一种多效旋转刮膜式蒸馏淡化装置的制作方法

本发明属于海水淡化及水处理技术领域，特别是一种多效旋转刮膜式蒸馏淡化装置。

背景技术：

工艺节能和抗污垢是目前蒸馏海水淡化技术的重要发展方向。为实现工艺节能，大型蒸馏海水淡化厂普遍采用多效蒸馏工艺，即传热面两侧发生相变传热，加热蒸汽在冷凝成为淡水的同时，海水受热蒸发生成二次蒸汽，二次蒸汽在压差作用下进入下一效蒸发器，重复上述蒸发冷凝过程，由此可提高加热蒸汽的热能利用率，提高蒸馏淡化装置的造水比。为实现多效蒸馏工艺的稳定运行，装置还必须克服海水在蒸发过程中传热面的结垢问题，及时去除海水蒸发所析出的钙、镁等结晶成分，避免因垢层在传热面沉积而造成传热效率不断衰减。基于上述原因，亟待发明一种具有在线除垢能力的多效蒸馏淡化装置，在降低蒸馏淡化工艺能耗的同时，保证蒸馏淡化装置可靠稳定运行，对于促进蒸馏海水淡化、污水零排放等相关技术的发展具有重要意义。

技术实现要素：

本发明的目的是针对现有技术的不足，而提出一种多效旋转刮膜式蒸馏淡化装置。

本发明解决其技术问题是采取以下技术方案实现的：

一种多效旋转刮膜式蒸馏淡化装置，包括装置外壳，在装置外壳内串接安装有多个结构相同的蒸发器单元，每个蒸发器单元的单元壳体与装置外壳固定安装，在装置外壳的外部一侧固装有电机，在电机轴的右侧端头固装有小齿轮，小齿轮与上部的大齿轮啮合安装，在大齿轮的中部穿装有长轴，长轴通过安装在装置外壳内侧壁上的定位轴承后穿入装置外壳向左延伸，在装置外壳内部对应长轴左侧端部的位置固装有长轴支架，在长轴支架上固装端头轴承，长轴左侧端头固定在端头轴承内套上，在所述长轴上从左至右依次设置多个小皮带转轮，每个小皮带转轮均通过皮带与对应蒸发器单元的大皮带轮连接，在每个大皮带轮中部安装皮带轮轴，皮带轮轴经单元壳体右侧中部的右密封轴承穿入单元壳体，带动蒸发器单元内部机构旋转，在各蒸发器单元的左侧单元壳体中部安装有左密封轴承，在左密封轴承内固定穿装有两端封闭的空心固定轴，在空心固定轴的左侧端面上分别密封固装有蒸汽入口接管、抽不凝气管及淡水收集管，在各蒸发器单元的左侧单元壳体下部分别密封穿装有浓水回收总管及给料液总管，在各蒸发器单元的右侧单元壳体内安装有汽液分离器，在汽液分离器上安装有穿出单元壳体侧壁的蒸汽出口接管，所述各蒸发器单元的抽不凝气管汇总后穿出装置外壳与抽真空泵连接，将各蒸发器单元内的不凝气排向大气，所述各蒸发器单元的淡水收集管汇总后穿出装置外壳经淡水泵将淡水输送至淡水罐内，所述蒸汽入口接管用以为各蒸发器单元提供形成冷凝水的蒸汽，最左端的蒸发器单元的蒸汽出口接管与相邻右侧蒸发器单元的蒸汽入口接管管道连接，依次类推，最右侧的蒸发器单元的蒸汽出口接管通过管道与外部的压缩机连接，蒸汽经压缩机升温升压后再由管道返回到最左侧蒸发器单元的蒸汽入口接管，各蒸发器单元的所述浓水回收总管汇总后穿出装置外壳与浓水泵管道连接，浓水泵经带有阀门的管道与给料液罐连接，给料液罐一方面经管道与原料水泵连接，接收原料海水，另一方面给料液罐通过管道经给料水泵将料液输送到各蒸发器单元的给料液总管，为各蒸发器单元提供产生蒸汽的原料水；

