一种混合式蒸发冷凝海水淡化装置

1.本发明涉及海水淡化设备领域，更具体地说，涉及一种混合式蒸发冷凝海水淡化装置。


背景技术：

2.海水淡化即利用海水脱盐生产淡水，是实现水资源利用的开源增量技术，可以增加淡水总量，且不受时空和气候影响，可以保障沿海居民饮用水和高压锅炉补水等稳定供水，所用的海水淡化方法有海水冻结法、蒸馏法、反渗透法、以及碳酸铵离子交换法，应用反渗透膜法及蒸馏法是市场中的主流。
3.采用蒸馏法的海水淡化装置需要将高温盐水蒸汽通入冷凝设备进行冷凝，传统的蒸馏冷凝方式使用海水作为冷凝剂，高温盐水蒸汽与海水进行换热，热量被海水带离后没有进行二次利用，造成热量浪费。


技术实现要素：

4.1．要解决的技术问题针对现有技术中存在的问题，本发明的目的在于提供一种混合式蒸发冷凝海水淡化装置，可以实现多级海水与高温蒸汽的换热，提高热量利用效率和淡水蒸发生产速度。
5.为解决上述问题，本发明采用如下的技术方案。
6.一种混合式蒸发冷凝海水淡化装置，包括淡化箱；淡化箱内设有底座，底座上固定连接有等距分布多个蒸汽扩散槽，蒸汽扩散槽上开设有等距分布的扩散孔；蒸汽扩散槽上方设有多组竖直等距设置且同向倾斜设置的换热板，换热板贯穿有与其固定连接且呈矩阵状分布的多根竖直冷凝管；每组换热板上端面的顶端安装有补液器，位于最上端的补液器连通有海水进管，每组换热板上端面的底端安装有海水收集筒，位于上方的每组海水收集筒与相邻下方的每组补液器之间通过连通管连通，最下端的连通管连通有废液排出管；换热板下端面的底端固定连接有淡水收集筒，上下相邻的淡水收集筒之间通过竖直管连通，位于最下端的竖直管延伸至蒸汽扩散槽内，蒸汽扩散槽前端上部连通有蒸汽进管，蒸汽扩散槽的后端下部连通有淡水排出管。
7.作为本发明进一步的方案：海水收集筒延伸至淡化箱外侧并连通有排渣管，海水收集筒开设有朝向换热板上端面的弧形缺口腔，弧形缺口腔内侧设有排水腔，弧形缺口腔内壁开设有均匀分布且与排水腔连通的渗水孔；弧形缺口腔内嵌套有螺旋输送辊，螺旋输送辊延伸至淡化箱外侧并通过传动齿轮组连接有竖直传动轴，竖直传动轴上端通过联轴器连接有驱动电机。
8.作为本发明进一步的方案：换热板下方设有多根与换热板下端面平行设置的导流丝，导流丝上端固定连接有与换热板固定连接的安装条，导流丝下端延伸至淡水收集筒内并与其内壁固定连接。
9.作为本发明的补充，换热板为导热材料制成的薄板。
10.作为本发明的补充，蒸汽扩散槽为长条形方槽结构，蒸汽扩散槽内设有将其分割为上下两个腔体的隔离网板，蒸汽进管与隔离网板上方的腔体连通，淡水排出管与隔离网板下方的腔体连通。
11.作为本发明的补充，竖直冷凝管为下端开口的竖直筒，竖直冷凝管下端通过扩散孔与蒸汽扩散槽连通，竖直冷凝管下端开口处内侧固定连接有气液分离导向罩，气液分离导向罩包括呈锥形筒状结构的锥形导流罩，锥形导流罩延伸至隔离网板下方，锥形导流罩上贯穿有延伸至其上方的竖直导气管。
12.作为本发明的补充，换热板上固定连接有多组设置在竖直冷凝管外侧的导流板，导流板包括设置在竖直冷凝管外侧的弧形部以及连接弧形部的直条部，导流板靠近补液器一侧设有敞口部。
13.作为本发明的补充，海水收集筒和淡水收集筒均为设有缺口的圆筒状结构，补液器下端面开设有均匀分布的出液孔。
14.作为本发明的补充，海水收集筒下端连通有多组连通管。
15.有益效果：相比于现有技术，本发明的优点在于：（1）本发明通过设有多级倾斜同向设置的换热板以及多级依次连通的补液器和海水收集筒，将高温盐水蒸汽通入最下端的蒸汽扩散槽，通过蒸汽上行与补液器摊铺在换热板上的海水进行多级换热，实现多级的冷凝和蒸发，实现热量的逐级利用，提高热量利用效率，提高淡水生产速度。
