[实用新型]旋转射流闪蒸－压缩式海水淡化系统

说明书

(一)技术领域：本专利是一种热法海水淡化系统。属于水处理类(C02F)，通过与别的流体直接接触或利用惯性泵送流体(F04F)，雾化装置类(B05B)，加热和制冷联合系统类(F25B)。

(二)背景技术：现有的海水淡化方法有多效闪蒸、多效蒸馏和压汽蒸馏方法。

多效闪蒸法是利用压力差的原理使热盐水闪蒸为二次蒸汽，并多次利用二次蒸汽的热能淡化海水的一种方法。其优点是：蒸发室的结构相对简单，易于大型化，技术成熟。其缺点是：①由于二次蒸汽最终是以汽态形式排出，蒸汽最终的汽化潜热未能得到利用，因此热利用率极低。按国外人士对海湾地区一大型多效闪蒸海水淡化装置的测试，第二定律的热效率仅为4.3％。②由于需要冷却末效二次蒸汽，因此冷却水耗量极大。③级间温差小，导致多达30效，因此造价高，设备庞大。④由于系统为串联形式，因此操作难度大。当某一环节出现问题，系统失去平衡，导致故障率高。⑤所需的传热面积大。⑥动力消耗大。

多效蒸馏法是以生蒸汽为热解动力，使盐水蒸发，并将二次蒸汽多次利用，获得淡水。其优点是：蒸汽的汽化潜热得到多次利用；与多效闪蒸法比传热面积少、极间温差大、级数少(8-15)。造水比随级数的增加而增大，15效多效蒸馏海水淡化装置在配热泵的情况下，造水比可达14，而目前国内4-5效真空蒸发系统的造水比普遍在4-5之间。多效蒸馏法的缺点是：①由于料液在加热面上沸腾，在同样温度条件下，传热管壁容易结垢，需经常清洗和采用严格的防垢措施。②热效率低。③冷却水耗量大。④辅助动力消耗高。在多效蒸馏系统中，进入系统的饱和生蒸汽压力一般为600Kpa，其热焓值为2755KJ/Kg；由于受到冷却水温制约，排出的末效二次蒸汽压力一般不会低于10Kpa，对应热焓值为2585KJ/Kg；其排出系统的二次蒸汽流量约为进入系统的生蒸汽量的0.86倍，由此系统的热效率η＝2755-0.86×2585/2755＝19％。此外为冷却末效二次蒸汽需用水温为32℃的冷却水量为末效二次蒸汽量的50-70倍，显然这是一个很低的热效率和很大的冷却水耗量。

压汽蒸馏法是将热盐水蒸发过程产生的二次蒸汽，经过压缩提高温度再用于加热蒸汽使用蒸发装置，其二次蒸汽潜热得到充分利用。以产量为1m³/h的单效蒸发器为例，需要加热蒸汽的热焓为772kw，而采用压汽蒸馏时将压缩机所需的电耗折算成热能，仅需22kw。压气机的电耗随蒸发器传热温差的增加而急剧上升。根据水蒸汽压缩热力学，在绝热压缩的条件下，蒸汽的状态点必需沿着压-焓图的等熵线变化，因此饱和水蒸汽压缩终了的状态必然是过热状态。即是当饱和水蒸汽压力为P₁，温度为T₁，热焓为h₁变为压力为P₁，温度为T₂，热焓为h₂时；但温度不是T₂而是大于T₂的T₃，且T₃＝T₁(P2/P1)_k-1/k，绝热压缩功率(KJ/kg)W＝(h₂-h₁)+Cp(T₃-T₂)上两式中：Cp为水蒸汽定压比热(1.88KJ/kg℃)，K为绝热指数等于1.33，下标1、2、3为状态点。由此获得压缩功率N与压缩比β的关系曲线图4，压缩温升Δt与压缩比β的关系曲线图5。图4中N为绝压1T水的功耗(KW.h/T)，图5中ts为被压缩饱和水蒸汽的初始温度。通常压汽蒸馏的压缩比为1.20-1.40，相应地压缩温差为16-30℃，绝热压缩功率为8-15KW.h/T。若考虑压缩机效率为0.6，则吨水电耗为13-25KW，现有压汽蒸馏装置的实际电耗在8.5-16KW.h/T。由此可看出压汽蒸馏法的优点是：过程效率高、比能耗低、过程不需要冷却水。但压气机造价高，易腐蚀和易结垢，启动功率大，难以大型化等缺点，由此限制压汽蒸馏的发展。

(三)发明内容：

本实用新型提出的旋转射流闪蒸-压缩式海水淡化系统，实现一种将压汽蒸馏法和多效闪蒸法融为一体，其目的是保留多效闪蒸法优点：蒸发室结构简单，易于大型化；克服热利用率低、耗水量大、造价高、设备庞大、操作难度大、故障率高、传热面积大、动力消耗大等缺陷。保留压汽蒸馏法过程效率高、比能耗低、过程不需要冷却水优点；克服压气机造价高，易腐蚀和易结垢，启动功率大，难以大型化等缺点。其技术方案如下：

旋转射流闪蒸-压缩式海水淡化系统，其特征是