本發(fā)明涉及海水淡化技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及一種噴霧蒸發(fā)海水淡化裝置。

背景技術(shù)：

淡水資源對(duì)人們的生產(chǎn)生活有著極其重要的影響，是人類生存和發(fā)展的最重要物資基礎(chǔ)之一，但目前能達(dá)到生產(chǎn)生活條件的淡水資源卻非常有限，國(guó)內(nèi)外的淡水資源緊缺的形勢(shì)日益嚴(yán)重。海洋中含有大量的水資源，但其含有大量的鹵素元素等物質(zhì)，故無(wú)法被人們所直接利用。目前開(kāi)發(fā)和利用海水淡化技術(shù)已越來(lái)越成為解決淡水資源緊缺問(wèn)題的重要手段。

常用的海水淡化方法有海水凍結(jié)法、電滲析法、蒸餾法、反滲透法、以及碳酸銨離子交換法等，受成本，工藝和效率等問(wèn)題的限制，目前應(yīng)用最廣泛的方法是反滲透膜法及蒸餾法。蒸餾法是通過(guò)加熱海水使之沸騰汽化，再把蒸汽冷凝成淡水的方法。蒸餾法海水淡化技術(shù)是最早投入工業(yè)化應(yīng)用的淡化技術(shù)，特點(diǎn)是即使在污染嚴(yán)重、高生物活性的海水環(huán)境中也適用，產(chǎn)水純度高。與膜法海水淡化技術(shù)相比，蒸餾法具有可利用電廠和其他工廠的低品位熱、對(duì)原料海水水質(zhì)要求低、裝置的生產(chǎn)能力大，是當(dāng)前海水淡化的主流技術(shù)之一。

蒸餾法主要包括多效蒸發(fā)技術(shù)和多級(jí)閃蒸技術(shù)，雖然多效蒸餾法是最早使用的海水淡化技術(shù)，但由于結(jié)垢和腐蝕等問(wèn)題，一直未得到廣泛的應(yīng)用。隨著低溫多效蒸餾技術(shù)的出現(xiàn)和發(fā)展，其所占的市場(chǎng)份額正不斷擴(kuò)大。與多級(jí)閃蒸相比，多效蒸餾法具有傳熱系數(shù)高，所需的傳熱面積少，熱利用效率高的優(yōu)點(diǎn)，但是設(shè)備的結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，裝置體積龐大。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的是提供一種噴霧蒸發(fā)海水淡化裝置，以解決上述現(xiàn)有技術(shù)存在的問(wèn)題，海水蒸發(fā)和冷凝在多級(jí)真空罐中實(shí)現(xiàn)，真空罐內(nèi)噴霧蒸發(fā)和冷凝所需要的熱量和冷量由壓縮式熱泵提供，第一級(jí)真空罐內(nèi)出來(lái)的淡水對(duì)海水進(jìn)行預(yù)熱，第n級(jí)真空罐出來(lái)的鹵水經(jīng)過(guò)蒸發(fā)池和結(jié)晶池形成鹽和母液，所需熱量同樣可以利用壓縮式熱泵系統(tǒng)冷凝熱，整個(gè)裝置充分利用了各部件熱量，真空罐水分蒸發(fā)和冷凝都由噴霧形式完成，傳熱傳質(zhì)效率高，裝置高效節(jié)能。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供了如下方案：本發(fā)明提供一種噴霧蒸發(fā)海水淡化裝置，包括熱泵系統(tǒng)和海水淡化系統(tǒng)，所述熱泵系統(tǒng)包括相互串聯(lián)的冷凝器、蒸發(fā)器以及壓縮機(jī)，所述海水淡化系統(tǒng)包括真空罐，所述真空罐內(nèi)分設(shè)有蒸發(fā)室和冷凝室，所述蒸發(fā)室和冷凝室上部相通；所述冷凝器與所述蒸發(fā)室的頂端、所述蒸發(fā)器與所述冷凝器的頂端均通過(guò)水管連通。

