流化床強化蒸發的增濕去濕式水凈化裝置的制造方法
【技術領域】
[0001] 本發明涉及水凈化領域，具體涉及應用流化床強化蒸發過程以及利用增濕去濕方 法進行海水脫鹽及廢水、污水處理，更具體地，涉及一種流化床強化蒸發的增濕去濕式水凈 化裝置。
【背景技術】
[0002] 隨著全球用水量增加以及水土流失等自然因素與工廠違規排放等人為因素對現 存水資源破壞的加重，淡水資源的短缺及污染問題已經成為嚴重制約人類社會發展的重大 問題。設計水凈化裝置利用海水得到淡水或對污水進行處理是目前解決水資源問題的有效 手段。
[0003] 目前，水凈化方法主要分為熱法和膜法兩大類，其中低溫多效蒸餾法、多級閃蒸法 和反滲透膜法是被大規模工業應用的方法。但是這三種方法設備投資大、造價高、能耗高， 對海水或污水的預處理要求高，不適合解決小量的水凈化需求。一些其他的方法包含離子 交換、液液萃取和露點蒸發等技術，這些技術由于成本高，除了在一些對水質要求較高的特 殊場合用到外，并沒有被大范圍推廣。近年來，正滲透膜技術受到人們的廣泛關注，并有望 商業化，該技術同樣成本很高，且尚未發展成熟。
【發明內容】
[0004] 本申請是基于發明人對以下事實和問題的發現和認識作出的：
[0005] 相關技術中有米用增濕去濕(humidif ication-dehumidif ;[0&1:;[011，!10!1)方法來對 水進行凈化的。在該方法中，加熱后的未凈化水在蒸發室內對載氣進行增濕，濕潤的載氣循 環至冷凝室，在冷凝器上可以凝結為凈化水，放出的熱量被用來預熱未凈化水。增濕去濕水 凈化方法由太陽能蒸餾法發展而來。傳統的太陽能蒸餾法不能有效地利用冷凝潛熱，裝置 效率較低。增濕去濕水凈化方法則提高了整體的能量利用率，并且還能夠因地制宜地利用 低位能源來進行水凈化。
[0006] 在增濕去濕水凈化裝置中，蒸發室內的未凈化水與空氣進行傳熱傳質的形式有降 膜、鼓泡和噴淋。降膜方式將蒸發室和冷凝室直接布置在薄膜兩側，能夠有效利用冷凝釋放 出的潛熱，能量利用率高，但是整個蒸發室內只在薄膜處發生水與空氣的接觸，接觸面積 小，蒸發效率很低。鼓泡方式不使用水栗進行液體循環，而是通過空氣栗將空氣栗入水中， 以鼓泡的形式將載濕蒸汽送入蒸發室，在降低能耗方面具有一定優勢，但是裝置結構復雜， 建造和維護成本很高。
[0007] 傳統的噴淋方式結構簡單，安裝調試方便，但是存在著以下缺陷：如果噴淋的水滴 尺寸過大，會導致在噴淋總流量一定的情況下液體與氣體接觸面積較小，蒸發效率較低;如 果減小噴淋的水滴尺寸，盡管能夠提高蒸發效率，但小尺寸水滴極容易被上升氣流直接裹 挾進入冷凝室，導致最終得到的淡水中含有未處理雜質。當蒸發室采用傳統的噴淋方式時， 上述二者是一對不可調和的矛盾。
[0008] 針對于增濕去濕方法，水凈化效率主要取決于蒸發效率、凝結效率以及能耗。提高 蒸發室的蒸發效率將很大的提高海水淡化效率。傳統的提高蒸發效率的方式包括提高蒸發 室溫度和提高流速。雖然可以顯著提高效率，但是提高蒸發室溫度會造成更多的熱損失，提 高能量成本;加大流速也會使得空氣栗的功耗增加，同樣降低能量利用效率。考慮到目前對 空氣流速的控制以及蒸發室溫度的控制參數已經較為成熟。
[0009] 有鑒于此，本發明在增濕去濕方法的基礎上，在蒸發室采用噴淋法的前提上，在保 證噴淋尺寸不會過小導致凈化水含雜質的前提下，采用一種了基于流化床強化蒸發的方式 來提高蒸發效率，設計了流化床強化蒸發的增濕去濕式海水淡化裝置。該裝置創新性地采 用了流化床強化未凈化水的蒸發過程，使得載濕氣體的載濕量大大提高，在提升產水效率 的同時提高了水的凈化程度。
[0010]流化床是指將大量固體顆粒懸浮于運動的流體之中，使顆粒具有流體的某些表觀 特征，表現出一種流固接觸狀態。將預熱后的未凈化水噴淋至流化床的懸浮固體顆粒上，在 顆粒表面形成一層極薄的液膜。并且在垂直方向上，位置較高的顆粒外壁上蒸發的余液落 在位置較低的顆粒上繼續蒸發，隨著蒸發的持續進行，液膜厚度不斷減小。由于顆粒比表面 積相對較大，并且各顆粒之間的相互碰撞使得其外壁上液膜在不同顆粒之間傳遞。在這種 流化狀態下，傳熱傳質系數顯著提高。因此，流化床強化蒸發相比于其它形式的蒸發可以很 大程度上提高傳熱傳質能力。
