本實(shí)用新型涉及一種水處理淡化裝置，尤其是涉及一種基于廢熱利用的微型海水淡化裝置。

背景技術(shù)：

海水淡化是一種重要的解決水資源短缺和在獨(dú)立環(huán)境下獲得淡水的重要方法。按分離方法不同，海水淡化可分為膜法和熱法。當(dāng)具有廉價(jià)易得的低品位廢熱來源時(shí)，熱法具有成本低廉、工藝可靠的優(yōu)勢，因而在化工、熱電、船舶等領(lǐng)域得到廣泛的應(yīng)用。熱法又可分為單效蒸餾、多效蒸餾、多級閃蒸等。

與單效蒸餾相比，多效蒸餾和多效閃蒸具有熱量利用效率高、單位能耗低的優(yōu)點(diǎn)，但工藝復(fù)雜，流程較長，不利于在小型場合應(yīng)用。因而在小型海水淡化場合，多采用單效蒸餾工藝。

目前單效蒸餾裝置多采用低溫真空沸騰蒸餾工藝，使海水在蒸發(fā)器內(nèi)進(jìn)行真空沸騰蒸發(fā)，蒸發(fā)產(chǎn)生的蒸汽通過除沫器分離大部分夾帶的液沫，在冷凝器冷凝產(chǎn)生淡水，部分蒸汽和不凝氣體通過真空泵排出系統(tǒng)。單效蒸發(fā)裝置結(jié)構(gòu)簡單，可靠性高，但同時(shí)也存在以下問題：

一、沸騰蒸發(fā)的蒸汽夾帶大量液沫，液沫中鹽分較高，帶入冷凝器中影響淡水水質(zhì)。

二、由于沸騰蒸發(fā)過程海水蒸發(fā)比例較高，海水濃度升高，易在蒸發(fā)器表面發(fā)生結(jié)垢，因此對海水的預(yù)處理要求較高且清洗頻繁，維護(hù)工作量大。

三、采用真空泵維持負(fù)壓，需消耗較多機(jī)械能。若不計(jì)廢熱成本，維持負(fù)壓是海水淡化裝置運(yùn)行的主要能耗。

中國專利CN102336450A中公開了一種基于柴油機(jī)余熱利用的蒸餾海水淡化裝置，本發(fā)明公開了一種基于柴油機(jī)余熱利用的蒸餾海水淡化裝置，包括設(shè)置在一殼體內(nèi)的蒸發(fā)器和冷凝器，蒸發(fā)器連接有給料海水接管、熱水進(jìn)口接管、熱水出口接管和濃海水排水接管，熱水進(jìn)口接管上設(shè)有一熱水泵，熱水泵與柴油機(jī)缸套冷卻水出口相連，熱水出口接管與柴油機(jī)缸套冷卻水入口相連；通過一水射式噴射真空泵來保持蒸餾淡化所需的負(fù)壓條件，利用蒸發(fā)器加熱并蒸發(fā)海水，所產(chǎn)生的蒸汽經(jīng)汽液分離后進(jìn)入冷凝器，并由原海水冷凝成為淡水。該裝置雖然實(shí)現(xiàn)了低品位熱能的回收利用和淡水供給，但裝置本身設(shè)有水射式噴射真空泵，裝置復(fù)雜，耗能多。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本實(shí)用新型的目的就是為了克服上述現(xiàn)有技術(shù)存在的缺陷而提供一種利用自然對流和強(qiáng)制風(fēng)機(jī)作為蒸汽流動(dòng)動(dòng)力的基于廢熱利用的微型海水淡化裝置。