可選的，所述熱泵系統(tǒng)還包括節(jié)流閥和制冷劑罐，所述冷凝器與所述蒸發(fā)器之間連接設(shè)置有所述節(jié)流閥和制冷劑罐。

可選的，所述蒸發(fā)室的頂端設(shè)置有海水噴嘴，所述冷凝室的頂端設(shè)置有淡水噴嘴。

可選的，所述蒸發(fā)室與所述冷凝室之間通過(guò)一薄板隔開(kāi)，所述薄板上部設(shè)置有一過(guò)濾網(wǎng)。

可選的，所述真空罐的數(shù)量為多個(gè)，各個(gè)所述真空罐的蒸發(fā)室依次串聯(lián)，各個(gè)所述真空罐的冷凝室也依次相串聯(lián)。

可選的，前一級(jí)所述真空罐的蒸發(fā)室與后一級(jí)所述真空罐蒸發(fā)室的頂端相連通，后一級(jí)所述真空罐的冷凝室與前一級(jí)所述真空罐冷凝室的頂端相連通。

可選的，所述海水淡化系統(tǒng)還包括依次連通的蒸發(fā)池、結(jié)晶池，最后一級(jí)所述真空罐的蒸發(fā)室末端與所述蒸發(fā)池相連；所述結(jié)晶池的末端設(shè)置有排泄口。

可選的，所述海水淡化系統(tǒng)還包括換熱器，所述第一級(jí)真空罐的冷凝室與所述換熱器相連；所述換熱器設(shè)置在所述冷凝器的前端，所述換熱器用于預(yù)先對(duì)海水進(jìn)行換熱。

可選的，所述海水淡化系統(tǒng)還包括淡水池，所述換熱器的出水端與所述淡水池相連通，所述換熱器的進(jìn)水端通過(guò)一海水泵泵取海水。

可選的，所述蒸發(fā)器通過(guò)一淡水泵與所述淡水池相連。

本發(fā)明相對(duì)于現(xiàn)有技術(shù)取得了以下技術(shù)效果：

(1)傳熱傳質(zhì)效率高：該裝置采用真空罐噴嘴蒸發(fā)海水淡化，真空罐內(nèi)部左室為蒸發(fā)室，右室為冷凝室，海水和冷卻水分別在蒸發(fā)室和冷凝室內(nèi)形成微小噴霧的形式，傳熱傳質(zhì)效率高，蒸發(fā)室內(nèi)水蒸氣透過(guò)過(guò)濾網(wǎng)進(jìn)入冷凝室，傳質(zhì)阻力小，蒸發(fā)室和冷凝室共用一個(gè)真空罐，內(nèi)部除了噴嘴和薄板，沒(méi)有其他任何部件，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單緊湊，成本低。

(2)能量利用率高：該裝置利用壓縮式熱泵冷凝器作為熱源直接加熱海水，而熱泵蒸發(fā)器作為冷源直接冷卻水。同時(shí)，該裝置充分利用了第一級(jí)真空罐中出來(lái)的淡水的熱量，對(duì)海水進(jìn)行預(yù)熱，鹵水蒸發(fā)池和結(jié)晶池所需熱量同樣由熱泵冷凝器提供，因此該裝置能量利用率高。

附圖說(shuō)明

為了更清楚地說(shuō)明本發(fā)明實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對(duì)實(shí)施例中所需要使用的附圖作簡(jiǎn)單地介紹，顯而易見(jiàn)地，下面描述中的附圖僅僅是本發(fā)明的一些實(shí)施例，對(duì)于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來(lái)講，在不付出創(chuàng)造性勞動(dòng)性的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。

圖1為本發(fā)明中噴霧蒸發(fā)海水淡化裝置的整體結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為本發(fā)明中真空罐的具體結(jié)構(gòu)示意圖；

