CN104528856B - 一种加湿除湿的海水蒸发罐 - Google Patents
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Abstract
本发明提供的一种加湿除湿的海水蒸发罐，是通过在海水蒸发罐上安风机，在淡水收集管连通管上装U型管，合理布局海水蒸发罐内的加热管、冷凝管、淡水收集管，构成的一种压力稳定，相对独立的海水蒸发罐。关键部件冷凝管中部是一内部为空的柱体。柱体中有多根两端口在柱体两端面的换热管。柱体上端面沿边分布多根一端垂直柱体端面并与柱体内空连通、另一端弯曲且开口向下的管道。柱体底部与淡水收集管连通。运行时，罐体内自下而上温度逐步升高，海水自下而上自然流动吸热，热量利用率高。海水蒸发罐由两大构件组成，安装维修方便。适用范围广，除了海水淡化外，还可用于制糖和化工生产中分离固态溶质。
Description
所属技术领域
本发明涉及一种蒸发罐，具体为一种加湿除湿的海水蒸发罐。
背景技术
在热法海水淡化技术中，加湿除湿法是目前不受人们重视、却最有发展前途的海水淡化技术。
最近几年，加湿除湿法的研究论文开始增多，也仅局限于原理验证。真正具有工程化前景的是中国发明专利《一种热空气多级加热的海水淡化装置》(专利号201410396027.7)和《一种利用废气余热加热海水的海水淡化装置》(专利号201410443596.2)。该两项发明运用空气加湿除湿原理，利用太阳能、工业余热等将海水分离成淡水和固态盐。相对于需要排放大量浓盐水的多效蒸馏法和多级闪蒸法，这种技术方案不仅充分利用了海水资源、消除了浓盐水对环境的影响，而且节约了泵送海水和浓盐水的大量电能和提高了热量利用率。但是，该两项发明并不是完善的技术方案，其不足之处在于：一、整套装置集中增压，增加了增压难度，导致最后一级水位比第一级水位高很多，装置运行稳定性受影响，装置级数受增压压差限制。二、各级海水蒸发罐的压差大，防止淡水收集管窜气，封隔各海水蒸发罐的技术难度大。三、对起决定作用的海水蒸发罐设计简单，没有考虑海水蒸发罐内热量的梯级利用。这些都是该技术工程化过程中必须妥善解决的问题。找到了问题所在，对症采取相应措施。采用多级增压技术克服集中增压弊端；设置U型管封隔海水蒸发罐内空气，只要保持冷凝管空气出口到水位线的距离始终小于U型管深度，空气就不会经淡水收集管窜气；合理设计布置加热管、冷凝管、淡水收集管等，形成海水蒸发罐内从上到下温度由高到低，海水自然地由下向上流动的格局，最大限度地利用热量。将整套装置的难题集中在海水蒸发罐给予解决。
发明内容
本发明的目的是在海水蒸发罐上安风机，在淡水收集管连通管上装U型管，合理布局海水蒸发罐内的加热管、冷凝管、淡水收集管，构成一种梯级利用热量加湿除湿，压力稳定，相对独立的海水蒸发罐。
为了实现上述目的，本发明的方案是：其结构包括罐体、罐顶盖、风机、进风管，出风管、冷凝管、加热管、废气进入管、废气排出管、淡水收集管、U型管、淡水收集管连通管、海水流入管、海水流出管。其特征在于：所述加热管在罐体内靠近内壁布置，冷凝管置于罐体内中央，淡水收集管布置在罐体内底部。连通相邻海水蒸发罐淡水收集管的淡水收集管连通管上安装U型管，U型管下沉深度大于冷凝管空气出口到水位线深度。罐体顶部盖上罐顶盖，形成海水蒸发罐内的密闭空间。冷凝管进气端管道连通罐顶盖上的进风管，直通风机出风口，冷凝管中部柱体沉入海水蒸发罐底部，冷凝管中部柱体底部与淡水收集管连通。冷凝管出气端管道上升到水位线以上，冷凝管出气口再下降到水位线以下。罐顶盖上的出风管连通海水蒸发罐上部空间和另一海水蒸发罐的风机进风口。罐体侧面位于冷凝管底部与淡水收集管连通处设一窗口并用窗门封堵。水位线设定在海水蒸发罐上部合理位置。废气进入管连通罐体内加热管进口，废气排出管连通罐体内加热管出口。海水流入管和海水流出管都与罐体连通，海水流入管的另一端连通供给海水的另一海水蒸发罐，海水流出管的另一端连通接纳海水的另一海水蒸发罐。
所述冷凝管进气端是过流断面较大的管道，冷凝管中部是一内部为空的柱体。冷凝管进气端管道在柱体上端面连通柱体内部空间，柱体中有多根两端口在柱体两端面的换热管。柱体上端面沿边分布多根一端垂直柱体端面并与柱体内部空间连通、另一端弯曲且开口向下的倒U型管道，构成冷凝管出气端。柱体底部与淡水收集管连通。冷凝管中部位于水位线以下，柱体中的换热管内壁和柱体表面都与海水接触构成换热面。
所述U型管下沉深度大于冷凝管出气端管道出气口到水位线深度，保证空气不经淡水收集管窜气。
所述海水蒸发罐外表及布置在海水蒸发罐外部的管道都外包保温层。