本實(shí)用新型的目的可以通過以下技術(shù)方案來實(shí)現(xiàn)：

一種基于廢熱利用的微型海水淡化裝置，包括蒸發(fā)器、冷凝器、布水器、隔板和殼體，所述的隔板設(shè)置在殼體內(nèi)，將殼體分割為兩個(gè)腔體，所述的冷凝器和蒸發(fā)器分別位于兩個(gè)腔體內(nèi)，在隔板兩端設(shè)有用于蒸汽在蒸發(fā)器和冷凝器間循環(huán)的孔道，所述的冷凝器入口連接新鮮海水進(jìn)料管，所述的冷凝器出口與布水器入口相連，所述的布水器安裝在所述蒸發(fā)器頂部并與蒸發(fā)器外側(cè)相通，所述的蒸發(fā)器連接有熱源流體進(jìn)水管和熱源流體出水管。

所述的隔板中至少一個(gè)孔道內(nèi)設(shè)有促使蒸汽流動(dòng)的強(qiáng)制風(fēng)機(jī)。強(qiáng)制風(fēng)機(jī)用于促進(jìn)蒸發(fā)器產(chǎn)生蒸汽流向冷凝器，并推動(dòng)冷凝后的氣體進(jìn)入蒸發(fā)器，如此循環(huán)往復(fù)。

新鮮海水首先進(jìn)入冷凝器預(yù)熱，預(yù)熱后的海水經(jīng)布水器在蒸發(fā)器上形成液膜，并與蒸發(fā)器內(nèi)的熱源流體換熱，部分海水蒸發(fā)，所的蒸汽在強(qiáng)制風(fēng)機(jī)或自然對流作用下被帶至冷凝器一側(cè)冷凝，同時(shí)蒸汽冷凝釋放的熱量對冷凝器內(nèi)的海水進(jìn)行預(yù)熱，冷凝后的淡水流至淡水槽，蒸發(fā)后的濃海水流至濃海水槽并排出。在冷凝器內(nèi)經(jīng)過預(yù)熱的新鮮海水在蒸發(fā)器表面進(jìn)行低溫非飽和蒸發(fā)。

所述的隔板上端孔道內(nèi)設(shè)有強(qiáng)制風(fēng)機(jī)，下端孔道內(nèi)設(shè)有百葉窗。

所述的強(qiáng)制風(fēng)機(jī)和百葉窗的一側(cè)或兩側(cè)裝有阻止蒸汽中夾帶的液滴通過的除沫網(wǎng)。

百葉窗的作用是阻止濺水的液滴飛往冷凝器一側(cè)，除沫網(wǎng)的作用是過濾掉夾帶在蒸汽中的細(xì)小液滴。

所述的強(qiáng)制風(fēng)機(jī)為防水風(fēng)機(jī)。

所述的蒸發(fā)器和冷凝器中的換熱單元為豎直且相互平行的一組矩形金屬換熱板，所述換熱板壓力較低的一側(cè)或兩側(cè)設(shè)有支撐物。

所述的支撐物為板狀，采用螺旋扭帶拼接而成。其作用是平衡板內(nèi)外壓差和擾流強(qiáng)化傳熱。

所述的布水器包括入口、箱體、底板和布水槽，所述的入口與箱體相連，所述的底板設(shè)在箱體底部，所述的布水槽呈條狀，并通過焊接或粘接與底板連接為一體，所述的布水槽與蒸發(fā)器的換熱板相間排列。

所述底板上設(shè)有一系列底板布水孔，所述布水槽上部設(shè)有與底板布水孔位置對應(yīng)的布水槽布水孔，所述的布水槽側(cè)壁設(shè)有一系列細(xì)小布水槽出水孔。

所述的布水槽側(cè)壁邊緣與蒸發(fā)器換熱板外壁接觸，其中布水槽側(cè)壁出水孔周圍區(qū)域設(shè)有下沉面，與蒸發(fā)器換熱板形成間隙，從布水孔噴出的海水在這個(gè)間隙中形成液膜并向下流動(dòng)實(shí)現(xiàn)海水液膜的鋪展。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實(shí)用新型具有以下優(yōu)點(diǎn)：