其中，1海水入口；2海水泵；3淡水出口；4換熱器；5冷凝器；6第一級(jí)真空罐；7海水噴嘴；8過(guò)濾網(wǎng)；9薄板；10淡水噴嘴；11第二級(jí)真空罐；12第n級(jí)真空罐；13節(jié)流閥；14制冷劑罐；15蒸發(fā)器；16冷卻水入口；17壓縮機(jī)；18淡水泵；19淡水池；20蒸發(fā)池；21結(jié)晶池；22排泄口；23水滴；24冷凝室；25蒸發(fā)室。

具體實(shí)施方式

下面將結(jié)合本發(fā)明實(shí)施例中的附圖，對(duì)本發(fā)明實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實(shí)施例僅僅是本發(fā)明一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例。基于本發(fā)明中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒(méi)有做出創(chuàng)造性勞動(dòng)前提下所獲得的所有其他實(shí)施例，都屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。

本發(fā)明的目的是提供一種噴霧蒸發(fā)海水淡化裝置，以解決上述現(xiàn)有技術(shù)存在的問(wèn)題，海水蒸發(fā)和冷凝在多級(jí)真空罐中實(shí)現(xiàn)，真空罐內(nèi)噴霧蒸發(fā)和冷凝所需要的熱量和冷量由壓縮式熱泵提供，第一級(jí)真空罐內(nèi)出來(lái)的淡水對(duì)海水進(jìn)行預(yù)熱，第n級(jí)真空罐出來(lái)的鹵水經(jīng)過(guò)蒸發(fā)池和結(jié)晶池形成鹽和母液，所需熱量同樣可以利用壓縮式熱泵系統(tǒng)冷凝熱，整個(gè)裝置充分利用了各部件熱量，真空罐水分蒸發(fā)和冷凝都由噴霧形式完成，傳熱傳質(zhì)效率高，裝置高效節(jié)能。

本發(fā)明的噴霧蒸發(fā)海水淡化裝置，包括熱泵系統(tǒng)和海水淡化系統(tǒng)，熱泵系統(tǒng)包括相互串聯(lián)的冷凝器、蒸發(fā)器以及壓縮機(jī)，海水淡化系統(tǒng)包括真空罐，真空罐內(nèi)分設(shè)有蒸發(fā)室和冷凝室，蒸發(fā)室和冷凝室上部相通；冷凝器與蒸發(fā)室的頂端、蒸發(fā)器與冷凝器的頂端均通過(guò)水管連通。

海水淡化過(guò)程中，首先海水由冷凝器進(jìn)入裝置中，冷凝器釋放的熱量對(duì)海水進(jìn)行加熱，帶有一定熱量的海水經(jīng)由水管到達(dá)真空罐的蒸發(fā)室內(nèi)，用于真空罐內(nèi)的壓力小于該溫度下海水的飽和蒸氣壓，海水蒸發(fā)形成微小噴霧；與此同時(shí)蒸發(fā)器內(nèi)引入部分冷卻淡水，蒸發(fā)器吸收冷卻淡水中的熱量，從而降低冷卻淡水的溫度，降低溫度后的冷卻淡水通過(guò)水管進(jìn)入真空罐的冷凝室中，由于蒸發(fā)室與冷凝室的上部相通，蒸發(fā)室中溫度較高的微小噴霧外溢，冷凝室中的冷卻淡水將由蒸發(fā)室擴(kuò)散過(guò)來(lái)的冷凝室的水蒸氣冷凝形成淡水，再回收到淡水池中。

為使本發(fā)明的上述目的、特征和優(yōu)點(diǎn)能夠更加明顯易懂，下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施方式對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)的說(shuō)明。

請(qǐng)參考圖1-2，其中，圖1為本發(fā)明中噴霧蒸發(fā)海水淡化裝置的整體結(jié)構(gòu)示意圖；圖2為本發(fā)明中真空罐的具體結(jié)構(gòu)示意圖。

