[发明专利]具有自回热功能的多效竖管螺旋亲水透气蒸馏装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种具有自回热功能的多效竖管螺旋亲水透气蒸馏装置，具体地说是一种利用自回热和多效回收蒸汽凝结潜热来提高蒸馏装置热能利用效率及可以通过增加效数和蒸发、冷凝面积来提高淡水量需求，以降低单位体积淡化水成本的装置，属于水处理技术领域。

背景技术

目前，全世界约有5亿人喝不上清洁安全的饮用水，而随着世界上接近水资源开发极限的地区的不断增加和极端天气的日益增多，到2025年，这个数字将会增加5倍以上，达到28亿人。淡水资源短缺和水环境蜕变将会成为影响世界可持续发展的重要障碍，有学者提出，现在争油，将来争水。解决淡水资源短缺问题，最重要的途径之一是寻求利用太阳能或工业余热等来对海水或苦咸水进行淡化。对海水或苦咸水淡化的方法很多，但常规的方法比如反渗透法、蒸馏法、多级闪蒸法和渗析法等需要消耗大量的化石能源，利用成本高，且效率低。而且世界上还有许多缺水地区的淡水需求比较分散，如内陆苦咸水地区、沿海渔村和岛礁等，而在这些地区采用传统海水或苦咸水淡化系统显然是不现实的。因此，开发中小型的、维护操作简便的太阳能或工业余热驱动的高效紧凑式海水或苦咸水淡化装置一直是这一领域的研究热点。

发明内容

为了克服现有海水、苦咸水淡化装置能量利用率低、原水热惰性大、能耗高及难于小规模应用的缺陷，本发明提供了一种具有自回热功能的多效竖管螺旋亲水透气蒸馏装置，能够在边远地区或海岛上使用，并可以和太阳能或工业余热相结合，其能量利用率高且能耗低。

一种具有自回热功能的多效竖管螺旋亲水透气蒸馏装置，该蒸馏装置包括三根冷凝竖管、盖板、进料原水罐、水泵、进水管、螺旋盘管、加热器、亲水多孔透气膜、进/排水阀、喷射器、内挡水板、外挡水板、原水排出管、淡水排出管、拱形端盖和圆形挡水棱；

安装关系：三根冷凝竖管之间依次嵌套安装，相邻冷凝竖管之间形成圆柱形空腔，三根冷凝竖管的底端开口由盖板封闭，顶端开口分别设置有拱形端盖，外层冷凝竖管的外表面设置有螺旋盘管，螺旋盘管的一端为进料原水进口，另一端与进料原水罐连通，中间层和内层冷凝竖管的外表面设置有螺旋状的亲水多孔透气膜，未附着亲水多孔透气膜的冷凝竖管外表面形成螺旋水槽，中间层和内层的拱形端盖上设置有圆形挡水棱，内层冷凝竖管作为加热水箱，其内侧的盖板上设置有加热器和进/排水阀；

进料原水罐引出两根进水管分别至中间层和内层圆形挡水棱上方，还引出两根排水管分别至中间层和内层冷凝竖管的螺旋水槽内，排水管上设置有水泵，排水管出口设置有喷射器，内挡水板和外挡水板均设置在盖板上，内挡水板位于中间层和内层冷凝竖管之间的腔体内，外挡水板位于中间层和外层冷凝竖管之间的腔体内，内挡水板和内层冷凝竖管之间、外挡水板和中间层冷凝竖管之间的腔体均通过原水排出管穿过盖板与浓原水罐连通，内挡水板和中间层冷凝竖管之间、外挡水板和外层冷凝竖管之间的腔体均通过淡水排出管穿过盖板分别与淡水罐连通。

所述蒸馏装置还包括螺旋导水棱，中间层和内层的拱形端盖上均设置有螺旋导水棱，螺旋导水棱位于圆形挡水棱内侧。

所述内层和外层冷凝竖管外表面在亲水多孔透气膜对应位置加工有蜂窝状凹坑。

所述三根冷凝竖管为圆形或椭圆形。

所述喷射器为鸭嘴形喷射器。

所述加热器和进/排水阀由太阳能集热器的进、出水管代替。

所述加热器和进/排水阀由电加热器代替。

有益效果：

（1）本发明设置多层冷凝竖管即多次利用蒸汽凝结潜热，提高了装置的能量利用效率和产水量；利用在冷凝竖管外表面粘贴螺旋状亲水多孔透气膜（比如泡沫铝），即将原水储藏在冷凝竖管壁面的亲水多孔透气膜中，并通过螺旋水槽内的原水会在毛细作用下对亲水多孔透气膜中的原水进行补水，实现了蒸馏装置中竖直壁面储水的功能，热惰性小，装置启动时间短，同时增大了原水的受热面积，避免竖直壁面上水膜因重力无法实现均匀分布的难题；对进料原水进行了回热，强化了外层冷凝竖管的冷凝效果，提高了装置热能利用率，增大了相同输入热能的单位产水量；总之，本发明解决了现有海水或苦咸水淡化系统由于不能够对冷凝时所释放的凝结潜热进行多次回收而导致的能耗大和成本高的问题。

（2）本发明在拱形端盖还设置有螺旋导水棱，进料原水在螺旋导水棱和圆形挡水棱共同作用下形成渐扩螺旋水流，并在圆形挡水棱作用下于拱形端盖上形成均匀流动的水膜，均匀渗入到亲水多孔透气膜中进行蒸发，吸热均匀，且相比只采用圆形挡水棱，节省材料并使得进料原水分布更均匀。