专利名称：高效海水淡化多节分离装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及海水淡化和咸水制盐，尤其是由加热容器高压锅炉、高压空气压缩机、高温离心室、多节串连联通式锥形分离管、电磁器、活动塞、真空泵、加热网、高速离心机、快速冷却室、多层重叠蛇形冷却管、水泵等组成的高效海水淡化多节分离装置。
目前国内、外采用的海水淡化方法比较多，变相法蒸发法、蒸馏法、冷却法；膜分离法反渗透法、电渗析法；化学平衡法离子交换法、水合法、溶剂萃取法等主要三大类型，目前技术领先的也是应用最多的，是闪急蒸馏法，约占当今世界海水淡化总产量的70％。闪急蒸馏法就是利用水的沸点随压力降低而降低这一特性，首先使海水在管道中加热，然后引到一个压力较低的蒸发室中，被引入的高温海水就会在一刹那间迅速蒸发，产生的蒸汽在装有冷海水的管道外得到冷凝而造成淡水。(需要进行重复多节闪馏，目前已达需要反反复复重复闪馏操作三十多节/次，设备庞大效率较低。)其缺点是设备投资多，海水循环量大、制水量小、浓缩率较低操作费用较高。(需要大批量的海水制作，只得1份淡水，却要产生9份有污染的浓海水。)本发明的目的是提供一种高效海水淡化多节分离装置，其结构简单、投资少、性能稳定、体积小、水垢少，使用方便、耗能很少、出水快、成本低、出淡水量非常高。
为了达到上述目的，本发明的解决方案是利用海水中的盐类分子均不参与蒸发汽化过程的这一特性，采用在高速离心力场下利用密度差沉降运行速度分离海水。在高速离心机旋转中在高压气体溶液的锅炉内，使海水在沸腾后形成高密度发泡气、水乳化液，经在高温离心室内设置众多的多节串连联通式锥形分离管的快速分离作用下，使其汽与液的比重差距拉大多倍。在反复筛选气、水乳化液中不同物质的沉降运行速度(反复精选密度差)，在高速旋转离心力场下快速分离出并隔离出不同密度的混合液，导入快速冷却室内被冷却管内的冷海水冷却冷凝成海水。采用在离心力场中使高溶气水液在高温下快速扩大汽与液的密度差产生不同的沉降运行速度(无需将水液全部蒸馏汽化)达到高效海水淡化的目的。
海水在高温中淡水分子容易挥发，比重、间距离变化较大；盐类分子不易挥发，比重、间距离变化较小。采用海水在高速离心机上高速旋转中，在高气压中全面沸腾的前提下，(海水在沸腾中，淡水分子容易被汽化是由于含有较多的易挥发组分，所以随着温度的升高水液的体积和比重变化非常大；盐类分子不易被高温汽化是由于含有较多的难挥发组分，所以随着温度的升高水液的体积和比重变化非常小。)混合液被产生大量的高温高压强气体冲击分解，气、水乳化液急剧膨胀，分子间碰撞力增加，高温高压气流冲破混合液水分子之间的间隙，分子间的距离成数倍增大形成发泡气、水乳化液(悬浮液滴)急剧膨胀扩散。盐类分子水液由于不易被汽化形成较大的颗粒液滴被甩抛在最外围，达到最大限度地扩大盐类分子与淡水分子之间的比重差，在高速离心力场的作用下汽与液分离，使其比重最大的质点分布在外围，比重最小的质点靠近旋转轴，达到高效分离目的并将它们快速隔离开。
本发明的技术方案如下在密闭型高压锅炉内设置预热海水输送管道进水口、高压气体进气口、体外设置混合液排放口并与水泵联通被安置在高速离心机上和高温离心室连接联通，高温离心室为圆型封闭容器，内设置许许多多的多节串连联通式锥形分离管、加热网，体外设置浓盐水排放口和混合液排放口；多节串连联通式锥形分离管为锥形通管，向中心旋转轴进水面口径大，反之向外围出液面口径小(首节的进水大口径与出水小口径的液流流量约相差100倍)，多节串连联通式锥形分离管向外围出水面小口径出液口的直径的尺寸必须逐节递减，初始进液口的口径与终端出液口的口径的液流流量约相差近千倍，(需按水质淡化的标准要求来确定其出液口的尺寸)单节的管体长度约是大口径管口直径的10倍，管体与管体之间的排列必须很紧密、无间隙；高速离心机为立体型组合式专用沉降分离机；快速冷却室为封闭式容器内设置注满冷海水的多层重叠蛇形冷却管便于快速冷却，冷却室上部设置二孔口，一孔口为混合液进入口与水泵连通，二孔口为预热海水出水口，底部也设置二孔口，一孔口为淡水出水口，另一孔口为冷海水补充液进口并与水泵连通。