如圖1-2所示，本發(fā)明提供一種噴霧蒸發(fā)海水淡化裝置，包括熱泵系統(tǒng)和海水淡化系統(tǒng)，熱泵系統(tǒng)包括相互串聯(lián)的冷凝器5、蒸發(fā)器15以及壓縮機(jī)17，海水淡化系統(tǒng)包括真空罐，真空罐內(nèi)分設(shè)有蒸發(fā)室25和冷凝室24，蒸發(fā)室25和冷凝室24上部相通；冷凝器5與蒸發(fā)室25的頂端、蒸發(fā)器15與冷凝器5的頂端均通過(guò)水管連通。

熱泵系統(tǒng)還包括節(jié)流閥13和制冷劑罐14，冷凝器5與蒸發(fā)器15之間連接設(shè)置有節(jié)流閥13和制冷劑罐14。真空罐的蒸發(fā)室25的頂端設(shè)置有海水噴嘴7，冷凝室24的頂端設(shè)置有淡水噴嘴10，能夠更加方便地對(duì)海水以及冷卻淡水進(jìn)行噴灑，提高海水淡化的工作效率。蒸發(fā)室25與冷凝室24之間通過(guò)一薄板9隔開(kāi)，薄板9上部設(shè)置有一過(guò)濾網(wǎng)8，該過(guò)濾網(wǎng)8能夠有效防止蒸發(fā)室25內(nèi)海水液滴被夾帶到冷凝室24。

真空罐的數(shù)量為多個(gè)，各個(gè)真空罐的蒸發(fā)室25依次串聯(lián)，各個(gè)真空罐的冷凝室24也依次相串聯(lián)。前一級(jí)真空罐的蒸發(fā)室25與后一級(jí)真空罐蒸發(fā)室25的頂端相連通，后一級(jí)真空罐的冷凝室24與前一級(jí)真空罐冷凝室24的頂端相連通。海水淡化系統(tǒng)還包括依次連通的蒸發(fā)池20、結(jié)晶池21，最后一級(jí)真空罐的蒸發(fā)室25末端與蒸發(fā)池20相連；結(jié)晶池21的末端設(shè)置有排泄口22，用于排出鹽和母液。

海水淡化系統(tǒng)還包括換熱器4，第一級(jí)真空罐6的冷凝室24與換熱器4相連；換熱器4設(shè)置在冷凝器5的前端，換熱器4用于預(yù)先對(duì)海水進(jìn)行換熱。海水淡化系統(tǒng)還包括淡水池19，換熱器4的出水端與淡水池19相連通，換熱器4的進(jìn)水端通過(guò)一海水泵2泵取海水。蒸發(fā)器15通過(guò)一淡水泵18與淡水池19相連。

在對(duì)海水的淡化處理過(guò)程中，海水在海水泵2的動(dòng)力下經(jīng)由海水入口1泵入換熱器4中，本實(shí)施例中的換熱器4采用間壁式換熱器，海水被從第一級(jí)真空罐6的冷凝室24出來(lái)的淡水預(yù)加熱，換熱器4出來(lái)的海水進(jìn)入壓縮式熱泵系統(tǒng)中的冷凝器5，被冷凝器5釋放的熱量加熱至一定溫度，加熱后的海水在水管中流動(dòng)后由海水噴嘴7噴灑進(jìn)入第一級(jí)真空罐6的蒸發(fā)室25，由于蒸發(fā)室25內(nèi)被抽真空，其壓力低于該溫度下海水的飽和蒸氣壓，因此，在海水噴嘴7的作用下，海水在蒸發(fā)室25中形成微小噴霧23，未形成噴霧的海水由于海水蒸發(fā)而導(dǎo)致溫度降低，由蒸發(fā)室25底部出口出，進(jìn)入第二級(jí)真空罐11內(nèi)的蒸發(fā)室25，在低壓力下由海水噴嘴7形成水蒸氣噴霧，如此進(jìn)入第三級(jí)真空罐、第四級(jí)真空罐，直至第n級(jí)真空罐12內(nèi)的蒸發(fā)室25；

