一種利用相變微膠囊的真空閃蒸式海水淡化系統的制作方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及海水淡化技術領域，具體涉及一種利用相變微膠囊的真空閃蒸式海水淡化系統。
【背景技術】
[0002]隨著人口增長和經濟的快速發展，人類對淡水的需求量持續增大。世界上許多國家和地區都面臨著水資源危機。我國幅員遼闊，淡水資源分布不均，尤其以北方和海島地區，淡水資源嚴重缺乏，多年來年均缺水量達400億立方米以上。地球上的水資源總量中淡水僅占2.5%，海水占97.5%，因此從某種意義上說，海水才是取之不盡，用之不竭的主要水源。在淡水資源緊缺的嚴峻形勢下，開發利用海水，進行海水淡化成為解決淡水資源緊缺的一條有效的方法。
[0003]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。根據脫鹽過程，海水淡化技術主要有三大類:即熱法、膜法和化學方法。熱法海水淡化技術主要為蒸餾法，包括多級閃蒸和多效蒸發技術。多效蒸發是將前一個蒸發器蒸發出來的二次蒸汽引入下一個蒸發器作為加熱蒸汽并在下一個蒸發器中凝為蒸餾水，如此依次進行。多效蒸發較多級閃蒸應用早，但由于結垢和腐蝕等問題，后被多級閃蒸取代。
[0004]多級閃蒸，熱海水逐級流入真空遞增的閃蒸室內，由于海水溫度高于閃蒸室內壓力下對應的飽和溫度，海水吸收自身顯熱而部分沸騰蒸發，直至其余海水溫度降到對應于閃蒸室壓力的飽和溫度為止。由于水的顯熱(4.2KJ/Kg.K)相對于水蒸氣的潛熱(2200KJ/Kg.K)很小，因此裝置單級的造水效率很低，裝置的級數往往很多，裝置結構很大，造價較高，造水成本也較高。
【發明內容】
[0005]本發明針對以上提出的現有閃蒸淡化海水裝置單機造水效率低、裝置造價高和造水成本高的問題，而研宄設計一種利用相變微膠囊的真空閃蒸式海水淡化系統及方法。本發明采用的技術手段如下:
[0006]一種利用相變微膠囊的真空閃蒸式海水淡化系統，包括海水箱、閃蒸罐和冷凝器，所述海水箱和/或閃蒸罐中設有相變微膠囊，相變微膠囊分散于海水中，所述海水箱中設有加熱裝置，海水從海水箱通過海水泵進入閃蒸罐進行閃蒸，閃蒸蒸汽由閃蒸罐進入冷凝器冷凝成為淡水排出，閃蒸剩余的海水通過循環泵回流至海水箱，所述海水箱上設有補水口，處理過程中，相變微膠囊隨海水一起在海水箱與閃蒸罐之間進行循環。
[0007]進一步地，所述冷凝器與冷卻水箱之間通過冷卻水泵形成冷卻水循環，所述冷卻水的冷源為冷水機組。
[0008]進一步地，所述海水泵與閃蒸罐之間設有流量計和壓力表，所述流量計與海水泵之間設有控制閥I，所述控制閥I與海水泵之間的管路通過控制閥II與海水箱相連。
[0009]進一步地，所述冷凝器的淡水出口與淡水箱相連，所述淡水箱上部與真空泵相連。
[0010]進一步地，所述相變微膠囊的平均粒徑為0.1?1000 μ m。
[0011]進一步地，相變微膠囊的囊壁由惰性材料制成。
[0012]進一步地，所述相變微膠囊的囊壁材料為三聚氰胺、密胺樹脂、脲醛樹脂、甲基苯烯酸酯、二氧化硅或聚脲，優選密胺樹脂；所述相變微膠囊內的相變材料為石蠟、結晶水合鹽、石蠟烴、聚醚、聚酯或脂肪酸，優選Ba(OH)2.8H20、石蠟或NaCH3CO0.3H20。
[0013]與現有技術比較，本發明所述的一種利用相變微膠囊的真空閃蒸式海水淡化系統具有以下優點:
