[发明专利]一种全玻璃管MVC低溶解度污水蒸发冷凝净化系统

说明书

本发明公开了一种全玻璃管MVC低溶解度污水蒸发冷凝净化系统，包括：蒸发冷凝器、压缩机、水泵、玻璃异形预热器和原水箱。本发明能够优化现有机械蒸汽压缩技术，提供一种低成本、耐腐蚀、高效节能、日产0.5‑10吨左右纯净水、零排放的蒸发冷凝净化系统。

技术领域

本发明涉及机械蒸汽压缩技术领域，尤其是一种全玻璃管MVC低溶解度污水蒸发冷凝净化系统。

背景技术

农村地区的供水安全问题是一个亟待解决的重大问题，苦咸地下水资源在我国广泛地存在。受到农村供水规模的限制，一般难以建设大型的水厂，因此，开发中小型的供水系统是一个重要的解决方案。目前，苦咸水净化技术主要有反渗透法和热法。近二十年来，随着膜技术和能量回收技术的发展，反渗透法的技术经济可行性得到了很大的提高，是目前制取蒸馏水的最好方法之一，并且可以小型化。但是，反渗透法蒸馏水原水比低，蒸馏水约为原水的42～53％，因此浓水的产量相对较大，很难实现零排放处理，会进一步恶化当地本已脆弱的生态环境，此外，渗透膜容易损坏，维护和使用成本很高。在热法中，多级闪蒸法和多效蒸馏法需要依托大型热源，这在农村地区往往难以实现。机械压汽蒸馏MVC被认为是具有优秀性价比的方法，在中小型制取蒸馏水和污水零排放方面有着广泛的应用前景，对于苦咸水具有很高的蒸馏水原水比，有望实现制取蒸馏水浓缩物零排放，是解决农村安全供水和环境保护问题的重要技术方向。目前，MVC主要采用金属蒸发器，不仅成本较高，而且腐蚀和结垢的风险也较高。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于，提供一种全玻璃管MVC低溶解度污水蒸发冷凝净化系统，能够优化现有机械蒸汽压缩技术，提供一种高效节能、日产0.5-10吨左右纯净水、零排放的蒸发冷凝净化系统。

为解决上述技术问题，本发明提供一种全玻璃管MVC低溶解度污水蒸发冷凝净化系统，包括：蒸发冷凝器、压缩机、水泵、预热器和原水箱；水泵将原水从原水池抽取出来并经过预热器后进入原水箱，根据负荷从原水箱调用预热后的原水从侧面进入蒸发冷凝器，在蒸发冷凝器的壳管内蒸发后进入压缩机得到高温高压的过热蒸汽，过热蒸汽在蒸发冷凝器的侧面进入蒸发冷凝器内的蒸发管，与原水换热在蒸发管内冷凝，冷凝得到蒸馏水流出；原水蒸发后剩余部分浓水，在蒸发冷凝器的底部从左侧流出，系统最终产生的浓水以固体析出回收的方式实现零排放；采用热静力排空气阀或水力喷射泵，排除蒸发冷凝器内部的不凝气体。

优选的，采用全玻璃异形管壳式换热器作为预热器对原水进行预热，加热水为冷凝得到的蒸馏水；原水走壳程，蒸馏水走管程；换热器的壳管为全玻璃真空管或单层玻璃直通管，内管为压成较扁的椭圆状玻璃管；玻璃管密集排列，管间距和椭圆短径取相同，异形预热器近似板式换热器，椭圆短径和相邻椭圆管最小间距的取值范围在5-20mm。

优选的，在预热器和蒸发冷凝器之间设置一个原水箱，箱外设置保温层，当水温过低时利用太阳能、风能可再生能源将箱内原水加热到设计温度；原水箱存储预热之后的原水，使得预热器和蒸发冷凝器之间异步运行。

优选的，蒸发冷凝器外部采用直通式全玻璃管，作为蒸发冷凝器的外壳；直通式全玻璃管内部上方安置走原水的直管，下方均匀分布玻璃直管作为蒸发管；直通式全玻璃管的一侧口由上至下分别安装蒸汽分流器和浓水出口，一侧口分别安装原水出流器、蒸汽集流器和蒸馏水集流器。

优选的，建立蒸发冷凝器的传热模型并利用迭代法计算得到在单根蒸发管流量较低时总传热热阻的主要影响因素在蒸发侧，利用全玻璃蒸发管代替金属蒸发管对总传热热阻影响较小，且大幅度降低了装置制造成本。

优选的，蒸发冷凝器的传热模型包括物料/盐分守恒方程(1)和(2)、蒸发冷凝器传热量守恒方程(3)、管内外传热系数计算公式(4)和(5)；

M_f＝M_b+M_d (1)