高效海水淡化多节分离装置的工作流程为1、海水充气加热及离心分离在离心机的高速旋转中，先打开冷海水进水阀门开关，将海水池中的冷海水补充液由水泵压送至快速冷却室内置的冷却水管内，由于多层重叠蛇形冷却水管浸泡在灌满高温混合液的冷却室内，可得到逐级由下而上预热(水温约可达90摄氏度)，再打开锅炉预热海水进水阀门导入高压锅炉体内，当预热海水水位达到约90％的水位时，可关闭水泵开关和锅炉预热海水进水口阀门及冷海水进水口阀门。再打开高压锅炉的空气压缩机动力源(在水液中注入高压气体，可在加温时形成高密度气泡，促进水液快速分解汽化。)加热网的热源开关加热，在高压锅炉体内的高压海水全面沸腾后。打开真空泵，开启电磁器打开多节锥形分离管的首节管内的活动塞，让水液进入后进行逐节减压汽化分离，溶有高压高密度气体的气、水乳化液在被大量的高温高压气体强烈急剧分解膨胀，使水液形成发泡悬浮液滴，(盐类分子均不参与蒸发汽化过程)水液体积迅速成倍增长，比重迅速成倍减轻。在高速离心力场的作用下汽与液的比重差距拉大多倍。尽量扩大淡水分子与盐类分子之间的密度差及沉降运行速度，由于浓盐水不易被汽化形成较大的颗粒液滴，作为比重最大的质点浓盐水分布在外围，比重最小的质点水蒸汽靠近旋转轴。
2、排液先关闭真空泵，打开阀排放浓盐水，在浓盐水排放结束后，关闭压缩机，打开出液阀门开启水泵，将混合液压注到快速冷却室内由多层重叠蛇形冷却管内的大量的冷海水冷却冷凝后，大量的淡水产品。开启电磁器关闭锥形分离管的首节管内的活动塞，再打开进水阀门开启水泵给锅炉注水，如此不断地反复循环不息。
由于上述解决方案中采用了离心力场下汽与液比重差分离海水淡化方法，只需将海水置于在高速离心机上在高速旋转中充气增压加热沸腾汽化，致使海水混合液形成高密度发泡悬浮液滴，分子间距离急剧成许多倍加大，水液体积迅速成许多倍增长比重迅速成许多倍减轻，使淡水分子与盐类分子之间产生最大的水与汽密度差，然后在高速离心力场的作用下分离出发泡悬浮液滴和浓盐水并将它们隔离开。其结构简单、投资少、性能稳定、耗能很少、制水特快、水垢少(并便于清除)、成本低、出淡水产量特别高，(特别适合浓海水淡化)能够节省大量的能源和时间。可在各种领域中普及使用。真正做到近千年来人类一直盼望的投资少、设备简单、价格低廉、产量非常高的、可全面推广的(不需要大批量地蒸馏就能够真正地直接将海水转化成淡水的)普及型海水淡化装置。(水体的蒸发只能在气液界面进行，由于水体不能在内部蒸发，决定了水只是一种缓慢蒸发的液体，而不能迅速挥发)。
下面结合附图
一、附图二与实施例对本发明作进一步描述。
附图一是本发明实施例的高效海水淡化多节分离装置的高压锅炉、高温离心室和快速冷却室的工作原理简要示意图。
附图二是本发明实施例的高效海水淡化多节分离装置的高温离心室、高速离心机的工作原理简要示意图。
本发明一种高效海水淡化多节分离装置如附图一、附图二所示，主要由三大部件组合成一、由离心机架(16)和离心机动力系统(17)组成的专用高速沉降式离心机的下半部。二、由高压加热容器锅炉(8)与高温离心室(12)组成的专用高速离心机的上半部，即专用离心机转鼓，被固定在离心机架(16)上。其配件及管道的连接有进水阀门(7)的活接头管道与锅炉(8)的上部中心点处连接，另一头与快速冷却室(6)的上部处连接；进气阀门(9)的管道与锅炉(8)的上部处连接另一头与高压压缩机(10)连接(可将压缩机(10)安置在锅炉(8)的中心空间空余处)；出液阀门(18)的活接头管道与锅炉(8)的下部中心点处连接另一头三通与水泵(19)连接；出液阀门(27)和阀门(28)的三通与高温离心室(12)的外围下部处连接，另一头三通与水泵(19)连接；出浓盐水口(26)的阀门(25)的三通管道与高温离心室(12)的外围下部处连接；出气阀门(14)的管道与高温离心室(12)的外围上部处连接另一头与真空泵(15)连接(可将真空泵安置在锅炉(8)的中心空间空余处)；多节串连联通式锥形分离管(13)被高密度无空隙地排列在高温离心室(12)内牢牢固定，电磁器(24)被固定在锅炉(8)中间壁板上，其活动塞(23)安置在锥形分离管(13)的首节管内，多层加热网(11)被安置在高温离心室(12)内。三、多层重叠蛇形冷却管(5)被安置在快速冷却室(6)内，进水阀门(7)的管道与冷却室(6)的上部处连接另一头的活接头管道与锅炉(8)的上部中心点处连接；出液水泵(19)与冷却室(6)的上部处连接另一头的三通与出液阀门(18)、出液阀门(27)连接与锅炉(8)下部的中心点处连接联通；进水阀门(4)的管道与冷却室(6)的下部处连接另一头与水泵(3)和海水池(1)连接联通；出淡水口(22)的出水阀门(21)的管道与冷却室(6)的下部处连接。