一、以熱虹吸效應(yīng)和強(qiáng)制風(fēng)機(jī)作為推動(dòng)蒸汽由蒸發(fā)器向冷凝器流動(dòng)的動(dòng)力，相對于以真空泵產(chǎn)生壓差作為蒸汽流動(dòng)動(dòng)力而言，動(dòng)力消耗大幅降低。本裝置中的真空泵僅作為抽出系統(tǒng)中的不凝氣體，即使真空泵不運(yùn)行，也能夠維持系統(tǒng)的運(yùn)行(不凝氣體排大氣)。

二、以平直板片作為蒸發(fā)器的蒸發(fā)表面，實(shí)現(xiàn)海水的均勻鋪展，相對于現(xiàn)有的橫管和豎管降膜蒸發(fā)，結(jié)構(gòu)更緊湊，蒸發(fā)面積更大，且液膜分布更薄和均勻，蒸發(fā)效果更好。且平直板片在有結(jié)垢產(chǎn)生時(shí)，更易清洗。

三、本實(shí)用新型將海水在非飽和狀態(tài)下進(jìn)行蒸發(fā)，過程溫和，在蒸汽中基本不夾帶液沫，因此淡水鹽度低，水質(zhì)更好。

附圖說明

圖1為本實(shí)用新型基于廢熱利用的微型海水淡化裝置工藝流程圖；

圖2為本實(shí)用新型基于廢熱利用的微型海水淡化裝置結(jié)構(gòu)示意圖(無殼體)；

圖3為蒸發(fā)器結(jié)構(gòu)示意圖；

圖4為蒸發(fā)器支撐物結(jié)構(gòu)圖；

圖5為布水器結(jié)構(gòu)俯視圖；

圖6為布水器結(jié)構(gòu)分解圖；

圖7為布水器結(jié)構(gòu)仰視圖；

圖8為布水槽結(jié)構(gòu)示意圖；

圖9為布水孔斷面結(jié)構(gòu)示意圖；

圖10為布水器與蒸發(fā)器的裝配示意圖；

圖11為隔板示意圖；

附圖中，各標(biāo)號(hào)所代表的部件列表如下：

1.蒸發(fā)器，2.冷凝器，3.布水器，4.強(qiáng)制風(fēng)機(jī)，5.除沫網(wǎng)，6.隔板，7.百葉窗，8.殼體，9.淡水槽，10.濃海水槽，11.海水泵，12.真空泵；

1-1.換熱板，1-2.入口分布管，1-3.支撐物；

3-1.布水孔，3-2.出水孔，3-3.下沉面，3-4.側(cè)壁，3-5.入口，3-6.箱體，3-7.布水槽，3-8.底板；

a.預(yù)熱海水，b.熱源流體，c.濃海水，d.新鮮海水，e.淡水，f.蒸汽。

具體實(shí)施方式

下面將結(jié)合本實(shí)用新型實(shí)施例中的附圖，對本實(shí)用新型實(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)施例是本實(shí)用新型的一部分實(shí)施例，而不是全部實(shí)施例?；诒緦?shí)用新型中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動(dòng)的前提下所獲得的所有其他實(shí)施例，都應(yīng)屬于本實(shí)用新型保護(hù)的范圍。

實(shí)施例：

一種基于廢熱利用的微型海水淡化裝置，如圖1所示，包括蒸發(fā)器1、冷凝器2、布水器3、隔板6和殼體8，所述的隔板6設(shè)置在殼體8內(nèi)，將殼體8分割為兩個(gè)腔體，所述的冷凝器2和蒸發(fā)器1分別位于兩個(gè)腔體內(nèi)，在隔板兩端設(shè)有用于蒸汽在蒸發(fā)器2和冷凝器1間循環(huán)的孔道，所述的隔板上端孔道內(nèi)設(shè)有強(qiáng)制風(fēng)機(jī)4，下端孔道內(nèi)設(shè)有百葉窗7，蒸發(fā)所得蒸汽在熱虹吸作用和強(qiáng)制風(fēng)機(jī)4的作用下送到冷凝器表面進(jìn)行冷凝，強(qiáng)制風(fēng)機(jī)4和百葉窗7的一側(cè)或兩側(cè)裝有阻止蒸汽中夾帶的液滴通過的除沫網(wǎng)。強(qiáng)制風(fēng)機(jī)4為防水風(fēng)機(jī)。

