[发明专利]利用异质沉降结晶成核方式的冷冻海水淡化装置系统

说明书

本发明专利涉及冷冻海水淡化领域，尤其涉及一种利用微粒沉降方式的冰晶成核冷冻海水淡化装置系统。包括制冷机构、微粒储存器、海水冷冻结晶冰水分离装置、废海水微粒分离器和淡水微粒分离器，海水冷冻结晶冰水分离装置包括两个制冷剂流动换热壳、冰晶传送带和冰晶刮刀，制冷剂流动换热壳的内部设有凹槽，两制冷剂流动换热壳沿其轴线方向对称设置，冰晶传送带位于两制冷剂流动换热壳之间，且沿制冷剂流动换热壳的轴向设置，制冷剂流动换热壳内设有沿换热壳的轴线方向设置的冰晶刮刀，两制冷剂流动换热壳内的冰晶刮刀的转动方向相反。不仅能够有效抑制冰晶生长过程中“盐胞”的形成，而且进一步促进海水中冰晶的生长，实现海水冷冻结晶脱盐。

技术领域

本发明专利涉及冷冻海水淡化领域，尤其涉及一种利用微粒沉降方式的冰晶成核冷冻海水淡化装置系统。

背景技术

淡水资源短缺使得海水冷冻淡化成为制备淡水的重要途径。冰是单矿岩，不能和其他物质共处，所以水在结晶过程中，会自动排除杂质，以保持其纯净，冷冻法海水淡化正是利用这一原理。冰晶经过洗涤、分离、融化后即得到淡水。冻结海水时，盐分被排除在冰晶以外，冰晶形成时间越长，盐分就越少，这是由于海水冻结的过程中会使一些盐分以盐胞的方式夹杂在冰晶之间，冰层中的“盐胞”是海水冷冻法的成冰盐度较高的直接原因。因此，如何抑制冰晶生长过程中“盐胞”的形成，是实现海水冷冻结晶脱盐的一项关键问题。

成核是指气相(或液相)介质中的某些组分一定机制作用下转变为固相(或液相)的过程，实现介质从气相(或液相)向固相(或液相)的质量迁移。同质成核(或自身成核)的发生是由于过饱和体系中分子团吸附气体分子而使得自身尺度超过临界成核尺度；异质成核是由外部因素诱导形成，在体系的某些区域择优、不均匀地形成晶核。异质形核一般是发生在容器、管道等表面或者悬浮杂质的表面。在溶液实际结晶过程中，多数异质成核发生时，过冷度明显比同质成核预测值小。溶液接触的冷壁面或微小粒子等，在一定程度上为冰晶成核提供了必需的晶核表面，起到催化成核的作用。成核发生过程，晶核体积与面积的比值将增加，晶核固相与液相界面将部分被晶核与异质界面代替。

发明内容

本发明的目的在于解决现有技术中存在海水冷冻法成冰盐度较高的问题，提出了一种利用异质沉降结晶成核方式的冷冻海水淡化装置系统，不仅能够有效抑制冰晶生长过程中“盐胞”的形成，而且进一步促进海水中冰晶的生长，实现海水冷冻结晶脱盐。

本发明的技术方案是：一种利用异质沉降结晶成核方式的冷冻海水淡化装置系统，包括制冷机构，制冷机构包括节流阀、辅助冷凝器、主冷凝器和压缩机，压缩机、主冷凝器、辅助冷凝器和节流阀依次连接，节流阀与海水冷冻结晶冰水分离装置连通，其中，还包括微粒储存器、海水冷冻结晶冰水分离装置、废海水微粒分离器和淡水微粒分离器；

所述海水冷冻结晶冰水分离装置包括两个制冷剂流动换热壳、冰晶传送带和冰晶刮刀，制冷剂流动换热壳的内部设有凹槽，两制冷剂流动换热壳沿其轴线方向对称设置，冰晶传送带位于两制冷剂流动换热壳之间，且沿制冷剂流动换热壳的轴向设置，制冷剂流动换热壳内设有沿换热壳的轴线方向设置的冰晶刮刀，冰晶刮刀固定在冰晶刮刀旋转轴上，冰晶刮刀旋转轴的两端分别设置在制冷剂流动换热壳上，两制冷剂流动换热壳内的冰晶刮刀的转动方向相反，均向冰晶传送带方向转动；

所述制冷剂流动换热壳的外侧边顶部设有数个沿轴向间隔设置的微粒添加口，制冷剂流动换热壳上还设有海水入口、冰晶排出口、制冷剂排出口、废海水排出口Ⅱ和制冷剂入口，制冷剂入口与节流阀的出口连通；

废海水排出口Ⅱ与废海水微粒分离器的入口连通，废海水微粒分离器上设有废海水排出口Ⅰ和颗粒出口，颗粒出口与微粒储存器的入口连通；

冰晶排出口与主冷凝器的冰晶入口连通，主冷凝器的液体出口与淡水微粒分离器的入口连通，淡水微粒分离器上设有淡水排出口和颗粒出口，淡水微粒分离器的颗粒出口与微粒储存器的入口连通；

所述微粒储存器的出口与海水冷冻结晶冰水分离装置的微粒添加口连通；