首先开启高速离心机(16)的动力源(17)使离心机(16)作体高速离心旋转。将海水池(1)中的冷海水(20用水泵(3)通过阀门(4)压注导入快速冷却室(6)内安置的多层重叠蛇形冷却管(5)内，由于冷却管(5)被安置在快速冷却室(6)内的灌满高温混合液(20)的浸液中，使冷海水(2)得到由下而上的预热。打开进水阀门(7)当预热海水(2)的注入已达到锅炉(8)体内约90％水位时，可关闭水泵(3)关闭阀门(4)、阀门(7)，打开阀门(9)开启高压压缩机(10)，打开阀门(14)开启真空泵(15)并打开加热网(11)的加热源，同时进行充气增压加热抽真空。在高压溶气的水液沸腾后，开启电磁器(24)把多节串连联通式锥形分离管(13)的首节管中的活动塞(23)打开，使高密度发泡悬浮液滴在高速离心力场下和大多节锥形分离管及高压气体和真空泵的联合作用下进行快速分解分离，在高压中的气、水乳化液在高温中强烈急剧分解膨胀(盐类分子均不参与蒸发汽化过程)体积迅速成倍增长比重迅速成倍减轻。在高速离心力场下的使用下，汽与液的沉降运行速度拉大许多倍，尽量扩大淡水分子与盐类分子之间的密度差及沉降运行速度。由于浓盐水不易被汽化形成较大的颗粒液滴，作为沉降运行速度最快的比重最大的质点分布在外围(无需将水液全部蒸馏汽化)达到所需采用高速离心力场密度差分离的目的。一旦高密度的发泡水液经过多节锥形分离管(13)的反复分离、隔离、浓缩形成浓盐水(26)后，即可同时关闭高压空气压缩机(10)及阀门(9)，关闭加热网(11)的加热源、关闭真空泵(15)及阀门(14)，开启阀门(25)排放浓盐水(26)。当浓盐水(26)的排放液达到一定的水质要求(所需淡水的水质要求)时，即关闭阀门(25)停止浓盐水的排放。打开阀门(18)、阀门(27)、阀门(28)，开启水泵(19)。在阀门(28)及管道的作用下快速排放，将高压锅炉(8)体内及高温离心室(12)内的众多的多节锥形分离管内大指的汽、液全部抽排光。然后压注入快速冷却定(6)内在多层重叠蛇形冷却管(5)内的冷海水(2)的快速冷却冷凝后大批量的淡水(22)产出。最后开启电磁器(24)关闭活动塞(23)，打开阀门(21)排放大批量的淡水(22)，再打开阀门(4)、阀门(7)开启水泵(3)，高速离心机(16)(离心机始终会不停地旋转)继续不停地高速离心旋转，如此不断地反复循环不息。
权利要求
1.一种高效海水淡化多节分离装置，其特征在于在压注海水(2)的水泵(3)与快速冷却室(6)内的多层重叠蛇形冷却管(5)连接后与高压锅炉(8)连接，高压气体压缩机(10)与阀门(9)与锅炉(8)连接，高温离心室(12)内设置许多多节串连联通式分离管(13)、加热网(11)，真空泵(15)与阀门(14)与高温离心室(12)连接，多节分离管(13)的首节管内设置活动塞(23)与电磁器(24)连接后固定在锅炉(8)的壁板上，高压锅炉(8)中间与高温离心室(12)连接联通被安置固定在高速离心机(16)上进行高速离心旋转，高温混合液(20)在被阀门(18)、阀门(27)、阀门(28)、阀门(21)与水泵(19)连接联通与快速冷却室(6)连接经冷凝后即成大量的淡水(22)。
全文摘要
本发明高效海水淡化多节分离装置,利用海水中的盐类分子均不参与蒸发汽化过程的这一特性,采用在高速离心力场下密度差分离海水。在高速离心力旋转中,在高压气体溶液锅炉内设置多节分离管,使海水沸腾膨胀分解形成高密度发泡气、水乳化液后,在快速分离功能的作用下,使其汽与液的比重差距拉大多倍。在高速旋转离心力场下快速分离出并隔离出不同密度的混合液,导入快速冷却室内被冷却管内的冷海水冷却冷凝成淡水。
文档编号C02F1/38GK1375464SQ0110567
公开日2002年10月23日 申请日期2001年3月14日 优先权日2001年3月14日
发明者陈明 申请人:陈明