16.（2）本发明通过设有呈矩阵分布且贯穿换热板的竖直冷凝管，利用对称设置在竖直冷凝管外侧且与换热板固定连接的导流板，使得摊铺在换热板上的海水与竖直冷凝管外壁充分接触，加速竖直冷凝管内高温盐水蒸汽的冷凝速度。
17.（3）本发明通过设有内部开设有渗水孔和排水腔的海水收集筒以及嵌套在海水收集筒内的螺旋输送辊，对每一级换热板析出的结晶盐进行筛选截留，并将截留的结晶盐通过螺旋输送辊输送到排渣管排出，便于后续蒸发结晶，同时避免堵塞海水收集筒、连通管和补液器。
18.（4）本发明通过设有设置在换热板下端面下方且延伸至淡水收集筒内的导流丝，在重力作用下使得聚集在换热板下端面的液珠滴落在倒流丝上，加速液珠的聚集和下落，提高蒸汽冷凝的速度。
附图说明
19.图1为本发明的立体结构示意图；图2为本发明中淡化箱的内部结构示意图；图3为本发明中多级换热板的装配结构示意图；图4为本发明中淡水收集筒的装配结构示意图；图5为本发明中补液器的装配结构示意图；图6为本发明中蒸汽扩散槽的装配结构示意图；图7为本发明中蒸汽扩散槽的内部结构示意图；图8为本发明中气液分离导向罩的立体结构示意图；图9为本发明中导流板的立体结构示意图；
图10为本发明中换热板的立体结构示意图；图11为本发明中淡水收集筒的立体结构示意图；图12为本发明中螺旋输送辊和海水收集筒的装配结构示意图；图13为本发明中海水收集筒的剖视结构示意图；图14为本发明中导流丝的装配结构示意图。
20.图中标号说明：1、淡化箱；2、底座；3、蒸汽扩散槽；301、扩散孔；302、隔离网板；4、蒸汽进管；5、竖直冷凝管；6、换热板；7、补液器；8、海水进管；9、海水收集筒；901、弧形缺口腔；9011、渗水孔；902、排水腔；10、连通管；11、淡水收集筒；12、竖直管；13、淡水排出管；14、废液排出管；15、导流板；1501、敞口部；1502、弧形部；1503、直条部；16、气液分离导向罩；1601、锥形导流罩；1602、竖直导气管；17、螺旋输送辊；18、传动齿轮组；19、竖直传动轴；20、驱动电机；21、排渣管；22、导流丝；23、安装条。
具体实施方式
21.下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述；显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例，基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
22.在本发明的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”、“内”、“外”、“顶/底端”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
23.在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“设置有”、“套设/接”、“连接”等，应做广义理解，例如“连接”，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