所述蒸发器单元的内部结构为，皮带轮轴穿入单元壳体后，其左侧端头与蒸发器单元内的空心圆盘右侧面同轴固接，空心圆盘左侧面同轴固接有向左延伸的空心套筒，空心套筒的左端与所述左密封轴承的内套定位安装，在空心圆盘的外部边沿通过顶丝同轴安装带有中心孔的浓水回收罩，皮带轮轴带动空心圆盘、浓水回收罩及空心套筒同轴转动；

所述固定穿装在左密封轴承内的空心固定轴与单元壳体保持相对固定，空心固定轴与空心套筒内壁之间同轴安装有保证两者之间相对转动的滑动轴承，空心固定轴右端插入至空心圆盘腔体中，在空心固定轴位于空心圆盘中央处上下两侧开设有蒸汽出口，所述固装在空心固定轴左侧端面上的抽不凝气管及淡水收集管穿入空心固定轴后再分别经上下两侧蒸汽出口延伸至空心圆盘腔体的上下边缘，由蒸汽入口接管输入的蒸汽经空心固定轴后由上下两侧蒸汽出口排入空心圆盘内腔；

在所述单元壳体的内部下侧壁上安装有凹字形给排水支架，给排水支架两端沿浓水回收罩盘面两侧延伸并折弯进入浓水回收罩中心孔后沿空心圆盘盘面两侧继续延伸至空心圆盘外缘处，在给排水支架对应空心圆盘盘面的位置上安装有刮刷，所述由单元壳体下部穿装进入的给料液总管进入单元壳体后沿给排水支架两端分为两路给料液支管，两路给料液支管穿入浓水回收罩中心孔后与所述刮刷平行安装，并在对应刮刷位置的给料液支管上匀距间隔开有多个朝向空心圆盘盘面的输液孔，所述由单元壳体下部穿装进入的浓水回收总管进入单元壳体后沿给排水支架两端分为两路浓水回收支管，两路浓水回收支管穿入浓水回收罩中心孔后与所述给料液支管平行安装，并将浓水回收支管开口端头延伸至浓水回收罩边缘。

而且，所述浓水回收罩包括左罩盘及右罩盘，左、右罩盘通过沿边缘处穿装的多个螺栓固定连接，同时，在左、右罩盘的结合边缘端面加有密封圈。

而且，所述刮刷材质为硅胶，刮刷与空心圆盘蒸发面间留有间隙，间隙距离保持为50-100μm之间。

而且，所述单元壳体内部通过抽真空保持负压状态。

而且，所述各蒸发器单元的海水蒸发温度由左至右依次递减2℃，构成效间温差。

本发明的优点和积极效果是：

1、本发明采用旋转刮膜式蒸发器，利用刮刷与转盘的微小间隙将海水形成薄液膜，降低了蒸发侧传热热阻，提高了蒸发效率，同时利用刮刷可及时清除海水蒸发所形成的污垢，保证装置高效稳定运行。

2、本发明采用多效蒸馏工艺将各效旋转刮膜式蒸发器串联运行，海水蒸发所生成的二次蒸汽可作为下一效蒸发器的加热热源，从而实现蒸汽热能的重复利用，提高了装置运行的经济性。

3、本发明采用一台电机通过长轴为各效蒸发器提供旋转动力源，该传动系统在简化设备配置的同时使各效蒸发器的转盘转速保持一致，保证了各效刮膜蒸发时成膜的稳定性。

4、本发明中各效蒸发器均在负压低温下运行，首效最高蒸发温度控制在50℃以内，效间温差保持在2℃以内，该工艺参数可最大程度降低海水中结垢成分析出，同时有利于减少压缩机运行能耗。

