級單蒸發(fā)器效體結(jié)構(gòu)相同，各包括一效體室，所述效體室內(nèi)上部分設有一蒸發(fā)區(qū)和一分離 區(qū)，所述效體室內(nèi)下部分為未蒸發(fā)鹽水區(qū)；所述的蒸發(fā)區(qū)和分離區(qū)之間設有隔板，底部貫 通；所述的蒸發(fā)區(qū)內(nèi)設有噴淋裝置，該噴淋裝置的輸入端設有鹽水進水口 ；所述噴淋裝置 下方設有換熱管，該換熱管的輸入端設有熱源進口，其輸出端設有熱源出口 ；所述的分離區(qū) 設有汽水分離器，所述的汽水分離器的上部為二次蒸汽腔，該二次蒸汽腔設有二次蒸汽出 Π ；所述的未蒸發(fā)鹽水區(qū)設有鹽水出水口。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的船用塔式低溫多效海水淡化裝置，其特征在于，還包括一淡 水腔，所述淡水腔與換熱管的熱源出口貫連，該淡水腔設有淡水進水口和淡水出水口。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的船用塔式低溫多效海水淡化裝置，其特征在于，所述的噴淋 裝置為抽屜式。
5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的船用塔式低溫多效海水淡化裝置，其特征在于，所述的換熱 管為水平排管。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的船用塔式低溫多效海水淡化裝置，其特征在于，所述的鹽水 給水管、淡水管均為U形管。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的船用塔式低溫多效海水淡化裝置，其特征在于，還包括一抽 除器，通過管道與冷凝器的海水出口連接。
8.根據(jù)權(quán)利要求4所述的船用塔式低溫多效海水淡化裝置，其特征在于，所述的每一 級單蒸發(fā)器效體均包括一監(jiān)控箱，設置在效體室外。
9.根據(jù)權(quán)利要求4所述的船用塔式低溫多效海水淡化裝置，其特征在于，所述的每一 級單蒸發(fā)器效體均包括一視鏡，設置在效體室壁上。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的船用塔式低溫多效海水淡化裝置，其特征在于，還包括一凝 水泵，通過管道與冷凝器的出口連接。
專利摘要本實用新型涉及一種船用塔式低溫多效海水淡化裝置，其特點是，包括冷凝器和至少兩級單蒸發(fā)器效體；各單蒸發(fā)器效體從上到下塔式布置在冷凝器上方，其中，上一級單蒸發(fā)器效體的鹽水出水口、淡水出水口、以及熱源出口分別通過鹽水給水管、淡水管和蒸汽管與相鄰的下一級單蒸發(fā)器效體的鹽水進水口、淡水進水口、以及熱源進口連接；冷凝器的冷凝管的入口輸入海水，其出口通過管道與最上層的單蒸發(fā)器效體的鹽水進水口連接；最上層的單蒸發(fā)器效體的熱源進口連接熱源；最下層的單蒸發(fā)器效體的淡水出水口通過管道與冷凝器連接，通過冷凝器輸出淡水。具有占地面積小、動力消耗小、蒸汽耗量少、操作彈性大、可靠性和可維護性高等優(yōu)點。
文檔編號C02F103/08GK201665599SQ20102015363
公開日2010年12月8日 申請日期2010年4月9日 優(yōu)先權(quán)日2010年4月9日
發(fā)明者劉艷妮, 吳安民, 李利平, 李靜芬, 艾鋼, 郭豐澤, 閆霞 申請人:中國船舶重工集團公司第七一一研究所