24.请参阅图1-11，在本发明的一个实施例中，包括淡化箱1；淡化箱1内设有底座2，底座2上固定连接有等距分布多个蒸汽扩散槽3，蒸汽扩散槽3上开设有等距分布的扩散孔301；蒸汽扩散槽3上方设有多组竖直等距设置且同向倾斜设置的换热板6，换热板6贯穿有与其固定连接且呈矩阵状分布的多根竖直冷凝管5；每组换热板6上端面的顶端安装有补液器7，位于最上端的补液器7连通有海水进管8，每组换热板6上端面的底端安装有海水收集筒9，位于上方的每组海水收集筒9与相邻下方的每组补液器7之间通过连通管10连通，最下端的连通管10连通有废液排出管14；换热板6下端面的底端固定连接有淡水收集筒11，上下相邻的淡水收集筒11之间通过竖直管12连通，位于最下端的竖直管12延伸至蒸汽扩散槽3内，蒸汽扩散槽3前端上部连通有蒸汽进管4，蒸汽扩散槽3的后端下部连通有淡水排出管13。
25.具体的，在海水淡化时，将高温盐水蒸汽通过蒸汽进管4注入到蒸汽扩散槽3内，蒸汽通过扩散孔301排出，一部分蒸汽进入到竖直冷凝管5内进行冷凝，冷凝后的淡水延伸至
竖直冷凝管5内壁流下进入到蒸汽扩散槽3内；一部分蒸汽上升移动到换热板6的下端面上进行冷凝，同时，将海水通过海水进管8注入到补液器7上，补液器7将海水均匀摊铺在最上端的换热板6上，上端换热板6上的海水通过海水收集筒9和连通管10再次注入到下一级换热板6上的补液器7上再次进行摊铺，重复上述过程，使得海水在每一集换热板6上进行摊铺，摊铺在换热板6上端面的海水与换热板6下端面的蒸汽进行换热，实现淡水在换热板6下端面进行冷凝同时换热板6上端面的海水进行蒸发，蒸发后的淡水又在上一级的换热板6下端面进行冷凝换热，重复上述过程，从下到上逐级换热冷凝和蒸发，实现逐级冷凝和蒸发，实现蒸汽热量的逐级利用，提高淡化速度和热量利用效率。
26.需要说明的是，在海水在换热板6上端面进行摊铺流动时，海水与竖直冷凝管5外壁进行接触，带离竖直冷凝管5表面的热量，加速竖直冷凝管中高温盐水蒸汽的冷凝速度。
27.在本实施例中，换热板6为导热材料制成的薄板。
28.具体的，提高换热效果，进而提高冷凝和蒸发效率。
29.请参阅图6-8，在本实施例中，蒸汽扩散槽3为长条形方槽结构，蒸汽扩散槽3内设有将其分割为上下两个腔体的隔离网板302，蒸汽进管4与隔离网板302上方的腔体连通，淡水排出管13与隔离网板302下方的腔体连通。
30.具体的，实现高温盐水蒸汽与淡水互不干扰的流动。
31.在本实施例中，竖直冷凝管5为下端开口的竖直筒，竖直冷凝管5下端通过扩散孔301与蒸汽扩散槽3连通，竖直冷凝管5下端开口处内侧固定连接有气液分离导向罩16，气液分离导向罩16包括呈锥形筒状结构的锥形导流罩1601，锥形导流罩1601延伸至隔离网板302下方，锥形导流罩1601上贯穿有延伸至其上方的竖直导气管1602。
32.具体的，通过锥形导流罩1601方便收集沿着竖直冷凝管5内壁流下的淡水并将其导向隔离网板302下方，通过竖直导气管1602将进入到竖直冷凝管5内的高温盐水蒸汽直接注入到气液分离导向罩16的上方，避免与下落的淡水发生干涉，提高冷凝下流速度。
33.请参阅图2、图3和图9，在本实施例中，换热板6上固定连接有多组设置在竖直冷凝管5外侧的导流板15，导流板15包括设置在竖直冷凝管5外侧的弧形部1502以及连接弧形部1502的直条部1503，导流板15靠近补液器7一侧设有敞口部1501。
34.具体的，使得从补液器7流出的海水与竖直冷凝管5外壁充分的接触，实现海水与竖直冷凝管5内的高温盐水蒸汽换热，加速竖直冷凝管5内的高温盐水蒸汽的冷凝速度。
35.请参阅图10和图11，在本实施例中，海水收集筒9和淡水收集筒11均为设有缺口的圆筒状结构，补液器7下端面开设有均匀分布的出液孔。
36.具体的，补液器7使得海水均匀的摊铺在换热板6上端面上，海水收集筒9和淡水收集筒11对沿着换热板6表面流动的海水和淡水进行收集。
