一種真空海水淡化系統的制作方法
【專利摘要】一種真空海水淡化系統，包括依次連接的取水預熱裝置、真空蒸餾裝置和淡水存儲裝置，以及與真空蒸餾裝置和淡水存儲裝置電性連接的系統控制裝置；所述取水預熱裝置包括海水過濾器和海水預熱池；所述真空蒸餾裝置包括海水加熱器和蒸汽冷凝器；所述淡水存儲裝置包括密閉的真空淡水箱和與真空淡水箱連通的真空泵。本實用新型利用海水加熱器蒸發后的濃縮海水的余熱對需要淡化的海水進行預熱，并利用海水與蒸汽的溫差對淡水蒸汽進行冷凝，充分利用系統產生的余熱和大自然的能量，具有節能環保的作用；系統設置一個真空泵以實現為系統提供真空度和抽水的功能，一機多用；基于真空海水淡化系統的海水淡化工藝，淡水產量高于于同等集熱溫度的產品和工藝。
【專利說明】一種真空海水淡化系統
【技術領域】
[0001] 本實用新型涉及海水淡化領域，具體涉及一種真空海水淡化系統。
【背景技術】
[0002] 我國幅員遼闊，海水和地下苦咸水資源豐富，在淡水緊缺的嚴峻形勢下，開發利用 海水和苦咸水資源，進行海水(苦咸水）淡化成為開源節流、解決我國淡水緊缺問題的一條 有效的戰略途徑。海水淡化技術是將海水中的鹽分和水分分離，最終得到淡水和濃縮鹽水 的技術和過程。根據脫鹽過程分類，海水淡化方法主要有熱法、膜法和化學方法三大類。熱 法海水淡化技術主要為蒸餾法，包括多級閃蒸和低溫蒸餾技術。低溫蒸餾技術是使蒸發室 內保持一定的真空度，即呈負壓狀態，使海水在較低溫度下蒸發變成蒸汽，蒸汽遇冷凝結成 淡水。由于低溫蒸餾法淡化海水可以利用太陽能等低品位能源，對裝置的腐蝕性較低等原 因，近年來發展迅速，但其主要缺點是維持蒸發器內真空度需要大量電能，供水和蒸發后濃 海水排放也需要消耗大量泵功，因而工程造價較高。如中國專利CN 2344390YXN1473765A、 CN200978230Y等都是利用真空泵來獲得海水低溫淡化所需的真空環境。中國專利CN 101177308A利用海水重力和大氣壓力自然方法產生真空，所需能量比傳統方式少，但是這 種方法利用注水排空獲得真空，首先真空度較低，且在海水蒸發過程真空度會慢慢降低，直 至與大氣壓平衡，導致真空度不穩定，海水沸點不能維持穩定，因此淡水產量難以提升。
[0003] 海水淡化系統在抽取海水過程中，由于海水的鹽含量和礦物質含量，對海水抽取 泵具有一定的腐蝕作用，因此對海水抽取泵的維護維修增加了成本。
【發明內容】
[0004] 本實用新型旨在克服現有技術的上述不足，提供一種節能環保、充分利用大自然 能量、提高淡水產量、延長系統使用壽命、降低維修成本的真空海水淡化系統。
[0005] 本實用新型通過以下技術方案實現的：
[0006] -種真空海水淡化系統，包括依次連接的取水預熱裝置、真空蒸餾裝置和淡水存 儲裝置，以及與真空蒸餾裝置和淡水存儲裝置電性連接的系統控制裝置，所述取水預熱裝 置包括海水過濾器和海水預熱池；所述海水過濾器進水端設有取水管與大海連通，出水端 設有供水管與真空蒸餾裝置連接；所述供水管穿設海水預熱池；所述真空蒸餾裝置包括海 水加熱器和蒸汽冷凝器；所述海水加熱器與供水管連接，海水加熱器底部設有與海水預熱 池連接的排水管；所述蒸汽冷凝器通過蒸汽管與海水加熱器連接，并通過淡水管與淡水存 儲裝置連接；所述淡水存儲裝置包括密閉的真空淡水箱和與真空淡水箱連通的真空泵。
[0007] 所述海水加熱器底部還設有空氣進氣管，空氣進氣管頂端高于海水加熱器高度； 所述海水加熱器上還設有海水高位限位開關和海水低位限位開關，海水加熱器底部設有排 空水位開關。
