專利名稱：低成本海水淡化技術(shù)與裝置的制作方法
地球上的地表水約有13．57億立方米；覆蓋著地球面積的70％以上，但大部分水都不能使用；因為約97．2％的水是海水，海水含鹽量高達3～3．5％，不能飲用；不能作生活用水，也不能作農(nóng)業(yè)用水。這對于海灣國家；海邊地區(qū)；海島等就面臨無水可用的嚴重問題。人類從古代就知道采用海水淡化來解決，公元4世紀發(fā)明了蒸餾法，7世紀末發(fā)明了過濾和分類裝量，1650年；世界上第一個海水淡化站(廠)在突尼斯迠成。目前，沙特阿拉伯在海水淡化生產(chǎn)方面居世界第一位，日淡化水總量達525萬立方米，約占世界海水淡化總量的25．9％，沙特阿拉伯海水淡化站是使用過濾技術(shù)裝置。對于海灣國家來說，淡水問題是個戰(zhàn)略問題，它比油(汽油)還重要，因為沒有油，人能活；若沒有淡水，人無法生存。所以為油而戰(zhàn)被為水而戰(zhàn)所代替，可見海水淡化技術(shù)的重要性和迫切性。
目前的海水淡化技術(shù)為蒸餾法和過濾法，成本高，能耗大，難以滿足有關(guān)地區(qū)工農(nóng)業(yè)發(fā)展和人口增加對淡水的需要。對于遠洋輪船來說，船浮在鹽水海洋上，更迫切需要淡水。
本發(fā)明的目的，在于發(fā)明一種成本極低，耗能低，甚至能發(fā)出電力的海水淡化新技術(shù)與裝置。
本發(fā)明原理特征[1]采用特殊技術(shù)，以低成本從海水中提取中間產(chǎn)物，[2]中間產(chǎn)物再通過助產(chǎn)劑最終生成超級純凈淡水，[3]反應(yīng)過程中并產(chǎn)生強大電力可出售，便大幅度降低淡化水成本。主要技術(shù)指標(1)1噸海水生產(chǎn)0．95噸淡水(2)平均每生產(chǎn)1噸淡水能發(fā)電1．5千瓦，(3)淡水產(chǎn)量8～800萬噸／日，(4)淡水生產(chǎn)成本每噸≤0．3元。
圖1為海水淡化設(shè)備總圖，圖2為海水制氫裝置，圖3為制氫反應(yīng)爐，圖4為微波等離子發(fā)生器，圖5為制氫的NO2再生器，圖6為產(chǎn)品水蒸汽冷凝裝置。
本發(fā)明由制氫反應(yīng)爐2，微波等離子發(fā)生器12，通氫分子篩4，氫燃燒室6，燃氣輪發(fā)電機7和水蒸汽冷凝裝置8等組成(見圖1)。
本發(fā)明海水淡化過程分兩步驟進行(1)低成本海水制氫，(2)氫燃燒產(chǎn)生蒸汽再冷凝成淡水(超級純凈水)。
所述的低成本海水制氫，過程如下大自然空氣從入口1進入制氫反應(yīng)爐2，空氣約含N280％O220％，是取之不盡又廉價的原材料，空氣(N2+O2)由進氣口1進入(見圖1，2)，在驅(qū)動風機5驅(qū)動下往前流去，經(jīng)過由微波發(fā)生器12所產(chǎn)生的高頻微波電場，使N2和O2均成為等離子狀態(tài)，又在反應(yīng)爐內(nèi)約300℃條件下，快速反應(yīng)生成NO，在反應(yīng)網(wǎng)17上放有催化劑硅化鉬(大小φ10×40)16，見圖2，由噴汽管13(多支)噴出細霧汽，在300℃條件下又有催化劑的作用，NO和水(蒸汽)反應(yīng)由于氫分子直徑很小，而NO2分子直徑較大；經(jīng)專用的通氫分子篩4的過篩分離出氫氣由管道送到下一步工序。分離后剩下的NO2在驅(qū)動風機的作用下進入NO2再生器10，10分三格，各格裝有水(淡水)作為吸收液15(見圖2，圖5)，30為總進水管，31為每格進水分管，32為分管開關(guān)，34為排液總管，35為排液分管。
再生器10又稱吸收器，在其中NO2被水吸收，反應(yīng)生成硝酸。
上述反應(yīng)(1)為主反應(yīng)，反應(yīng)(2)為副反應(yīng)，為放熱反應(yīng)，所生成的NO，由支管33送回制氫反應(yīng)爐重復(fù)使用，不足的部分仍由空氣進口1補充。副反應(yīng)(2)為放熱反應(yīng)，送回來的NO溫度約90℃，這對降低制氫電耗有利，29為NO2輸送管。
