(19)中华人民共和国国家知识产权局
(12)发明专利申请
(10)申请公布号(10)申请公布号 CN 104370315 A (43)申请公布日(43)申请公布日 2015.02.25
(21)申请号 2014104154.4(22)申请日 2014.11.14
(71)申请人青岛双瑞海洋环境工程股份有限公
司
地址266101 山东省青岛市崂山区株洲路
149-1号(72)发明人吕会超 秦竞蕊 刘波 杨民生
楚树坡 万建信 李洋(74)专利代理机构北京一格知识产权代理事务
所(普通合伙) 11316
代理人滑春生 赵永伟(51)Int.Cl.
C02F 1/04(2006.01)C02F 103/08(2006.01)
(54)发明名称
新型低温多效海水淡化蒸发器(57)摘要
一种新型低温多效海水淡化蒸发器，多效蒸发器上下布置，蒸发室的顶端设有布水装置，最上层蒸发室的布水装置的进水端可以设置预热器或不设置预热器；在蒸发室内装有换热管，在换热管的前后两端设有管板，在管板的外侧设有淡水箱，在换热管的下面设有浓水箱；相邻的上、下层的淡水箱之间通过J形的效间淡水连接管连接，相邻的上层的浓水箱与下层蒸发器的布水装置的上方通过J形的效间浓水连接管连通；上层蒸发室产生的二次蒸汽通过位于蒸发管束后面两侧的效间蒸汽连接管进入相邻下层蒸发室的换热管内作为蒸发热源。本发明的优点是：既能提高海水浓缩率，同时无需效间泵，降低海水淡化能耗，保证蒸发温度较高的几效蒸发室进水为原海水，降低结垢风险。
权利要求书1页 说明书4页 附图2页
C N 1 0 4 3 7 0 3 1 5 A CN 104370315 A
权 利 要 求 书
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1.一种新型低温多效海水淡化蒸发器，至少包括两效蒸发器，每一效蒸发器包括蒸发室、布水装置、换热管、管板、淡水箱、浓水箱、效间浓水连接管、效间淡水连接管以及效间蒸汽连接管，其特征在于，各效蒸发器上下布置，蒸发室的顶端设有布液装置，最上层蒸发室的喷淋装置的进水端可以设置预热器或不设置预热器；在蒸发室内装有换热管，在换热管的左右两端设有管板，在管板的外侧设有淡水箱，在换热管的下面设有浓水箱；相邻的上、下层蒸发器的淡水箱之间通过J形的效间淡水连接管连接，相邻的上层蒸发器的浓水箱与下层相邻蒸发器的布水装置的上方通过J形的效间浓水连接管连接；上层蒸发室产生的二次蒸汽通过蒸发管束后面两侧的效间蒸汽连接管进入下层相邻蒸发室的换热管内作为蒸发热源。
2.根据权利要求1所述的新型低温多效海水淡化蒸发器，其特征在于，各效蒸发器多列并列设置，每层布置效数为1-4效，布置两层或更多；最上层各效的布水装置采用喷嘴或者喷淋板布水，其他各效的布水装置均采用喷淋板布水；最下层相邻各效蒸发器的淡水箱的底部之间通过底层效间淡水连接管相互连接；最下层相邻各效蒸发器的浓水箱的底部之间通过底层效间浓水连接管相互连接。
3.根据权利要求1所述的新型低温多效海水淡化蒸发器，其特征在于，每一列的各效蒸发器的蒸发温度从上至下逐渐降低。
4.根据权利要求1所述的新型低温多效海水淡化蒸发器，其特征在于，所述的效间浓水连接管和效间淡水连接管均布置在整体蒸发器的内部。
5.根据权利要求1所述的新型低温多效海水淡化蒸发器，其特征在于，浓缩海水以过热状态进入相邻下层的蒸发室内。
6.根据权利要求1所述的新型低温多效海水淡化蒸发器，其特征在于，在每一效蒸发器的换热管束两侧或端部设有捕沫器，捕沫器可以为丝网式捕沫器或折流板式捕沫器。
7.根据权利要求1所述的新型低温多效海水淡化蒸发器，其特征在于，具体工作流程包含以下步骤：
（1）海水通过冷凝器预热后进入上下布置的各效蒸发器的最上层的蒸发室，并在上层蒸发室内通过布水装置进行喷淋；