通過(guò)淡水泵18與淡水池19連接的蒸發(fā)器15，其通過(guò)冷卻水入口16引入少量淡水，蒸發(fā)器15對(duì)少量淡水進(jìn)行冷卻形成冷卻水，冷卻水由第n級(jí)真空罐12的冷凝室24頂部的淡水噴嘴10進(jìn)入冷凝室24中，在真空罐負(fù)壓的作用下形成微小噴霧23，將由蒸發(fā)室25擴(kuò)散進(jìn)入冷凝室24的水蒸氣冷凝(利用淡水與海水的溫度差，對(duì)海水?dāng)U散過(guò)來(lái)的水蒸氣進(jìn)行冷凝)，冷凝水的溫度升高，由底部出口出，進(jìn)入第n-1級(jí)真空罐的冷凝室24，如此陸續(xù)進(jìn)入前面的真空罐，直至第一級(jí)真空罐6的冷凝室24，最后由第一級(jí)真空罐6的冷凝室24出口出，形成具有一定高溫的淡水，進(jìn)入換熱器4，具有高溫的淡水再對(duì)初進(jìn)入換熱器4的海水進(jìn)行預(yù)加熱，淡水由換熱器4的淡水出口3排出至淡水池19中；

第n級(jí)真空罐12中蒸發(fā)室25出來(lái)的鹵水進(jìn)入蒸發(fā)池20和結(jié)晶池21，所需的熱量也由熱泵系統(tǒng)中的冷凝器5提供，最終形成鹽和母液，由排泄口22排出。

如圖2a和2b所示，本發(fā)明的噴霧蒸發(fā)海水淡化裝置，在該實(shí)施例中其真空罐采用的圓柱形罐，以第一級(jí)真空罐6為例，真空罐內(nèi)部由過(guò)濾網(wǎng)8和薄板9分成左室和右室，分別作為蒸發(fā)室25和冷凝室24，在蒸發(fā)室25和冷凝室24的頂部中間分別設(shè)置海水噴嘴7和淡水噴嘴10，底部設(shè)置有出口，蒸發(fā)室25和冷凝室24共用一個(gè)真空罐，真空罐左側(cè)的蒸發(fā)室25水蒸氣透過(guò)過(guò)濾網(wǎng)8進(jìn)入右側(cè)的冷凝室24內(nèi)，過(guò)濾網(wǎng)8能夠有效阻止蒸發(fā)室25內(nèi)海水液滴被夾帶到冷凝室24。

本發(fā)明噴霧蒸發(fā)海水淡化裝置中的壓縮式熱泵系統(tǒng)中的冷凝器5直接給從間壁式換熱器4中出來(lái)的被預(yù)加熱的海水提供熱量，加熱海水，蒸發(fā)器15直接吸收冷卻水中的熱量，降低冷卻水溫度，制冷劑在熱泵系統(tǒng)中的制冷劑罐14中，經(jīng)過(guò)節(jié)流閥13，冷凝器5，壓縮機(jī)17以及蒸發(fā)器15，形成一個(gè)封閉的制冷劑循環(huán)，構(gòu)成一個(gè)壓縮式熱泵系統(tǒng)。

需要說(shuō)明的是，本發(fā)明中的換熱器并不局限于使用間壁式換熱器，只要其他能滿足同樣要求的換熱器均可，同時(shí)真空罐的形狀也并不局限于使用圓柱形罐，其他形狀的能滿足要求的真空罐也均落入本發(fā)明的保護(hù)范圍內(nèi)。

本發(fā)明中應(yīng)用了具體個(gè)例對(duì)本發(fā)明的原理及實(shí)施方式進(jìn)行了闡述，以上實(shí)施例的說(shuō)明只是用于幫助理解本發(fā)明的方法及其核心思想；同時(shí)，對(duì)于本領(lǐng)域的一般技術(shù)人員，依據(jù)本發(fā)明的思想，在具體實(shí)施方式及應(yīng)用范圍上均會(huì)有改變之處。綜上所述，本說(shuō)明書(shū)內(nèi)容不應(yīng)理解為對(duì)本發(fā)明的限制。