附图说明

图1是本发明装置的整体结构示意图；

图2是本发明装置中每一效蒸发器单元的结构示意图。

具体实施方式

以下结合附图对本发明实施做进一步详述，以下实施例只是描述性的，不是限定性的，不能以此限定本发明的保护范围。

一种多效旋转刮膜式蒸馏淡化装置，如图1所示，包括装置外壳1，在装置外壳内串接安装有多个结构相同的蒸发器单元，每个蒸发器单元的单元壳体2与装置外壳固定安装，在装置外壳的外部一侧固装有电机15，在电机轴13的右侧端头固装有小齿轮14，小齿轮与上部的大齿轮10啮合安装，在大齿轮的中部穿装有长轴11，长轴通过安装在装置外壳内侧壁上的定位轴承12后穿入装置外壳向左延伸，在装置外壳内部对应长轴左侧端部的位置固装有长轴支架18，在长轴支架上固装端头轴承19，长轴左侧端头固定在端头轴承内套上，在所述长轴上从左至右依次设置多个小皮带转轮16，每个小皮带转轮均通过皮带6与对应所述蒸发器单元的大皮带轮5连接，在每个蒸发器单元的大皮带轮中部安装皮带轮轴4，皮带轮轴经单元壳体右侧中部的右密封轴承7穿入单元壳体，带动蒸发器单元内部机构旋转，在各蒸发器单元的左侧单元壳体中部安装有左密封轴承8，在左密封轴承内固定穿装有两端封闭的空心固定轴32，在空心固定轴的左侧端面上分别密封固装有蒸汽入口接管30、抽不凝气管31及淡水收集管29，在各蒸发器单元的左侧单元壳体下部分别密封穿装有浓水回收总管27及给料液总管28，在各蒸发器单元的右侧单元壳体内安装有汽液分离器9，在汽液分离器上安装有穿出单元壳体侧壁的蒸汽出口接管3，所述各蒸发器单元的抽不凝气管在装置外壳内管道汇总后穿出装置外壳与抽真空泵26连接，将各蒸发器单元内的不凝气排向大气，所述各蒸发器单元的淡水收集管在装置外壳内管道汇总后穿出装置外壳经淡水泵24将淡水输送至淡水罐25内，所述蒸汽入口接管用以为各蒸发器单元提供形成冷凝水的二次蒸汽，最左端的蒸发器单元的蒸汽出口接管与相邻右侧蒸发器单元的蒸汽入口接管管道连接，依次类推，最右侧的蒸汽出口接管通过管道与装置外壳外部的压缩机17连接，蒸汽经压缩机升温升压后再由管道返回到最左侧蒸发器单元的蒸汽入口接管，各蒸发器单元的所述浓水回收总管在装置外壳内管道汇总后穿出装置外壳与浓水泵21管道连接，浓水泵经带有阀门的管道与给料液罐22连接，给料液罐一方面经管道与原料水泵23连接，接收原料海水，另一方面给料液罐通过管道经给料水泵20将料液输送到各蒸发器单元的给料液总管，为各蒸发器单元提供产生一次蒸汽的原料水；

如图2所示，所述蒸发器单元的内部结构为，所述皮带轮轴穿入单元壳体后，其左侧端头与蒸发器单元内的空心圆盘42右侧面同轴固接，空心圆盘左侧面同轴固接有向左延伸的空心套筒40，空心套筒的左端与所述左密封轴承的内套定位安装，在空心圆盘的外部边沿通过顶丝37同轴安装带有中心孔的浓水回收罩33，皮带轮轴带动空心圆盘、浓水回收罩及空心套筒同轴转动；

所述固定穿装在左密封轴承内的空心固定轴与单元壳体保持相对固定，空心固定轴与空心套筒内壁之间同轴安装有保证两者之间相对转动的滑动轴承41，空心固定轴右端插入至空心圆盘腔体中，在空心固定轴位于空心圆盘中央处上下两侧开设有蒸汽出口34，所述固装在空心固定轴左侧端面上的抽不凝气管及淡水收集管穿入空心固定轴后再分别经上下两侧蒸汽出口延伸至空心圆盘腔体的上下边缘，由蒸汽入口接管输入的二次蒸汽经空心固定轴后由上下两侧蒸汽出口排入空心圆盘内腔，在空心圆盘侧壁上经过换热后形成冷凝水，冷凝水由淡水收集管排出，不凝气由不凝气管排出；

