热法超重力海水淡化方法技术

本发明专利技术提供一种热法超重力海水淡化方法。该方法包括对热法超重力海水淡化装置内部进行抽真空处理步骤；使旋转床体围绕旋转轴线转动并保持所述旋转床体的换热室、蒸汽收集室、气液交换室、淡水室处于超重力稳态的步骤；在供热装置的作用下，喷入换热室的冷海水被换热室内各圈换热管外壁逐级加热的步骤；水蒸气收集步骤；水蒸气冷凝步骤；淡水回收步骤；废气排出步骤；所述冷凝步骤中经换热的海水所产生的蒸气重复循环所述水蒸气收集步骤、水蒸气冷凝步骤、淡水回收步骤和废气排出步骤，最终得到所需的淡水。本发明专利技术方法可以快速生产出大量高纯淡水，解决现有热法蒸馏技术中存在的高投入、高能耗、低产能等诸多实际问题。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及海水淡化
，尤其涉及一种在超重力场中实现海水与蒸汽之间快速传热与传质进而获得高纯淡水的。
技术介绍
作为水资源开源增量技术，海水淡化已成为解决水资源危机的重要途径。到2006年，世界上已有120多个国家和地区在应用海水淡化技术，全球海水淡化日产量约3775万吨，其中80%用于饮用水，解决了 I亿多人的供水问题。目前常用的海水淡化工艺包括:反渗透法、太阳能法、低温多效、多级闪蒸、电渗析法、压汽蒸馏、露点蒸发法、水电联产、热膜联广等。反渗透法的最大优点是节能。它的能耗仅为电渗析法的1/2，蒸馏法的1/40，从上世纪70年代起，美日等发达国家就把海水淡化技术的发展重心转向反渗透法，反渗透法的脱盐率在99.5%至99.7%之间。蒸馏法海水淡化也叫热法海水淡化，蒸馏法是最早投入工业化应用的淡化技术，特点是即使在污染严重、高生物活性的海水环境中也适用，产水纯度高。与膜法海水淡化技术相比，蒸馏法具有可利用电厂和其他工厂的低品位热、对原料海水水质要求低、方法的生产能力大，是当前海水淡化的主流技术之一。低温多效蒸馏是蒸馏法中最节能的方法之一，近年来发展迅速，方法的规模日益扩大，成本日益降低，主要发展趋势为提高方法单机造水能力，采用廉价材料降低工程造价，提闻操作温度，提闻传热效率等。与传统动力源和热源相比，太阳能具有安全、环保等优点，将太阳能采集与脱盐工艺两个系统结合是一种可持续发展的海水淡化技术。太阳能海水淡化技术由于不消耗常规能源、无污染、所得淡水纯度高等优点而逐渐受到人们重视。由上可知，热法海水淡化技术虽然具有适应范围广泛、技术成熟等特点，但是存在着闻投入、闻能耗、低广能等诸多实际问题。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种，以解决现有热法蒸馏技术中存在的闻投入、闻能耗、低广能等诸多实际问题。为了解决上述问题，本专利技术的技术方案如下:一种，该方法通过热法超重力海水淡化装置来完成，包括如下步骤:对热法超重力海水淡化装置内部进行抽真空处理步骤；使旋转床体围绕旋转轴线转动并保持所述旋转床体的换热室、蒸汽收集室、气液交换室、淡水室、废气分离室处于超重力稳态的步骤；在供热装置的作 用下，喷入换热室的冷海水被换热室内各圈换热管外壁逐级加热的步骤；经换热室加热的海水在蒸汽收集室中逐级蒸发并将蒸发后的水蒸气收集至各圈蒸汽收集管中的水蒸气收集步骤；所述各圈蒸汽收集管中的水蒸气依次经淡水室和气液交换室进入换热室内各相应换热管中并与喷入换热室的冷海水换热而被冷凝形成露水的水蒸气冷凝步骤；所述露水经气液交换室返回至所述淡水室，并经由淡水排出口排出的淡水回收步骤；所述冷凝步骤中未冷凝的水蒸气和不凝性气体经由所述换热管进入所述废气分离室，而且不凝性气体在所述废气分离室中被浓缩并排出所述热法超重力海水淡化装置的废气排出步骤；所述冷凝步骤中经换热的海水所产生的蒸气重复循环所述水蒸气收集步骤、水蒸气冷凝步骤、淡水回收步骤和废气排出步骤，最终得到所需的淡水。在上述方法中，作为一种优选实施方式，所述换热室中的超重力水平在50g (g表示正常重力场强度9.8m/s2)至IOOOg范围之间，更优选为200g至600g之间；所述蒸汽收集室、所述气液交换室、所述废气分离室和所述淡水室中的超重力水平在250g至5000g之间，更优选为400g至2000g之间。在上述方法中，所述供热装置可以以纯水高温蒸汽或者电能方式供热。当供热方式为纯水高温蒸汽时，所述纯水高温蒸汽的绝对压力优选为0.5atm至1.5atm，更优选为0.5atm至1.0atm，所述纯水高温蒸汽的温度优选在70°C至120°C之间，更优选为75°C至100°C之间。在上述方法中，作为一种优选实施方式，所述冷海水在进入所述热法超重力海水淡化装置之前先进行过滤，以去除掉海水中所含有的生物质、固体、胶体成分。在上述方法中，还包括将蒸汽收集室中得到的浓海水排出的浓海水排出步骤。