[0008] 所述海水加熱器的排水管末端設于海水預熱池底部；海水預熱池上部設有溢水 管；所述溢水管位置高度低于海水加熱器的排水口位置高度；海水預熱池底部設有排污 管。
[0009] 所述蒸汽冷凝器為沒入大海水面下的銜接蒸汽管和淡水管的冷凝管。
[0010] 所述冷凝管和穿設海水預熱池的供水管段呈蛇形或螺旋形或渦旋形。
[0011] 所述淡水存儲裝置還包括淡水儲水箱；所述真空淡水箱和淡水儲水箱之間通過水 管連接，真空泵設于水管上。
[0012] 所述真空淡水箱設有真空表；所述淡水儲水箱上設有引出淡水的淡水供應管。
[0013] 所述海水加熱器頂端設有排氣閥；所述海水過濾器和海水預熱池之間的供水管上 設有供水閥；所述排水管上設有排空閥；所述空氣進氣管上設有空氣閥；所述淡水管上和 所述海水過濾器出水端處的供水管上均設有止回閥；所述排污管上設有排污閥。
[0014] 所述系統控制裝置包括中央處理器、發電裝置和存儲發電裝置產生的電能的蓄電 池組，以及與蓄電池組并聯的供電電源。
[0015] 本實用新型的有益效果在于：
[0016] 1、海水預熱池利用海水加熱器蒸發濃縮后的海水進行加熱，充分利用系統產生的 余熱，可節約能源；
[0017] 2、海水加熱器的排水口高于溢水管位置高度，因此海水加熱器內的海水可在重力 作用下自然排出，不需要動用抽水泵，可節省能源使用和工程造價；
[0018] 3、由于本系統的結構適合在海邊或船舶、島嶼上使用，因此使用環境較為潮濕，海 水加熱器設有空氣進氣管，在蒸發過程空氣經過空氣進氣管進入海水加熱器，空氣在海水 加熱器內翻騰，海水流動使溫度達到均勻，并且將潮濕的空氣引入系統，增加系統的淡水產 量；空氣在海水內翻騰過程中增大了空氣與海水的接觸面積，即增大了蒸發有效面積，可加 速淡水蒸發；
[0019] 4、本系統只采用了一個真空泵，以滿足海水抽取、真空度的獲得和淡水的抽取功 能，真空泵設置在淡水存儲裝置上，淡水鹽分含量低，對真空泵的腐蝕甚微，可延長真空泵 的使用壽命，相比需要用水泵直接抽取海水的海水淡化裝置和系統來說，本系統可節約很 大一筆維護費用；
[0020] 5、本系統真空度穩定，海水的沸點也保持在恒定的范圍，可保證淡水產量。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0021] 圖1是本實用新型的系統管道連接示意圖。
[0022] 圖中：1-海水過濾器，11-取水管，2-海水預熱池，21-溢水管，3-海水加熱器， 31-供水管，32-排水管，33-空氣進氣管，34-排空水位開關，35-排氣閥，36-供水閥，37-排 空閥，38-空氣閥，4-蒸汽冷凝器，41-蒸汽管，42-淡水管，51-真空淡水箱，52-淡水儲水 箱，53-真空泵，54-水管，55-淡水供應管，56-真空表，61-中央處理器，62-發電裝置， 63-蓄電池組，64-供電電源。
【具體實施方式】
[0023] 為了便于本領域技術人員的理解，下面結合附圖對本實用新型作進一步的描述。
[0024] 如圖1所示，如圖1所示，一種真空海水淡化系統，包括依次連接的取水預熱裝置、 真空蒸餾裝置和淡水存儲裝置，以及與真空蒸餾裝置和淡水存儲裝置電性連接的系統控制 裝置，所述取水預熱裝置包括海水過濾器1和海水預熱池2,所述海水過濾器1進水端設有 取水管11與大海連通，出水端設有供水管31與真空蒸餾裝置連接；所述供水管31穿設海 水預熱池2 ;所述真空蒸餾裝置包括海水加熱器3和蒸汽冷凝器4 ;所述海水加熱器3上設 有進水口與供水管31連接，海水加熱器3底部設有排水口與排水管32連接，且排水管32 末端沒入海水預熱池2底部；所述蒸汽冷凝器4通過蒸汽管41與海水加熱器3連接，并通 過淡水管42與淡水存儲裝置5連接。