（2）蒸发室内经过蒸发作用的过热浓缩海水，依靠重力通过效间浓水连接管进入下层相邻蒸发室的布水空间，通过喷淋板喷淋到换热管表面；
（3）过热浓缩海水再次经过蒸发作用后，重复步骤（2）的过程，直至浓缩海水汇合至最底层最后一效的蒸发室的浓水箱并排出；
（4）各效产生的淡水依靠重力通过效间淡水连接管进入下层相邻蒸发室的淡水箱，最后汇合至最底层最后一效的蒸发室的淡水箱并排出。
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说 明 书
新型低温多效海水淡化蒸发器
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技术领域
[0001]
本发明涉及一种新型低温多效海水淡化蒸发器，用于海水淡化。
背景技术
海水淡化，又称海水脱盐，是分离海水中盐和水的技术和过程。蒸馏法即热法是最早采用的海水淡化技术，是海水淡化最主要的方法。蒸馏法海水淡化是将海水加热蒸发，再使蒸汽冷凝得到淡水的过程。[0003] 低温多效蒸馏（MED）是应用最广也是被认为最节能的海水淡化方法之一，其原理是让加热后的海水在多个串联的蒸发器中蒸发，前一个蒸发器蒸发出来的蒸汽作为下一蒸发器的热源，并冷凝成为淡水，这种蒸发和冷凝过程沿着一串蒸发器的各效一直重复，每效都产生了相当数量的蒸馏水。[0004] MED起步较晚，是20世纪80年代成熟的海水淡化技术，特点是可以在较低操作温度（不超过70℃）下将海水蒸馏，得到高品质淡水（TDS≤10ppm），由于操作温度低，蒸发装置只需使用标准不锈钢或敷有适当涂层的碳钢就可以完全地控制住MED设备腐蚀。从整套装置而言，MED装置所用的工艺泵，包括盐水泵、产品水泵和冷凝水泵等，大多是简单的卧式离心泵，这使得地面基础工作更加简单。因此，在设备中没有高压回路和高压泵，能够降低投资成本。从设备维护角度来看，MED装置全部控制操作只用很少的仪表和开关就可以完成，而且装置的高适应性可以完全满足低负荷时的运行要求，从而降低操作维护设备作用。基于以上几个因素，MED技术无论投资成本和运行成本都极具优势，被称为最节能的热法海水淡化技术。另外，MED以其易实现大型化的特点，现已经成为海水淡化工程的主要应用技术。
[0005] 目前，MED工艺主要有两种类型：
一种是源于中东的逆流工艺（工艺一），海水预热后由泵直接泵入后几效蒸发器，浓水再由效间增压泵送入前面几效，如此海水实现反复蒸发，由2-3个效间泵完成各效的供水，海水重复蒸发提高浓缩比。
[0006] 另一种是源于法国的平流工艺（工艺二），海水逐步预热后分别喷淋到各效，不设效间增压泵，每一效进水都为原海水，即海水只经过一次蒸发浓缩。省去了效间增压泵的能耗，但由于海水只经过一次蒸发，浓缩比较低。
[0002]
发明内容
本发明的目的在于提供一种新型低温多效海水淡化蒸发器，既能提高海水浓缩率，降低结垢险，同时无需效间泵，降低海水淡化能耗。[0008] 本发明的技术方案：一种新型低温多效海水淡化蒸发器，至少包括两效蒸发器，每一效蒸发器包括蒸发室、布水装置、换热管、管板、淡水箱、浓水箱、效间浓水连接管、效间淡水连接管以及效间蒸汽连接管，其特征在于，各效蒸发器上下布置，蒸发室的顶端设有布水装置，最上层蒸发室的布水装置的进水端可以设置预热器或不设置预热器；在蒸发室内装
[0007]
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有换热管，在换热管的左右两端设有管板，在管板的外侧设有淡水箱，在换热管的下面设有浓水箱；相邻的上、下层蒸发器的淡水箱之间通过J形的效间淡水连接管连接，相邻的上层的浓水箱与下层蒸发器的布水装置的上方通过J形的效间浓水连接管连接；上层蒸发室产生的二次蒸汽通过蒸发管束后面两侧的效间蒸汽连接管进入下层相邻蒸发室的换热管内作为蒸发热源。