在所述单元壳体的内部下侧壁上安装有凹字形给排水支架，给排水支架两端39沿浓水回收罩盘面两侧延伸并折弯进入浓水回收罩中心孔后沿空心圆盘盘面两侧继续延伸至空心圆盘外缘处，在给排水支架对应空心圆盘盘面的位置上安装有刮刷38，所述由单元壳体下部穿装进入的给料液总管进入单元壳体后沿给排水支架两端分为两路给料液支管35，两路给料液支管穿入浓水回收罩中心孔后与所述刮刷平行安装，并在对应刮刷位置的给料液支管上匀距间隔开有多个朝向空心圆盘盘面的输液孔，所述由单元壳体下部穿装进入的浓水回收总管进入单元壳体后沿给排水支架两端分为两路浓水回收支管36，两路浓水回收支管穿入浓水回收罩中心孔后与所述给料液支管平行安装，并将浓水回收支管开口端头延伸至浓水回收罩边缘。

在本发明的具体实施中，所述浓水回收罩包括左罩盘及右罩盘，左、右罩盘通过沿边缘处穿装的多个螺栓43固定连接，同时，在左、右罩盘的结合边缘端面加有密封圈，所述左罩盘从中心孔处预插装空心圆盘、空心套筒、滑动轴承、空心固定轴、给排水支架，所述右罩盘从中心孔处预插装皮带轮轴1和给排水支架，再将左、右罩盘扣合后通过螺栓压紧密封圈紧固连接，从浓水回收罩外缘处通过顶丝与空心圆盘压紧固定，使浓水回收罩与空心圆盘保持同轴转动。

在本发明的具体实施中，所述刮刷材质为硅胶，结构为l形状，刮刷与空心圆盘蒸发面间留有间隙，间隙距离保持为50-100μm之间。

在本发明的具体实施中，空心圆盘及浓水回收罩均采用壁厚为1mm的钛板制作而成，所述空心固定轴采用壁厚为2mm的钛管制作而成。

在本发明的具体实施中，所述电机额定转速为1000r/min，小皮带轮与大皮带轮及小齿轮与大齿轮的减速比均为2：1。

在本发明的具体实施中，装置外壳与单元壳体均采用壁厚为4mm钛板制作，单元壳体内部通过抽真空保持负压状态。

作为本发明中的一个具体实例，所述各蒸发器单元的海水蒸发温度由左至右依次递减2℃，最左端的首效蒸发器单元的海水蒸发温度设定为50℃，最右端末端的蒸发器单元所产生的蒸汽温度为44℃，压缩机蒸汽进出口温差为6℃。

工作原理

海水经给料液总管、给料液支管输送至空心圆盘两侧外表面，在刮刷与空心圆盘的微小间隙内形成薄液膜，薄液膜在空心圆盘外表面受热蒸发生成蒸汽，蒸汽经浓水回收罩中心孔进入蒸发器单元的单元壳体内，在效间压差的作用下经汽液分离器后通过蒸汽出口接管流入至下一效蒸发器单元，未蒸发的浓水在离心力作用下溅射至外部的浓水回收罩内，浓水再经浓水回收支管、浓水回收总管至旋转刮膜式蒸发器外部。加热蒸汽经蒸汽入口接管进入空心固定轴，再经空心固定轴上、下两侧蒸汽出口进入空心圆盘内腔体，加热蒸汽在空心圆盘内表面冷凝成为淡水，淡水在离心力作用下汇聚于空心圆盘内边缘处，经淡水收集管吸收排出至旋转刮膜式蒸发器外部。空心圆盘内腔体中的不凝气体经抽不凝气管排出至旋转刮膜式蒸发器外部，由此完成一效旋转刮膜式蒸发器蒸馏淡化过程。