由34排出的硝酸濃度較低，只有50％左右，可用硝酸鎂(或濃硫酸)作為吸水劑，將稀硝酸蒸餾濃縮，便可得到96％以上的濃硝酸作為副產(chǎn)品出售，這將進一步降低制氫成本。
所述的制氫反應(yīng)爐2(圖1，3)，3為水蒸汽發(fā)生器，內(nèi)裝海水，為防止海水的腐蝕，3的材料為防腐不銹鋼，由噴管13噴入水蒸汽，18為水標，19為加水管(均用防腐不銹鋼)。20為生成氣體(H2+NO2)出口，21為加熱管(陶瓷)，22為電加熱的電阻絲(φ4的鎳鉻絲)，自動控溫恒定300℃，23為保溫材料，24為氫出口。
所述的微波發(fā)生器12(見圖2，4)，24為反應(yīng)爐外殼，微波發(fā)生器由磁控管26電源變壓器25等元件和波導(dǎo)空腔27等組成。28為一塊耐高溫塑料或石棉板，以便微波電場磁力線能發(fā)射到進氣管1內(nèi)。當空氣中的N2和O2經(jīng)過微波電場時，氣體的自由電子被微波高頻能量所激發(fā)，自由電子運動急劇加速并獲得足夠的能量，這時氣體的原子被電離，則氣體被微波電場擊穿而電離成等離子體，等離子體為物質(zhì)第四態(tài)，在該態(tài)下極快完成如下反應(yīng)反應(yīng)溫度為300℃。
所述的氫燃燒產(chǎn)生蒸氣再冷凝成淡水(超級純凈水)其過程如下前述所制得的氫氣經(jīng)管道進入氫氣燃燒室6，經(jīng)點燃氫氣和空氣中的氧進行燃燒化學(xué)反應(yīng)，此反應(yīng)為放熱反應(yīng)，所生成的高溫氣流(1800～2100℃)進入燃氣輪發(fā)電機7，它的特點是不用蒸氣鍋爐及蒸氣輪機便能直接發(fā)電，并且效率較高。發(fā)電后由燃氣輪發(fā)電機排出的氣體，其成份為水蒸氣，再通入裝有蛇形管36的冷凝器8(圖6)冷凝器內(nèi)有冷卻水(海水)不斷的流動，38為進水管，37為出水管，整個冷凝器包括蛇形管都用耐腐蝕的不銹鋼制成，從蛇形管出口9流出的便是純凈淡水(圖6)，儲存在淡水池11中(圖1)。淡水日產(chǎn)量；8～800萬立方米。
權(quán)利要求
1．低成本海水淡化技術(shù)與裝置，主要包括制氫反應(yīng)爐，微波等離子發(fā)生器，專用通氫分子篩，二氧化氮再生器，氫燃燒室，燃氣輪發(fā)電機和蒸氣冷凝裝置等。其特征是所述的制氫反應(yīng)爐2，內(nèi)裝催化劑硅化鉬，使水蒸汽與NO反應(yīng)生成H2和NO2。
2．根據(jù)權(quán)利要求1所述的低成本海水淡化技術(shù)與裝置，其特征是(1)在反應(yīng)爐入口處的微波裝置12使進入的空氣發(fā)生電離而產(chǎn)生NO；(2)通氫分子篩4將混合氣體中的氫分離出來；(3)在再生器10內(nèi)，NO2溶于水生成硝酸和NO，再生的NO又送回反應(yīng)爐重復(fù)使用。
3．根據(jù)權(quán)利要求1、2所述的低成本海水淡化技術(shù)與裝置，其特征是氫氣在燃燒室6內(nèi)燃燒，產(chǎn)生的高溫氣流驅(qū)動燃氣輪機7進行發(fā)電輸出，
4．根據(jù)權(quán)力要求3所述的低成本海水淡化技術(shù)與裝置，其特征是從燃氣輪機排出氣體通到內(nèi)裝蛇形管的冷凝器8，在其出口9流出產(chǎn)品淡水。
全文摘要
本發(fā)明低成本海水淡化技術(shù)與裝置，適用于海灣國家，海邊城市，海島和遠洋輪船的淡水大規(guī)模生產(chǎn)。本發(fā)明原理特征:(1)采用特殊技術(shù)，以低成本從海水中提取中間產(chǎn)物,(2)中間產(chǎn)物再通過助產(chǎn)劑最終生成超級純凈淡水,(3)反應(yīng)過程中并產(chǎn)生強大電力可出售,便大幅度降低淡化水成本。主要技術(shù)指標:(1)1噸海水生產(chǎn)0.95噸淡水(2)平均每生產(chǎn)1噸淡水能發(fā)電1.5千瓦,(3)淡水產(chǎn)量:8～800萬噸/日,(4)淡水生產(chǎn)成本每噸≤0.3元。
文檔編號C02F1/00GK1292356SQ9912160
公開日2001年4月25日 申請日期1999年10月8日 優(yōu)先權(quán)日1999年10月8日
發(fā)明者黎英豪 申請人:黎英豪