37.请参阅图2、图12和图13，在本发明的另一个实施例中，海水收集筒9延伸至淡化箱1外侧并连通有排渣管21，海水收集筒9开设有朝向换热板6上端面的弧形缺口腔901，弧形缺口腔901内侧设有排水腔902，弧形缺口腔901内壁开设有均匀分布且与排水腔902连通的渗水孔9011；弧形缺口腔901内嵌套有螺旋输送辊17，螺旋输送辊17延伸至淡化箱1外侧并通过传动齿轮组18连接有竖直传动轴19，竖直传动轴19上端通过联轴器连接有驱动电机20。
38.具体的，启动驱动电机20，驱动电机20通过竖直传动轴19和传动齿轮组18带动每
组海水收集筒9内的螺旋输送辊17转动，海水收集筒9对摊铺蒸发后的海水中结晶盐进行截留并通过螺旋输送辊17输送到排渣管21排出，实现结晶盐与海水的分离，便于后续进行蒸发结晶，同时避免堵塞海水收集筒9以及下一级的连通管10和补液器7；使得最终通过废液排出管14排出的海水中的含盐量降低，使得该经过蒸发后的海水作为高温盐水蒸汽的原料，减少高温盐水蒸汽加热锅炉内沉淀的结晶盐，便于清理和维护锅炉。
39.在本实施例中，连通管10与海水收集筒9的连通位置位于海水收集筒9的中部位置。
40.具体的，使得进入海水收集筒9内的结晶盐和海水更好分离，减少因为螺旋输送辊17推动的原因进入到排渣管21的海水的量。
41.在本实施例中，海水收集筒9下端连通有多组连通管10。
42.具体的，提高海水下渗速度，加速海水与结晶盐的分离速度。
43.请参阅图14，在本发明的又一个实施例中，换热板6下方设有多根与换热板6下端面平行设置的导流丝22，导流丝22上端固定连接有与换热板6固定连接的安装条23，导流丝22下端延伸至淡水收集筒11内并与其内壁固定连接。
44.具体的，高温盐水蒸汽在换热板6的下端面冷凝成液珠后在重力作用下向下滑动聚集然后与导流丝22接触，由于导流丝22与液珠接触面积较小，液珠在导流丝22上聚集下落的速度较快，液珠通过导流丝22进入到淡水收集筒11，提高淡水收集速度；使得聚集在换热板6下端面的液珠更快聚集下落，使得后续的蒸汽更容易与换热板6下端面进行接触，提高换热效率，加速液珠的形成。
45.在本实施例中，导流丝22与换热板6下端面的垂直距离小于0.5毫米。
46.以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式；但本发明的保护范围并不局限于此。任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其改进构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围内。

技术特征：
1.一种混合式蒸发冷凝海水淡化装置，其特征在于，包括淡化箱（1）；所述淡化箱（1）内设有底座（2），底座（2）上固定连接有等距分布多个蒸汽扩散槽（3），蒸汽扩散槽（3）上开设有等距分布的扩散孔（301）；所述蒸汽扩散槽（3）上方设有多组竖直等距设置且同向倾斜设置的换热板（6），换热板（6）贯穿有与其固定连接且呈矩阵状分布的多根竖直冷凝管（5）；每组所述换热板（6）上端面的顶端安装有补液器（7），位于最上端的补液器（7）连通有海水进管（8），每组换热板（6）上端面的底端安装有海水收集筒（9），位于上方的每组海水收集筒（9）与相邻下方的每组补液器（7）之间通过连通管（10）连通，最下端的所述连通管（10）连通有废液排出管（14）；所述换热板（6）下端面的底端固定连接有淡水收集筒（11），上下相邻的淡水收集筒（11）之间通过竖直管（12）连通，位于最下端的所述竖直管（12）延伸至蒸汽扩散槽（3）内，蒸汽扩散槽（3）前端上部连通有蒸汽进管（4），蒸汽扩散槽（3）的后端下部连通有淡水排出管（13）。