流化床强化蒸发的增湿去湿式水净化装置的制造方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及水净化领域，具体涉及应用流化床强化蒸发过程以及利用增湿去湿方 法进行海水脱盐及废水、污水处理，更具体地，涉及一种流化床强化蒸发的增湿去湿式水净 化装置。
【背景技术】
[0002] 随着全球用水量增加以及水土流失等自然因素与工厂违规排放等人为因素对现 存水资源破坏的加重，淡水资源的短缺及污染问题已经成为严重制约人类社会发展的重大 问题。设计水净化装置利用海水得到淡水或对污水进行处理是目前解决水资源问题的有效 手段。
[0003] 目前，水净化方法主要分为热法和膜法两大类，其中低温多效蒸馏法、多级闪蒸法 和反渗透膜法是被大规模工业应用的方法。但是这三种方法设备投资大、造价高、能耗高， 对海水或污水的预处理要求高，不适合解决小量的水净化需求。一些其他的方法包含离子 交换、液液萃取和露点蒸发等技术，这些技术由于成本高，除了在一些对水质要求较高的特 殊场合用到外，并没有被大范围推广。近年来，正渗透膜技术受到人们的广泛关注，并有望 商业化，该技术同样成本很高，且尚未发展成熟。
【发明内容】
[0004] 本申请是基于发明人对以下事实和问题的发现和认识作出的：
[0005] 相关技术中有米用增湿去湿(humidif ication-dehumidif ;[0&1:;[011，!10!1)方法来对 水进行净化的。在该方法中，加热后的未净化水在蒸发室内对载气进行增湿，湿润的载气循 环至冷凝室，在冷凝器上可以凝结为净化水，放出的热量被用来预热未净化水。增湿去湿水 净化方法由太阳能蒸馏法发展而来。传统的太阳能蒸馏法不能有效地利用冷凝潜热，装置 效率较低。增湿去湿水净化方法则提高了整体的能量利用率，并且还能够因地制宜地利用 低位能源来进行水净化。
[0006] 在增湿去湿水净化装置中，蒸发室内的未净化水与空气进行传热传质的形式有降 膜、鼓泡和喷淋。降膜方式将蒸发室和冷凝室直接布置在薄膜两侧，能够有效利用冷凝释放 出的潜热，能量利用率高，但是整个蒸发室内只在薄膜处发生水与空气的接触，接触面积 小，蒸发效率很低。鼓泡方式不使用水栗进行液体循环，而是通过空气栗将空气栗入水中， 以鼓泡的形式将载湿蒸汽送入蒸发室，在降低能耗方面具有一定优势，但是装置结构复杂， 建造和维护成本很高。
[0007] 传统的喷淋方式结构简单，安装调试方便，但是存在着以下缺陷：如果喷淋的水滴 尺寸过大，会导致在喷淋总流量一定的情况下液体与气体接触面积较小，蒸发效率较低;如 果减小喷淋的水滴尺寸，尽管能够提高蒸发效率，但小尺寸水滴极容易被上升气流直接裹 挟进入冷凝室，导致最终得到的淡水中含有未处理杂质。当蒸发室采用传统的喷淋方式时， 上述二者是一对不可调和的矛盾。
[0008] 针对于增湿去湿方法，水净化效率主要取决于蒸发效率、凝结效率以及能耗。提高 蒸发室的蒸发效率将很大的提高海水淡化效率。传统的提高蒸发效率的方式包括提高蒸发 室温度和提高流速。虽然可以显著提高效率，但是提高蒸发室温度会造成更多的热损失，提 高能量成本;加大流速也会使得空气栗的功耗增加，同样降低能量利用效率。考虑到目前对 空气流速的控制以及蒸发室温度的控制参数已经较为成熟。
[0009] 有鉴于此，本发明在增湿去湿方法的基础上，在蒸发室采用喷淋法的前提上，在保 证喷淋尺寸不会过小导致净化水含杂质的前提下，采用一种了基于流化床强化蒸发的方式 来提高蒸发效率，设计了流化床强化蒸发的增湿去湿式海水淡化装置。该装置创新性地采 用了流化床强化未净化水的蒸发过程，使得载湿气体的载湿量大大提高，在提升产水效率 的同时提高了水的净化程度。
[0010]流化床是指将大量固体颗粒悬浮于运动的流体之中，使颗粒具有流体的某些表观 特征，表现出一种流固接触状态。将预热后的未净化水喷淋至流化床的悬浮固体颗粒上，在 颗粒表面形成一层极薄的液膜。并且在垂直方向上，位置较高的颗粒外壁上蒸发的余液落 在位置较低的颗粒上继续蒸发，随着蒸发的持续进行，液膜厚度不断减小。由于颗粒比表面 积相对较大，并且各颗粒之间的相互碰撞使得其外壁上液膜在不同颗粒之间传递。在这种 流化状态下，传热传质系数显著提高。因此，流化床强化蒸发相比于其它形式的蒸发可以很 大程度上提高传热传质能力。