[0014]1、采用相變微膠囊，由于相變材料的相變潛熱很大(200KJ/Kg.K)，大約為海水的50倍，因此能大大提高汽化的海水的量；
[0015]2、相變微膠囊粒徑很小，為微米級，在相變微膠囊外部囊壁附著的水膜厚度很薄，形成細薄膜蒸發，細薄膜蒸發的傳熱速度很快，為兆瓦級，大大提升相變潛熱釋放的速度，提高裝置單級的造水量，減少裝置級數，降低裝置初置費用和造水成本。
【附圖說明】
[0016]圖1是本發明實施例的海水淡化系統示意圖。
【具體實施方式】
[0017]如圖1所示，一種利用相變微膠囊的真空閃蒸式海水淡化系統，包括海水箱1、閃蒸罐2和冷凝器3，所述海水箱I和/或閃蒸罐2中設有相變微膠囊，相變微膠囊分散或懸浮于海水中，所述海水箱中設有加熱裝置4，海水箱I通過海水泵5、控制閥I 6和壓力表7與閃蒸罐2相連，閃蒸罐2上設有真空表8，閃蒸罐2內設有霧化噴嘴9，霧化噴嘴9上方設有氣液分離器10，氣液分離器10的上方空間與冷凝器3相連，冷凝器3下方與淡水箱11連接，所述淡水箱11上部與真空泵12相連，使得閃蒸罐2、冷凝器3和淡水箱11都處于負壓運行狀態。閃蒸罐2的底部通過循環泵14和控制閥與海水箱I連接，海水箱I底部設有泄水口 15。海水從海水箱I通過海水泵5進入閃蒸罐2進行閃蒸，閃蒸蒸汽由閃蒸罐2進入冷凝器3冷凝成為淡水排出，閃蒸剩余的海水通過循環泵14回流至海水箱1，所述海水箱I上設有補水口 16，處理過程中，相變微膠囊隨海水一起在海水箱I與閃蒸罐2之間進行循環，閃蒸罐底部設有排水口 17。
[0018]所述冷凝器3與冷卻水箱18之間通過冷卻水泵19形成冷卻水循環，所述冷卻水的冷源為冷水機組20，冷凝器3的冷卻水進口和冷卻水出口均與冷卻水箱18連接，形成循環冷卻，冷卻水箱18與冷水機組20配合，冷水機組20提供冷卻水的冷量。冷卻水箱18內的冷卻水經冷卻水泵19供入冷凝器3，在冷凝器3中，水蒸氣液化，將熱量釋放給冷卻水后凝結進入淡水箱11，通過淡水箱11下方的淡水出口 13排出，而吸熱后的冷卻水流經冷水機組20放熱后返回冷水箱18。
[0019]所述控制閥I 6與海水泵5之間的管路通過控制閥II 21與海水箱I相連，通過調節控制閥I 6控制閥II 21，并通過流量計22的反饋，可以調節進入閃蒸罐2的海水的量。
[0020]所述相變微膠囊的平均粒徑為0.1?1000 μ m。
[0021]所述相變微膠囊的囊壁材料為三聚氰胺、密胺樹脂、脲醛樹脂、甲基苯烯酸酯、二氧化硅或聚脲，優選密胺樹脂；所述相變微膠囊內的相變材料為石蠟、結晶水合鹽、石蠟烴、聚醚、聚酯或脂肪酸，優選Ba(OH)2.8H20、石蠟或NaCH3CO0.3H20。
[0022]一種利用相變微膠囊的真空閃蒸式海水淡化方法，包括以下步驟:
[0023]①向待閃蒸的海水中加入適當比例的相變微膠囊，加入位置為海水箱I ;
[0024]②將海水箱I中的海水通過加熱裝置4加熱至30?100°C并通過海水泵5送入閃蒸罐2進行閃蒸生成蒸汽，與海水良好混合的相變微膠囊吸收海水的熱量，內部相變材料發生相變，相態由固態變為液態，在閃蒸罐2內，海水溫度高于閃蒸罐2內壓力對應的飽和溫度，海水汽化，海水溫度降低，同時相變微膠囊溫度降低，放出相變潛熱。由于相變材料的相變潛熱很大(200KJ/Kg.K)，大約為海水的50倍，因此將大大提高汽化的海水的量。相變微膠囊在整個過程中外部囊壁形態不變，始終保持固態球形，發生固液態相變的只是內部相變材料。相變微膠囊粒徑很小，為微米級，在相變微膠囊外部囊壁附著的水膜厚度很薄，形成細薄膜蒸發，細薄膜蒸發的傳熱速度很快，為兆瓦級，這將大大提升相變潛熱釋放的速度，提高裝置單級的造水量。