[0009] 各效蒸发器多列并列设置，每层布置效数为1-4效，布置两层或更多；最上层各效的布水装置采用喷嘴或者喷淋板布水，其他各效的布水装置均采用喷淋板布水；最下层相邻各效蒸发器的淡水箱的底部之间通过底层效间淡水连接管相互连接；最下层相邻各效蒸发器的浓水箱的底部之间通过底层效间浓水连接管相互连接。[0010] 每一列的各效蒸发器的蒸发温度从上至下逐渐降低。
[0011] 所述的效间浓水连接管和效间淡水连接管均布置在整体蒸发器的内部。[0012] 浓缩海水以过热状态进入相邻下层的蒸发室内。
[0013] 在每一效蒸发器的换热管束两侧或端部设有捕沫器，捕沫器可以为丝网式捕沫器或折流板式捕沫器。
[0014] 所述的新型低温多效海水淡化蒸发器的具体工作流程包含以下步骤：
（1）海水通过冷凝器预热后进入上下布置的各效蒸发器的最上层的蒸发室，并在上层蒸发室内通过布水装置进行喷淋；
（2）蒸发室内经过蒸发作用的过热浓缩海水，依靠重力通过效间浓水连接管进入下层相邻蒸发室的布水空间，通过喷淋板喷淋到换热管表面；
（3）过热浓缩海水再次经过蒸发作用后，重复步骤（2）的过程，直至浓缩海水汇合至最底层最后一效的蒸发室的浓水箱并排出；
（4）各效产生的淡水依靠重力通过效间淡水连接管进入下层相邻蒸发室的淡水箱，最后汇合至最底层最后一效的蒸发室的淡水箱并排出。[0015] 与现有技术对比，本发明的优越性在于：
1、浓海水靠重力进入下层相邻蒸发室，省去效间增压泵，降低海水淡化能耗；2、保证蒸发温度较高的几效蒸发室进水为原海水，降低结垢风险；3、除最高层以外的其他各效蒸发室进水均为过热浓海水，节省进水预热能耗，并能够闪蒸产生少量二次蒸汽，提高蒸发效率；
4、海水得到重复蒸发浓缩，提高浓缩比；5、布置方式更为灵活，每层布置效数一般为1-4效，可以布置2-4层或更多；6、各效蒸发室连接管道均布置为内部管，减少管道散热，增加热能利用率，同时外观更为整洁；
7、效间浓水连接管和效间淡水连接管为J形管，通过水封作用保证相邻蒸发室的压力差。
附图说明
[0016] 图1为本发明涉及的一种新型低温多效海水淡化蒸发器的正面视图；
图2为图1的A-A剖视图。[0017] 附图标记为：1-蒸发室（a、b、c、d、e、f），2、11-布水装置，3-换热管，4-管板，5-淡
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水箱，6-浓水箱，7-捕沫器，8-效间浓水连接管，9-效间淡水连接管，10-效间蒸汽连接管。具体实施方式
[0018] 参见图1和图2，本发明一种新型低温多效海水淡化蒸发器，至少包括两效蒸发器，该实施例为图示的两列、三层，共六效蒸发器，即左边的一列从上至下的三效蒸发器a-c，右侧一列从上至下的三效蒸发器d-f。每一效蒸发器包括蒸发室1、布水装置2和11、换热管3、管板4、淡水箱5、浓水箱6、捕沫器7、效间浓水连接管8、效间淡水连接管9以及效间蒸汽连接管10。各效蒸发器上下布置，蒸发室1的顶端设有布水装置，最上层蒸发室1的布水装置的进水端可以设置预热器或不设置预热器（不属于本发明的部分，未图示）。在蒸发室1内装有换热管3，在换热管3的前后两端设有管板4，在管板4的外侧设有淡水箱5，在换热管3的下面设有浓水箱6；相邻的上、下层的淡水箱5之间通过J形的效间淡水连接管9连接，相邻的上层的浓水箱6与下层相邻蒸发器的布水装置的上方通过J形的效间浓水连接管8连通。第二层蒸发室1产生的二次蒸汽通过位于蒸发管束后面两侧的效间蒸汽连接管10连接到相邻下层蒸发室1作为蒸发热源。[0019] 各效蒸发器多列并列设置，每层布置效数为1-4效，布置两层或更多；最上层各效的布水装置采用喷嘴2（或者喷淋板11）布水，其他各效的布水装置均采用喷淋板11布水。最下层相邻各效蒸发器的淡水箱5的通过底部效间淡水连接管12相互连接；最下层相邻各效蒸发器的浓水箱6通过底部效间浓水连接管13相互连接。