[0025] 所述淡水存儲裝置包括密閉的真空淡水箱51，真空泵53和淡水儲水箱52 ;所述 真空淡水箱51和淡水儲水箱52之間通過水管54連接，真空泵53設于水管54上。真空泵 53設置在淡水存儲裝置上，淡水鹽分含量低，對真空泵的腐蝕甚微，可延長真空泵的使用壽 命。所述真空淡水箱51設有真空表53 ;所述淡水儲水箱52上設有引出淡水的淡水供應管 55〇
[0026] 所述海水加熱器3底部還設有空氣進氣管33,空氣進氣管33頂端高于海水加熱器 3高度。在海水加熱器3底部設置空氣進氣管33,使得空氣在吸入過程中海水達到翻騰狀 態，可將海水溫度攪拌均勻，且本系統適用于海上行駛船舶或海邊陸地，空氣潮濕，潮濕的 空氣吸入可增加淡水產量。
[0027] 所述海水加熱器3上還設有海水高位限位開關和海水低位限位開關，海水加熱器 底部設有排空水位開關34。在海水吸取過程中，海水到達海水高位限位開關即停止海水的 吸取；在蒸發過程總，海水液面下降到海水低位限位開關時，則停止蒸發，觸發排空水位開 關34,排空海水加熱器3內的海水，進入下一工作周期。本實施例海水加熱器為太陽能蒸發 器，也可采用其他加熱裝置代替。
[0028] 所述海水預熱池2為真空蒸餾裝置蒸餾后的濃縮海水收集池，海水預熱池2上部 設有溢水管21 ;所述溢水管21位置高度低于海水加熱器3的排水口位置高度。海水預熱 池2底部設有排污管。
[0029] 所述蒸汽冷凝器4為沒入大海水面下的銜接蒸汽管41和淡水管42的冷凝管。所 述冷凝管和穿設海水預熱池2的供水管段呈蛇形或螺旋形或渦旋形。蛇形或螺旋形或渦旋 形可增大換熱面積，提高熱交換效率。
[0030] 所述海水加熱器3頂端設有排氣閥35 ;所述海水過濾器1和海水預熱池2之間的 供水管31上設有供水閥36 ;所述排水管32上設有排空閥37 ;所述空氣進氣管33上設有空 氣閥38 ;所述淡水管42上和所述海水過濾器2出水端處的供水管31上均設有止回閥；所 述排污管上設有排污閥。
[0031] 所述系統控制裝置包括中央處理器61、發電裝置62和存儲發電裝置62產生的電 能的蓄電池組63,以及與蓄電池組63并聯的供電電源64,供電電源64為備選電源，在發電 裝置62不能及時供電時可啟動供電電源64為系統供電。
[0032] 本實用新型工作時，關閉排氣閥35、排空閥37和空氣閥38,使系統處于密閉狀態， 開啟供水閥36和真空泵53,沒入大海水面下的取水管11開始吸取海水；海水經取水管11 進入海水過濾器1進行過濾,過濾后的海水流經穿設海水預熱池2的供水管31，對海水進 行預熱；預熱后的海水進入海水加熱器3,當液面到達海水高位限位開關時，觸發海水高位 限位開關并發送信號至系統控制裝置；系統控制裝置關閉供水閥36,完成取水過程并進入 蒸餾過程；系統控制裝置開啟空氣閥38,空氣經過空氣進氣管33進入海水加熱器3并在海 水加熱器33內翻騰，海水流動使溫度達到均勻；關閉空氣閥38,將系統內氣壓維持在-0. 07 至-0. 09Mpa ;海水加熱器3內淡水蒸發后，液面下降至海水低位限位開關時，觸發海水低位 限位開關并發送信號至系統控制裝置；真空泵53關閉、排氣閥35開啟，將濃縮后的海水排 入海水預熱池；濃縮海水排空，排空水位開關34觸發并發送信號至系統控制裝置，系統進 入下一個取水過程。