[0025]③將步驟②閃蒸剩余的海水和微膠囊與新的海水進行混合，加熱至30?100°C進行閃蒸，并重復此步驟。
[0026]所述閃蒸罐2內海水的液位高度控制在閃蒸罐2高度的1/15?1/10。
[0027]以上所述，僅為本發明較佳的【具體實施方式】，但本發明的保護范圍并不局限于此，任何熟悉本技術領域的技術人員在本發明揭露的技術范圍內，根據本發明的技術方案及其發明構思加以等同替換或改變，都應涵蓋在本發明的保護范圍之內。
【主權項】
1.一種利用相變微膠囊的真空閃蒸式海水淡化系統，其特征在于:包括海水箱、閃蒸罐和冷凝器，所述海水箱和/或閃蒸罐中設有相變微膠囊，相變微膠囊分散于海水中，所述海水箱中設有加熱裝置，海水從海水箱通過海水泵進入閃蒸罐進行閃蒸，閃蒸蒸汽由閃蒸罐進入冷凝器冷凝成為淡水排出，閃蒸剩余的海水通過循環泵回流至海水箱，所述海水箱上設有補水口，處理過程中，相變微膠囊隨海水一起在海水箱與閃蒸罐之間進行循環。2.根據權利要求1所述的利用相變微膠囊的真空閃蒸式海水淡化系統，其特征在于:所述冷凝器與冷卻水箱之間通過冷卻水泵形成冷卻水循環，所述冷卻水的冷源為冷水機組。3.根據權利要求2所述的利用相變微膠囊的真空閃蒸式海水淡化系統，其特征在于:所述海水泵與閃蒸罐之間設有流量計和壓力表，所述流量計與海水泵之間設有控制閥I，所述控制閥I與海水泵之間的管路通過控制閥II與海水箱相連。4.根據權利要求3所述的利用相變微膠囊的真空閃蒸式海水淡化系統，其特征在于:所述冷凝器的淡水出口與淡水箱相連，所述淡水箱上部與真空泵相連。5.根據權利要求1至4中任意一項所述的利用相變微膠囊的真空閃蒸式海水淡化系統，其特征在于:所述相變微膠囊的平均粒徑為0.1?1000 μ m。6.根據權利要求5所述的利用相變微膠囊的真空閃蒸式海水淡化系統，其特征在于:相變微膠囊的囊壁由惰性材料制成。7.根據權利要求6所述的利用相變微膠囊的真空閃蒸式海水淡化系統，其特征在于:所述相變微膠囊的囊壁材料為三聚氰胺、密胺樹脂、脲醛樹脂、甲基苯烯酸酯、二氧化硅或聚脲，所述相變微膠囊內的相變材料為石蠟、結晶水合鹽、石蠟烴、聚醚、聚酯或脂肪酸。
【專利摘要】本實用新型公開了一種利用相變微膠囊的真空閃蒸式海水淡化系統，屬于海水淡化技術領域。本實用新型包括海水箱、閃蒸罐和冷凝器，所述海水箱和/或閃蒸罐中設有相變微膠囊，相變微膠囊分散于海水中，所述海水箱中設有加熱裝置，海水從海水箱通過海水泵進入閃蒸罐進行閃蒸，閃蒸蒸汽由閃蒸罐進入冷凝器冷凝成為淡水排出，閃蒸剩余的海水通過循環泵回流至海水箱，所述海水箱上設有補水口，處理過程中，相變微膠囊隨海水一起在海水箱與閃蒸罐之間進行循環。本實用新型能大大提高汽化的海水的量，大大提升相變潛熱釋放的速度，提高裝置單級的造水量，減少裝置級數，降低裝置初置費用和造水成本。
【IPC分類】C02F103/08, C02F1/08, C02F1/06
【公開號】CN204643890
【申請號】CN201520088367
【發明人】郭陽, 紀玉龍, 蘇風民, 馬鴻斌
【申請人】大連海事大學
【公開日】2015年9月16日
【申請日】2015年2月6日