[0011] 在实际的工程应用中，蒸发室的喷淋管的水流量是受到限制的，因为喷淋需要将 未净化水栗至高处，如果流量太大，将会导致栗功消耗过多，降低整个系统的水净化效率。 而在流量较小的情况下，实际上水滴之间存在着较大空隙。通过流化床中固体颗粒的作用， 可以有效地填补这些空隙，并将液滴铺展于固体颗粒表面，增大与空气的接触面积以达到 强化蒸发的目的。
[0012] 本发明旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。为此，本发明提 出了一种流化床强化蒸发的增湿去湿式水净化装置，所述增湿去湿式水净化装置可以提高 水净化效率并且结构较简单，成本较低。
[0013] 根据本发明实施例的流化床强化蒸发的增湿去湿式水净化装置，包括:冷凝室，所 述冷凝室内限定有冷凝腔，所述冷凝室上设有分别与所述冷凝腔连通的安装口、净化水出 口、第一气体进口和第一气体出口；冷凝器，所述冷凝器设在所述冷凝腔内且位于所述第一 气体进口和第一气体出口之间，所述冷凝器具有进水管和出水管，所述进水管穿设在所述 安装口内；蒸发室，所述蒸发室内限定有蒸发腔，所述蒸发室上设有第二气体进口、第二气 体出口和污水出口，所述第二气体出口和所述第一气体进口连通;上隔板和下隔板，所述上 隔板和所述下隔板沿上下方向间隔开设在所述蒸发腔内，以将所述蒸发腔分成上腔、中间 腔和下腔，所述中间腔内设有固体颗粒，所述固体颗粒适于在气体的吹动下悬浮在所述中 间腔内，所述第二气体进口和所述下腔连通，所述第二气体出口和所述上腔连通;喷淋装 置，所述喷淋装置具有喷淋嘴，所述喷淋嘴设在所述上腔内，以向所述中间腔内喷入未净化 水;加热装置，所述加热装置连接在所述喷淋装置和所述出水管之间；驱动装置，所述驱动 装置连接在所述第一气体出口和所述第二气体进口之间，以驱动气体流动。
[0014] 根据本发明实施例的增湿去湿式水净化装置，可以提高液体的传热传质系数，使 蒸发效率增加，可以提高水净化效率，并且结构简单，成本较低。
[0015] 另外，根据本发明上述实施例的增湿去湿式水净化装置还可以具有如下附加的技 术特征：
[0016] 根据本发明的一些实施例，还包括：中间隔板，所述中间隔板设在所述中间腔内， 以将所述中间腔分割成多个子腔，每个所述子腔内悬浮有固体颗粒。
[0017] 根据本发明的一些实施例，所述中间隔板包括横向隔板和竖向隔板中的至少一 个，所述横向隔板与所述上隔板和所述下隔板在上下方向上间隔开设置，所述竖向隔板的 上端和下端分别与所述上隔板和所述下隔板相连。
[0018] 根据本发明的一些实施例，所述横向隔板和所述竖向隔板分别包括多个，多个所 述横向隔板在上下方向上等间距设置，多个所述竖向隔板在水平方向上等间距设置。
[0019] 根据本发明的一些实施例，还包括：第一导流板，所述第一导流板设在所述下腔 内，以将从所述第二气体进口进入的气体向竖直方向导流。
[0020] 根据本发明的一些实施例，还包括:第二导流板，所述第二导流板设在所述冷凝腔 内且位于所述冷凝器下方，以将所述冷凝腔内的气体向所述第一气体出口导流。
[0021] 根据本发明的一些实施例，还包括:预处理装置，所述预处理装置与所述进水管相 连且适于对水进行预过滤。
[0022] 根据本发明的一些实施例，所述冷凝器形成为由下到上螺旋设置的换热管。
[0023] 根据本发明的一些实施例，所述上隔板、所述下隔板和所述中间隔板分别形成为 网状隔板。
[0024]根据本发明的一些实施例，所述固体颗粒包括聚丙烯空心球、聚苯乙烯空心球和 聚氯乙稀空心球中的至少一种。
[0025] 根据本发明的一些实施例，所述蒸发腔和所述冷凝腔分别形成为圆柱形，所述蒸 发腔的底壁面和所述冷凝腔的底壁面分别形成为向下凸出的弧形面，所述净化水出口和所 述污水出口设在对应的所述底壁面上。
[0026] 本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变 得明显，或通过本发明的实践了解到。
【附图说明】
[0027] 图1是根据本发明一个实施例的流化床强化蒸发的增湿去湿式水净化装置的结构 示意图；
[0028] 图2是根据本发明另一个实施例的流化床强化蒸发的增湿去湿式水净化装置的结 构示意图；
[0029] 图3是根据本发明再一个实施例的流化床强化蒸发的增湿去湿式水净化装置的结 构示意图。
[0030] 附图标记：
[0031] 增湿去湿式水净化装置100;
[0032