2.根据权利要求1所述的一种混合式蒸发冷凝海水淡化装置，其特征在于，所述海水收集筒（9）延伸至淡化箱（1）外侧并连通有排渣管（21），海水收集筒（9）开设有朝向换热板（6）上端面的弧形缺口腔（901），弧形缺口腔（901）内侧设有排水腔（902），弧形缺口腔（901）内壁开设有均匀分布且与排水腔（902）连通的渗水孔（9011）；所述弧形缺口腔（901）内嵌套有螺旋输送辊（17），螺旋输送辊（17）延伸至淡化箱（1）外侧并通过传动齿轮组（18）连接有竖直传动轴（19），竖直传动轴（19）上端通过联轴器连接有驱动电机（20）。3.根据权利要求2所述的一种混合式蒸发冷凝海水淡化装置，其特征在于，所述换热板（6）下方设有多根与换热板（6）下端面平行设置的导流丝（22），导流丝（22）上端固定连接有与换热板（6）固定连接的安装条（23），导流丝（22）下端延伸至淡水收集筒（11）内并与其内壁固定连接。4.根据权利要求1所述的一种混合式蒸发冷凝海水淡化装置，其特征在于，所述换热板（6）为导热材料制成的薄板。5.根据权利要求1所述的一种混合式蒸发冷凝海水淡化装置，其特征在于，所述蒸汽扩散槽（3）为长条形方槽结构，蒸汽扩散槽（3）内设有将其分割为上下两个腔体的隔离网板（302），蒸汽进管（4）与隔离网板（302）上方的腔体连通，淡水排出管（13）与隔离网板（302）下方的腔体连通。6.根据权利要求5所述的一种混合式蒸发冷凝海水淡化装置，其特征在于，所述竖直冷凝管（5）为下端开口的竖直筒，竖直冷凝管（5）下端通过扩散孔（301）与蒸汽扩散槽（3）连通，竖直冷凝管（5）下端开口处内侧固定连接有气液分离导向罩（16），气液分离导向罩（16）包括呈锥形筒状结构的锥形导流罩（1601），锥形导流罩（1601）延伸至隔离网板（302）下方，锥形导流罩（1601）上贯穿有延伸至其上方的竖直导气管（1602）。7.根据权利要求1所述的一种混合式蒸发冷凝海水淡化装置，其特征在于，所述换热板（6）上固定连接有多组设置在竖直冷凝管（5）外侧的导流板（15），导流板（15）包括设置在竖直冷凝管（5）外侧的弧形部（1502）以及连接弧形部（1502）的直条部（1503），导流板（15）靠近补液器（7）一侧设有敞口部（1501）。8.根据权利要求1所述的一种混合式蒸发冷凝海水淡化装置，其特征在于，所述海水收集筒（9）和淡水收集筒（11）均为设有缺口的圆筒状结构，补液器（7）下端面开设有均匀分布的出液孔。
9.根据权利要求2所述的一种混合式蒸发冷凝海水淡化装置，其特征在于，所述海水收集筒（9）下端连通有多组连通管（10）。

技术总结
本发明涉及海水淡化设备领域，并具体公开了一种混合式蒸发冷凝海水淡化装置，包括安装在淡化箱底部的蒸汽扩散槽，蒸汽扩散槽上方设有多组竖直等距设置且同向倾斜设置的换热板，换热板贯穿有与其固定连接且呈矩阵状分布的多根竖直冷凝管；通过设有多级倾斜同向设置的换热板以及多级依次连通的补液器和海水收集筒，将高温盐水蒸汽通入最下端的蒸汽扩散槽，使得蒸汽上行与补液器摊铺在换热板上的海水进行多级换热，实现多级的冷凝和蒸发，进而实现热量的逐级利用，提高热量利用效率，提高淡水生产速度。水生产速度。水生产速度。


技术研发人员：高蓬辉 陈科拯 焉富春
受保护的技术使用者：中国矿业大学
技术研发日：2023.07.17
技术公布日：2023/9/23