[0020] 每一列的各效的蒸发室1的蒸发温度从上至下逐渐降低。
[0021] 所述的效间浓水连接管8和效间淡水连接管9均布置在整体蒸发器的外壳内部。底层效间淡水连接管12和底层效间浓水连接管13为外部管，底层不同列的一侧的蒸发室1产生的浓水和淡水依靠效间压差进入相邻的蒸发室1内（如图1中c进入f）。[0022] 浓缩海水以过热状态进入相邻下层的蒸发室1内。
[0023] 在每一效蒸发器的换热管束两侧或端部设有捕沫器7，捕沫器7可以为丝网式捕沫器或折流板式捕沫器。上层蒸发室产生的二次蒸汽经过捕沫器7去除夹带盐雾。[0024] 各效蒸发室1上下布置，上下布置的各效的蒸发室1内的温度从上向下依次降低，即示意图中所示的各项蒸发器的蒸发室温度由高到低次序为a-b-c-d-e-f。系统运行过程中通过MED系统中的真空泵控制各效蒸发室的压力，通过压力的不同，控制各效蒸发室对应的蒸发温度。
[0025] 上述的浓缩海水均以过热状态进入下层相邻蒸发室，通过闪蒸和吸热蒸发产生蒸汽。
[0026] 本发明的新型低温多效海水淡化蒸发器的具体工作方式包含以下步骤：
（1）海水通过预热器（系统设置有预热器）或冷凝器（系统未设置预热器）预热后采用平行布料方式，进入垂直布置的蒸发器最上层的各效蒸发室1（a、d），并在上层蒸发室内通过布水装置（喷嘴2或喷淋板11）进行布水；
（2）上层蒸发室1的料液经过蒸发作用产生的浓缩海水，依靠重力通过效间浓水连接管8以过热状态进入下层相邻蒸发室的布水空间（a→b、b→c，以及d→e、e→f），通过喷淋板11分布到下一层蒸发室内的换热管3的表面；直至到最下层的蒸发室1进行蒸发，最下层的蒸发室1蒸发后产生的浓缩海水，通过蒸发器底部的底层效间浓水连接管13，依
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靠效间压差以过热状态进入相邻（右侧）蒸发室1的浓水箱（c→f），并闪蒸产生少量二次蒸汽；最终所有浓缩海水汇集到蒸发器的最后一列的最下层的一个蒸发室（f）的浓水箱6，然后排出蒸发器。[0027] （3）上层蒸发室1产生的淡水，依靠重力通过效间淡水连接管9以过热状态进入相邻下层蒸发室1的淡水箱5内（a→b、b→c，以及d→e、e→f），并闪蒸产生少量二次蒸汽；直至到每一列的最下层蒸发室1的淡水箱5内，然后通过蒸发器底部的底层效间淡水连接管12，依靠效间压差以过热状态进入相邻（右侧的）蒸发室1的淡水箱5（c→f），并闪蒸产生少量二次蒸汽；最终所有淡水汇集到蒸发器的最后一列的最下层的一个蒸发室（f）的淡水箱5，然后排出蒸发器。[0028] （4）上层蒸发室1内产生的二次蒸汽通过效间蒸汽连接管道10进入下层相邻蒸发室的换热管3内，作为下层蒸发室的热源（每一效蒸发器换热管内的蒸汽，即本效热源，都会在换热管内冷凝为淡水进入淡水箱，换热管外部海水受热蒸发产生二次蒸汽），并在此效蒸发室1冷凝为淡水；最后一列各效的蒸发器的最下层蒸发室1（f）所产生的二次蒸汽进入MED系统中的冷凝器，与原海水换热冷凝为淡水，同时预热原海水作为各组蒸发器顶层蒸发室1的进水。各效蒸汽流向说明：蒸发室a热源由外部供应，并在a的换热管内冷凝为淡水进入淡水室；a产生的二次蒸汽通过效间蒸汽连接管道进入b的换热管内部，并在此冷凝为淡水；同理，b产生的二次蒸汽进入c换热管并冷凝，c产生的二次蒸汽进入d换热管并冷凝，d产生的二次蒸汽进入e换热管并冷凝，e产生的二次蒸汽进入f换热管并冷凝，f产生的二次蒸汽进入冷凝器并冷凝。
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