[0011] 在實際的工程應用中，蒸發室的噴淋管的水流量是受到限制的，因為噴淋需要將 未凈化水栗至高處，如果流量太大，將會導致栗功消耗過多，降低整個系統的水凈化效率。 而在流量較小的情況下，實際上水滴之間存在著較大空隙。通過流化床中固體顆粒的作用， 可以有效地填補這些空隙，并將液滴鋪展于固體顆粒表面，增大與空氣的接觸面積以達到 強化蒸發的目的。
[0012] 本發明旨在至少在一定程度上解決相關技術中的技術問題之一。為此，本發明提 出了一種流化床強化蒸發的增濕去濕式水凈化裝置，所述增濕去濕式水凈化裝置可以提高 水凈化效率并且結構較簡單，成本較低。
[0013] 根據本發明實施例的流化床強化蒸發的增濕去濕式水凈化裝置，包括:冷凝室，所 述冷凝室內限定有冷凝腔，所述冷凝室上設有分別與所述冷凝腔連通的安裝口、凈化水出 口、第一氣體進口和第一氣體出口；冷凝器，所述冷凝器設在所述冷凝腔內且位于所述第一 氣體進口和第一氣體出口之間，所述冷凝器具有進水管和出水管，所述進水管穿設在所述 安裝口內；蒸發室，所述蒸發室內限定有蒸發腔，所述蒸發室上設有第二氣體進口、第二氣 體出口和污水出口，所述第二氣體出口和所述第一氣體進口連通;上隔板和下隔板，所述上 隔板和所述下隔板沿上下方向間隔開設在所述蒸發腔內，以將所述蒸發腔分成上腔、中間 腔和下腔，所述中間腔內設有固體顆粒，所述固體顆粒適于在氣體的吹動下懸浮在所述中 間腔內，所述第二氣體進口和所述下腔連通，所述第二氣體出口和所述上腔連通;噴淋裝 置，所述噴淋裝置具有噴淋嘴，所述噴淋嘴設在所述上腔內，以向所述中間腔內噴入未凈化 水;加熱裝置，所述加熱裝置連接在所述噴淋裝置和所述出水管之間；驅動裝置，所述驅動 裝置連接在所述第一氣體出口和所述第二氣體進口之間，以驅動氣體流動。
[0014] 根據本發明實施例的增濕去濕式水凈化裝置，可以提高液體的傳熱傳質系數，使 蒸發效率增加，可以提高水凈化效率，并且結構簡單，成本較低。
[0015] 另外，根據本發明上述實施例的增濕去濕式水凈化裝置還可以具有如下附加的技 術特征：
[0016] 根據本發明的一些實施例，還包括：中間隔板，所述中間隔板設在所述中間腔內， 以將所述中間腔分割成多個子腔，每個所述子腔內懸浮有固體顆粒。
[0017] 根據本發明的一些實施例，所述中間隔板包括橫向隔板和豎向隔板中的至少一 個，所述橫向隔板與所述上隔板和所述下隔板在上下方向上間隔開設置，所述豎向隔板的 上端和下端分別與所述上隔板和所述下隔板相連。
[0018] 根據本發明的一些實施例，所述橫向隔板和所述豎向隔板分別包括多個，多個所 述橫向隔板在上下方向上等間距設置，多個所述豎向隔板在水平方向上等間距設置。
[0019] 根據本發明的一些實施例，還包括：第一導流板，所述第一導流板設在所述下腔 內，以將從所述第二氣體進口進入的氣體向豎直方向導流。
[0020] 根據本發明的一些實施例，還包括:第二導流板，所述第二導流板設在所述冷凝腔 內且位于所述冷凝器下方，以將所述冷凝腔內的氣體向所述第一氣體出口導流。
[0021] 根據本發明的一些實施例，還包括:預處理裝置，所述預處理裝置與所述進水管相 連且適于對水進行預過濾。
[0022] 根據本發明的一些實施例，所述冷凝器形成為由下到上螺旋設置的換熱管。
[0023] 根據本發明的一些實施例，所述上隔板、所述下隔板和所述中間隔板分別形成為 網狀隔板。
[0024]根據本發明的一些實施例，所述固體顆粒包括聚丙烯空心球、聚苯乙烯空心球和 聚氯乙稀空心球中的至少一種。
[0025] 根據本發明的一些實施例，所述蒸發腔和所述冷凝腔分別形成為圓柱形，所述蒸 發腔的底壁面和所述冷凝腔的底壁面分別形成為向下凸出的弧形面，所述凈化水出口和所 述污水出口設在對應的所述底壁面上。
[0026] 本發明的附加方面和優點將在下面的描述中部分給出，部分將從下面的描述中變 得明顯，或通過本發明的實踐了解到。
【附圖說明】
[0027] 圖1是根據本發明一個實施例的流化床強化蒸發的增濕去濕式水凈化裝置的結構 示意圖；
[0028] 圖2是根據本發明另一個實施例的流化床強化蒸發的增濕去濕式水凈化裝置的結 構示意圖；
[0029] 圖3是根據本發明再一個實施例的流化床強化蒸發的增濕去濕式水凈化裝置的結 構示意圖。
[0030] 附圖標記：
[0031] 增濕去濕式水凈化裝置100;
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