具體原理為：

來自海水泵11的低溫新鮮海水d輸送至冷凝器2，在冷凝器2內(nèi)吸收蒸汽冷凝放出的熱，預(yù)熱海水a(chǎn)經(jīng)布水器3分布到蒸發(fā)器1表面，形成液膜，在重力作用下向下流動(dòng)，同時(shí)與蒸發(fā)器1內(nèi)的熱源流體b換熱，部分海水蒸發(fā)為蒸汽f，剩余濃海水c繼續(xù)向下流動(dòng)匯集到濃海水槽10排出系統(tǒng)。蒸汽f在熱虹吸效應(yīng)和強(qiáng)制風(fēng)機(jī)4的共同作用下，經(jīng)除沫網(wǎng)5除去蒸汽中夾帶的液滴，流經(jīng)冷凝器2表面，由于冷凝器2內(nèi)新鮮海水d的溫度較低，蒸汽與新鮮海水d換熱發(fā)生冷凝，在冷凝器2表面冷凝形成淡水液滴，淡水e在重力作用下匯集到淡水槽9，輸送至用戶或淡水箱。蒸發(fā)器1和冷凝器2置于殼體8內(nèi)，并由隔板6將二者分隔開。在隔板6上下兩端開有蒸汽f通過的孔道，在一端孔道內(nèi)裝有強(qiáng)制風(fēng)機(jī)4，另一端孔道裝有百葉窗7。強(qiáng)制風(fēng)機(jī)4和百葉窗7的一側(cè)或兩側(cè)裝有除沫網(wǎng)(圖中未表示出)。百葉窗7的作用是阻止濺水的液滴飛往冷凝器一側(cè)，除沫網(wǎng)的作用是過濾掉夾帶在蒸汽中的細(xì)小液滴。在殼體8上開孔連接真空泵12，由真空泵12產(chǎn)生真空，抽出系統(tǒng)產(chǎn)生的不凝性氣體，同時(shí)維持系統(tǒng)壓力低于大氣壓，提高蒸發(fā)效率。本裝置中的真空泵僅用于抽出系統(tǒng)中的不凝氣體，即使真空泵12不運(yùn)行，也能夠維持系統(tǒng)的運(yùn)行。海水蒸發(fā)過程為在常壓或低于常壓下以低于液體沸點(diǎn)溫度進(jìn)行蒸發(fā)(非飽和蒸發(fā))，

為了進(jìn)一步說明本實(shí)用新型的實(shí)現(xiàn)方式，下面給出各部件具體結(jié)構(gòu)示意圖，圖2為基于廢熱利用的微型海水淡化裝置結(jié)構(gòu)示意圖(無殼體)。

一、蒸發(fā)器和冷凝器

蒸發(fā)器結(jié)構(gòu)如圖3所示，冷凝器2結(jié)構(gòu)與蒸發(fā)器1相同。局部圖如圖4，蒸發(fā)器1由換熱界面豎直分布的板腔或管組成，由發(fā)動(dòng)機(jī)等設(shè)備運(yùn)行產(chǎn)生的廢熱或太陽能加熱器提供熱量。熱源流體b(如冷卻水、低壓蒸汽、煙氣等)經(jīng)入口分布管1-2分配到各個(gè)換熱板1-1中，分布管1-2與板腔內(nèi)連通，但與板腔外不連通，換熱板1-1為一組并聯(lián)的矩形板腔。在換熱板1-1中熱源流體b與在板外壁鋪展的海水液膜換熱，釋放熱量后的熱源流體b從蒸發(fā)器出口排出。在換熱板1-1內(nèi)和(或)板間具有帶有螺旋扭帶結(jié)構(gòu)的整體板狀支撐物1-3，其作用是平衡板內(nèi)外壓差和擾流強(qiáng)化傳熱。每一塊板狀支撐物1-3均由螺旋狀扭曲帶拼接而成，扭曲帶寬度與板間距相等以形成支撐。