作为一种优选方式，所述浓海水采用真空泵抽出。同时所述淡水也可以采用真空泵抽出。淡水和浓海水自身的液封功能保证了水蒸气不会被抽出。在上述方法中，作为一种优选实施方式，所述水蒸气收集步骤具体如下:经换热室加热的海水汇流进入蒸汽收集室后从最内圈的蒸汽收集管的管间缝隙中被甩出并溅落到最内圈的蒸汽收集管外层的填料网上并被打碎成无数微小液滴，所述小液滴快速蒸发产生大量水蒸气并降温，水蒸气被抽进最内圈的蒸汽收集管内，而温度降低的小液滴经下一外圈蒸汽收集管的管间缝隙流出并溅落到相应圈蒸汽收集管外层的填料网上而实现进一步的蒸发和降温，经该进一步蒸发而得到的水蒸气被抽进相应圈蒸汽收集管中，最后直至最外圈蒸汽收集管中收集到水蒸气。在上述方法中，作为一种优选实施方式，所述水蒸气冷凝步骤具体如下:所述各圈蒸汽收集管中的水蒸气经淡水室中相对应的淡水分布管进入气液交换室中相对应的独立通道，然后进入换热室内各相应换热管中，并与喷入换热室的冷海水换热，从而水蒸气被冷凝形成露水。在上述方法中，作为一种优选实施方式，所述淡水回收步骤具体如下:所述露水经气液交换室中相对应的独立通道返回至所述淡水室中的相对应的淡水分布管，然后淡水从淡水分布管的轴向缝隙中流出并均匀地洒 落到相应淡水分布管外层的填料网中而被打碎成无数小液滴，散发出一些水蒸气后得到降温，所述小液滴汇流后再经下一个外圈淡水分布管和该下一个外圈淡水分布管外层的填料网继续降温，最后经由最外圈的淡水分布管的管间缝隙流出并由淡水排出口排出。在上述方法中，作为一种优选实施方式，所述冷海水进入所述热法超重力海水淡化装置时的稳定流速为l_3m/s。所述稳定流速是指所述热法超重力海水淡化装置进入正常工作状态后冷海水进入装置的流速。在上述方法中，作为一种优选实施方式，在所述抽真空步骤中，所述热法超重力海水淡化装置内部的真空度为0.8-0.95atm。在上述方法中，作为一种优选实施方式，所述废气排出步骤具体如下:所述冷凝步骤中未冷凝的水蒸气和不凝性气体经由所述换热管进入所述废气分离室，在废气分离室中未冷凝的蒸气与来自海水室的冷海水直接接触以使未冷凝的蒸气被冷海水吸收而液化，从而不凝性气体在所述废气分离室中被浓缩，经浓缩的不凝性气体通过真空设备被抽至所述热法超重力海水淡化装置外。在上述方法中，所使用的热法超重力海水淡化装置，包括:密封壳体，设有用于容纳旋转运动输出方法的输出轴的连接孔、用于输出浓缩海水的第一出料口、用于输出淡水的第二出料口 ；旋转床体，位于所述密封外壳内部，呈圆柱状，所述旋转床体的旋转轴线与所述连接孔对应以便于和动力方法输出轴连接；所述旋转床体中包括:海水室，位于所述旋转床体的中心，并延伸出所述密封壳体，用于输入冷海水，以及向圆周外部输出冷海水；换热室，环绕所述海水室分布，用于利用蒸汽加热冷海水，并使蒸汽液化形成露水，所述换热室内设有多个与所述气液交换室连通的换热管，所述换热管与所述旋转床体的旋转轴线平行，并且所述换热管为多层分布，同层相邻的所述换热管之间设有管间缝隙；所述换热管上设有沿轴向设置的用于避免露水甩出的轴向缝隙，所述换热管上的轴向缝隙朝向所述旋转床体的外侧方向设置；蒸汽收集室，位于所述换热室外侧，用于收集所述换热室加热冷海水形成的蒸汽 ，所述蒸汽收集室设有多个与所述气液交换室连通的本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种热法超重力海水淡化方法，其特征在于，该方法通过热法超重力海水淡化装置来完成，包括如下步骤：对热法超重力海水淡化装置内部进行抽真空处理步骤；使旋转床体围绕旋转轴线转动并保持所述旋转床体的换热室、蒸汽收集室、气液交换室、淡水室和废气分离室处于超重力稳态的步骤；在供热装置的作用下，喷入换热室的冷海水被换热室内各圈换热管外壁逐级加热的步骤；经换热室加热的海水在蒸汽收集室中逐级蒸发并将蒸发后的水蒸气收集至各圈蒸汽收集管中的水蒸气收集步骤；所述各圈蒸汽收集管中的水蒸气依次经淡水室和气液交换室进入换热室内各相应换热管中并与喷入换热室的冷海水换热而被冷凝形成露水的水蒸气冷凝步骤；所述露水经气液交换室返回至所述淡水室，并经由淡水排出口排出的淡水回收步骤；所述冷凝步骤中未冷凝的水蒸气和不凝性气体经由所述换热管进入所述废气分离室，而且不凝性气体在所述废气分离室中被浓缩并排出所述热法超重力海水淡化装置的废气排出步骤；所述冷凝步骤中经换热的海水所产生的蒸气重复循环所述水蒸气收集步骤、水蒸气冷凝步骤、淡水回收步骤和废气排出步骤，最终得到所需的淡水。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：王东光，竺柏康，陶亨聪，
申请(专利权)人：浙江海洋学院，
类型：发明
国别省市：