[0033] 以上內容是結合具體的優選方式對本實用新型所作的進一步詳細說明，不應認定 本實用新型的具體實施只局限于以上說明。對于本【技術領域】的技術人員而言，在不脫離本 實用新型構思的前提下，還可以作出若干簡單推演或替換，均應視為由本實用新型所提交 的權利要求確定的保護范圍之內。
【權利要求】
1. 一種真空海水淡化系統，包括依次連接的取水預熱裝置、真空蒸餾裝置和淡水存儲 裝置，以及與真空蒸餾裝置和淡水存儲裝置電性連接的系統控制裝置，其特征在于： 所述取水預熱裝置包括海水過濾器（1)和海水預熱池（2);所述海水過濾器（1)進水 端設有取水管（11)與大海連通，出水端設有供水管（31)與真空蒸餾裝置連接；所述供水管 (31)穿設海水預熱池（2); 所述真空蒸餾裝置包括海水加熱器（3)和蒸汽冷凝器（4);所述海水加熱器（3)與供水 管（31)連接，海水加熱器（3)底部設有與海水預熱池（2)連接的排水管（32);所述蒸汽冷 凝器（4)通過蒸汽管（41)與海水加熱器（3 )連接，并通過淡水管（42 )與淡水存儲裝置（5 ) 連接； 所述淡水存儲裝置包括密閉的真空淡水箱（51)和與真空淡水箱（51)連通的真空泵 (53)。
2. 根據權利要求1所述真空海水淡化系統，其特征在于：所述海水加熱器（3)底部還設 有空氣進氣管（33)，空氣進氣管（33)頂端高于海水加熱器（3)高度；所述海水加熱器（3)上 還設有海水高位限位開關和海水低位限位開關，海水加熱器底部設有排空水位開關（34)。
3. 根據權利要求2所述真空海水淡化系統，其特征在于：所述海水加熱器（3)的排水 管（32)末端設于海水預熱池（2)底部；海水預熱池（2)上部設有溢水管（21);所述溢水管 (21)位置高度低于海水加熱器（3)的排水口位置高度；海水預熱池（2)底部設有排污管。
4. 根據權利要求3所述真空海水淡化系統，其特征在于：所述蒸汽冷凝器（4)為沒入大 海水面下的銜接蒸汽管（41)和淡水管（42)的冷凝管。
5. 根據權利要求4所述真空海水淡化系統，其特征在于：所述冷凝管（4)和穿設海水預 熱池（2)的供水管段呈蛇形或螺旋形或渦旋形。
6. 根據權利要求5所述真空海水淡化系統，其特征在于：所述淡水存儲裝置還包括淡 水儲水箱（52);所述真空淡水箱（51)和淡水儲水箱（52)之間通過水管（54)連接，真空泵 (53)設于水管（54)上。
7. 根據權利要求6所述真空海水淡化系統，其特征在于：所述真空淡水箱（51)設有真 空表（53);所述淡水儲水箱（52)上設有引出淡水的淡水供應管（55)。
8. 根據權利要求7所述真空海水淡化系統，其特征在于：所述海水加熱器（3)頂端設有 排氣閥（35);所述海水過濾器（1)和海水預熱池（2)之間的供水管（31)上設有供水閥（36); 所述排水管（32)上設有排空閥（37);所述空氣進氣管（33)上設有空氣閥（38);所述淡水管 (42)上和所述海水過濾器（2)出水端處的供水管（31)上均設有止回閥；所述排污管上設有 排污閥。
9. 根據權利要求8所述真空海水淡化系統，其特征在于：所述系統控制裝置包括中央 處理器（61)、發電裝置（62)和存儲發電裝置（62)產生的電能的蓄電池組（63)，以及與蓄電 池組（63)并聯的供電電源（64)。
【文檔編號】C02F1/04GK203938555SQ201420365054
【公開日】2014年11月12日 申請日期:2014年7月3日 優先權日:2014年7月3日
【發明者】任建軍, 任志夫 申請人:任建軍