二、布水器

布水器結(jié)構(gòu)如圖5～7所示，布水器3由入口3-5、箱體3-6、底板3-8、布水槽3-7組成。布水槽3-7為與箱體3-6相連并貼近蒸發(fā)器換熱單元外表面的具有一系列細(xì)小出口的條狀零件。其作用是將海水均勻分布到蒸發(fā)器表面。以下通過一具體實(shí)例說明布水器結(jié)構(gòu)，但本實(shí)用新型布水器結(jié)構(gòu)不限于該實(shí)例。

來自冷凝器2的經(jīng)過預(yù)熱的新鮮海水d由入口3-5進(jìn)入箱體3-6，箱體3-6與底板3-8共同構(gòu)成一個(gè)容器，在底板3-8上開有若干布水孔3-1，布水孔3-1下方連接有若干并列的布水槽3-7，布水槽3-7為長條狀零件，通過焊接或粘接與底板3-8連接為一體。布水槽3-7結(jié)構(gòu)如圖8，布水孔3-1斷面結(jié)構(gòu)見圖9，布水槽3-7上開有與底板3-8對應(yīng)的布水孔3-1。布水孔通過出水孔3-2將水噴射到蒸發(fā)器外壁表面。布水槽側(cè)壁3-4與蒸發(fā)器外壁接觸，與蒸發(fā)器接觸的側(cè)壁3-4上，出水孔3-2周邊及其下方的側(cè)壁通過機(jī)械加工形成一個(gè)下沉面3-3，下沉距離為0.2-2mm之間，以保證在出水孔與蒸發(fā)器外壁之間具有一定的間隙，在這個(gè)間隙中形成液膜并向下流動(dòng)實(shí)現(xiàn)海水液膜的鋪展。

布水器3裝配在蒸發(fā)器的頂部，布水器3的布水槽3-7與蒸發(fā)器1的換熱板1-1相間排列，二者互相接觸但不形成固定連接，以便在有結(jié)垢產(chǎn)生時(shí)將布水器取下清洗。與蒸發(fā)器的裝配示意圖見圖10。

三、隔板

隔板6置于殼體8內(nèi)，用于分隔蒸發(fā)器1和冷凝器2，同時(shí)將殼體底部分隔為淡水槽9和濃海水槽10兩部分并形成蒸汽流道的結(jié)構(gòu)單元。隔板結(jié)構(gòu)見圖11。在隔板上部和下部具有通道，并分別裝有強(qiáng)制風(fēng)機(jī)4和百葉窗7。在強(qiáng)制風(fēng)機(jī)4和百葉窗7的一側(cè)或兩側(cè)裝有除沫網(wǎng)(圖中未表示出)。百葉窗的作用是阻止濺水的液滴飛往冷凝器一側(cè)，除沫網(wǎng)的作用是過濾掉夾帶在蒸汽中的細(xì)小液滴。強(qiáng)制風(fēng)機(jī)4用于促進(jìn)蒸發(fā)器產(chǎn)生蒸汽流向冷凝器2，并推動(dòng)冷凝后的氣體進(jìn)入蒸發(fā)器1，如此循環(huán)往復(fù)。

以上所述，僅為本實(shí)用新型的具體實(shí)施方式，但本實(shí)用新型的保護(hù)范圍并不局限于此，任何熟悉本技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員在本實(shí)用新型揭露的技術(shù)范圍內(nèi)，可輕易想到各種等效的修改或替換，這些修改或替換都應(yīng)涵蓋在本實(shí)用新型的保護(hù)范圍之內(nèi)。因此，本實(shí)用新型的保護(hù)范圍應(yīng)以權(quán)利要求的保護(hù)范圍為準(zhǔn)。