本发明的优点在于：一是海水蒸发罐自备风机增压，所需压差小，不存在集中增压必须解决的各海水蒸发罐压差平衡问题和所需压差大、增压难度大的问题。收到整套装置运行平稳的效果。二是冷凝管中部采用内空柱体内置换热管的设计方案，形成罐体内自下而上温度逐步升高的温度梯度，海水自下而上自然流动吸热，热量利用率高。三是海水蒸发罐由两大构件组成，安装维修方便。除垢作业时，只需吊出与罐顶盖连为一体的构件，分别处理罐体内的加热管和吊出的冷凝管即可。四是适用范围广，制糖和化工生产中需要浓缩分离出固态溶质的工艺都可采用。
附图说明
下面结合附图与实施例对本发明作进一步说明：
图1是本发明结构示意图；
图2是本发明冷凝管结构示意图；
图3是本发明连接图。
图中，1、风机，2、进风管，3、废气进入管，4、海水流出管，5、淡水收集管连通管，6、冷凝管与淡水收集管连通管，7、U型管，8、海水流入管，9、废气排出管，10、罐顶盖，11、出风管，12、冷凝管中部柱体，13、换热管，14、冷凝管出气端管道。
具体实施方式
图1是海水蒸发罐结构示意图。拆去罐体侧面窗口的窗门，可见到冷凝管与淡水收集管连通管6。图2是冷凝管结构示意图。风机1出风口连通进风管2。进风管2通过罐顶盖10连通冷凝管进气端管道。冷凝管进气端管道连通冷凝管中部柱体12。冷凝管中部柱体12中有多根两端口在柱体两端面的换热管13。冷凝管中部柱体12底部连通淡水收集管。冷凝管中部柱体12上端面沿边分布多根一端垂直柱体端面并与柱体内空连通、另一端弯曲且开口向下的冷凝管出气端管道14。罐顶盖10上的出风管11连通海水蒸发罐上部空间和另一海水蒸发罐的风机进风口。罐体内的加热管两端分别连通废气进入管3和废气排出管9。海水流出管4和海水流入管8都连通罐体。淡水收集管连通管5连通罐体内的淡水收集管。U型管7是淡水收集管连通管5的一段。图3是两个海水蒸发罐连接图。从左到右，前一海水蒸发罐的出风管11连通后一海水蒸发罐的风机进风口；前一海水蒸发罐的废气排出管9连通后一海水蒸发罐的废气进入管3；前一海水蒸发罐的海水流入管8连通后一海水蒸发罐的海水流出管4；前一海水蒸发罐的淡水收集管经淡水收集管连通管5连通后一海水蒸发罐淡水收集管。多个海水蒸发罐如此连接，最前一个海水蒸发罐底部增设海盐排出阀，废气进入管3接通高温废气源，风机接电源，最后一个海水蒸发罐增设水位控制器并接海水源，就形成一套完整的海水淡化装置。
本发明的工作过程是：打开海水开关向各海水蒸发罐注入海水。打开高温废气源开关，高温废气依次进入各海水蒸发罐加热海水。最前一个海水蒸发罐内的海水温度达到规定温度后，接通各海水蒸发罐的风机电源。空气流经各海水蒸发罐，水蒸汽在各个冷凝管内冷凝成淡水，淡水流入淡水收集管，经最后一个海水蒸发罐淡水收集管流出。海盐在最前一个海水蒸发罐底部结晶沉积，经海盐排出阀排出。
Claims (2)
1.一种加湿除湿的海水蒸发罐，包括罐体、罐顶盖、风机、进风管，出风管、冷凝管、加热管、废气进入管、废气排出管、淡水收集管、U型管、淡水收集管连通管、海水流入管、海水流出管，其特征在于：所述加热管在罐体内靠近内壁布置，冷凝管置于罐体内中央，淡水收集管布置在罐体内底部，连通相邻海水蒸发罐淡水收集管的淡水收集管连通管上安装U型管，U型管下沉深度大于冷凝管空气出口到水位线深度，罐体顶部盖上罐顶盖，形成海水蒸发罐内的密闭空间，冷凝管进气端管道连通罐顶盖上的进风管，直通风机出风口，冷凝管中部柱体沉入海水蒸发罐底部，冷凝管中部柱体底部与淡水收集管连通，冷凝管出气端管道上升到水位线以上，冷凝管出气口再下降到水位线以下，罐顶盖上的出风管连通海水蒸发罐上部空间和另一海水蒸发罐的风机进风口，罐体侧面位于冷凝管底部与淡水收集管连通处设一窗口并用窗门封堵，水位线设定在海水蒸发罐上部合理位置，废气进入管连通罐体内加热管进口，废气排出管连通罐体内加热管出口，海水流入管和海水流出管都与罐体连通，海水流入管的另一端连通供给海水的另一海水蒸发罐，海水流出管的另一端连通接纳海水的另一海水蒸发罐。
2.根据权利要求1所述的一种加湿除湿的海水蒸发罐，其特征在于：所述冷凝管进气端是过流断面较大的管道，冷凝管中部是一内部为空的柱体，冷凝管进气端管道在柱体上端面连通柱体内部空间，柱体中有多根两端口在柱体两端面的换热管，柱体上端面沿边分布多根一端垂直柱体端面并与柱体内部空间连通、另一端弯曲且开口向下的倒U型管道，构成冷凝管出气端，柱体底部与淡水收集管连通，冷凝管中部位于水位线以下，柱体中的换热管内壁和柱体表面都与海水接触构成换热面。
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