一种用于海水淡化的脱气膜减压低温蒸馏装置的制作方法

本申请涉及海水淡化，尤其是涉及一种用于海水淡化的脱气膜减压低温蒸馏装置。

背景技术：

1、海水淡化已经成为一种重要的开源手段；现有的海水淡化主流技术主要包括多级闪蒸、多效蒸馏、反渗透和电渗析等；

2、蒸馏法（如多级闪蒸、多效蒸馏）：需要将海水加热至较高温度（通常超过100℃），存在能耗高、设备腐蚀严重、结垢风险大等问题；

3、反渗透法：依赖高压泵提供克服渗透压的压力（通常为5-8mpa），对泵和膜材料的要求高，能耗显著，且对进水预处理要求严格。

4、针对上述中的相关技术，这些方法普遍存在设备投资大、运行能耗高的问题，限制了其在中小规模、分布式或能源受限场景（如岛屿、沿海农村及船舶）的应用。

5、膜蒸馏是一种新兴的thermallydriven膜过程，它利用疏水微孔膜两侧的蒸汽压差作为传质驱动力。理论上，它可以使用低温热源（如工业余热、太阳能），并有望在较低能耗下获得高纯度产水。然而，传统的膜蒸馏系统通常需要外置真空泵或载气来维持膜下游侧的蒸汽压差，这增加了系统的复杂性和能耗。

6、因此，亟需一种结构简单、能耗低、无需外置真空泵且特别适用于中小规模的海水淡化装置。

技术实现思路

1、本申请的目的是提供一种用于海水淡化的脱气膜减压低温蒸馏装置。

2、第一方面，本申请提供的一种用于海水淡化的脱气膜减压低温蒸馏装置采用如下的技术方案：包括热海水箱、热水泵、疏水性中空纤维膜组件、冷凝器、喷射器、淡水罐、滤芯过滤器、冷水泵、废气热水器；所述热海水箱内的海水经过的出口通过热水泵与所述疏水性中空纤维膜组件的右端管程入口连接，热海水在所述疏水性中空纤维膜组件内侧循环流动，形成热水回路；冷海水通过所述冷水泵的出口一路连接至所述冷凝器的左端管程入口，冷水泵的出口处设置有喷射器；所述喷射器的吸入端通过抽气管与所述冷凝器的左上端壳程和所述疏水性中空纤维膜组件的左下端壳程相连通；所述冷凝器的左下端设有淡水出口，通过淡水罐连接至所述淡水罐。

3、通过采用上述技术方案，构建了一个完整且高效的海水淡化系统，其核心在于利用喷射器，以系统中必不可少的冷却水流动为动力源，在冷凝器和疏水性中空纤维膜组件的壳程侧形成并维持稳定的真空环境。

4、优选的，所述冷凝器的右端壳程设置有海水出口。

5、通过采用上述技术方案，为冷凝器壳程中未冷凝的残余蒸汽和可能积聚的不凝性气体提供了排出通道，与喷射器的抽吸作用相配合。

6、优选的，所述疏水性中空纤维膜组件的右上端壳程与所述冷凝器的右下端壳程相连通，所述疏水性中空纤维膜组件的右端壳程。

7、通过采用上述技术方案，建立了膜组件蒸汽侧与冷凝器壳程之间顺畅的蒸汽流通路径。

8、优选的，所述热水泵与疏水性中空纤维膜组件的连接管路上设置有滤芯过滤器。

9、通过采用上述技术方案，能够有效去除热海水中的悬浮颗粒、胶体等可能污染物，防止中空纤维膜膜孔被堵塞或膜表面被污染。

10、优选的，所述疏水性中空纤维膜组件的左端废气出口与废气热水器相连接，所述废气热水器用于对热海水箱内的海水进行加热。

11、通过采用上述技术方案，实现了能量的梯级利用与回收，从疏水性中空纤维膜组件排出的废气（通常仍具有一定温度）在废气热水器中将其余热传递给进入热海水箱的原海水，对海水进行预热。

12、优选的，所述疏水性中空纤维膜组件的内部设置有中空纤维膜，所述中空纤维膜的膜材料为聚丙烯、聚偏氟乙烯或聚四氟乙烯，中空纤维膜孔径为0.01μm~0.5μm。

13、通过采用上述技术方案，明确了核心分离元件的关键参数。聚丙烯（pp）、聚偏氟乙烯（pvdf）或聚四氟乙烯（ptfe）均为强疏水性材料，能有效防止液态水渗透，只允许水蒸气通过，0.01μm~0.5μm的孔径范围确保了足够高的蒸汽通量。

14、优选的，所述冷凝器包括壳体、端盖、冷凝管固定板、折流板、冷凝管，所述壳体的上下两侧相对设置有端盖，位于上端的所述端盖设置有淡水出口，所述端盖、冷凝管固定板的下端螺栓连接有冷凝管固定板，所述壳体的内部设置有两组所述折流板，一组所述折流板与壳体的内部右上端相固定，一组所述折流板与壳体的内部左下端相固定。

15、通过采用上述技术方案，提供了一个结构稳固、高效的冷凝单元，折流板的设计能够改变壳程中蒸汽的流动路径，使其反复横向冲刷冷凝管束。

16、优选的，所述冷凝管固定板的内侧开设有冷凝管孔一，所述折流板的内侧开设有冷凝管孔二，且冷凝管孔一的结构与冷凝管孔二的结构相吻合，所述冷凝管贯穿于冷凝管孔一和冷凝管孔二的内部进行固定。

17、通过采用上述技术方案，确保了所有冷凝管被精确地定位和支撑，保持了管束的整齐排列与稳定，防止在运行过程中因流体诱导振动而损坏。

18、优选的，所述冷凝管共设置有多组，且冷凝管每组上下左右均间隔22mm设置，且呈等腰梯形状分布设置。

19、通过采用上述技术方案，对冷凝管的排列方式进行了优化。

20、综上所述，本申请包括以下至少一种用于海水淡化的脱气膜减压低温蒸馏装置有益技术效果：

21、1.通过喷射器建立真空，大幅降低了海水的沸点，使得整个蒸馏过程可在低温下高效进行，不仅能利用太阳能、工业余热等低品位热源，还极大降低了传统蒸馏法的高额加热能耗；

22、2.通过膜蒸馏原理，只有水蒸气能透过疏水膜，对盐分、离子、细菌、病毒等具有近乎绝对的截留率，保障了产出淡水的纯净度；

23、3.利用系统固有的冷却水驱动喷射器替代外置真空泵，省去了独立真空设备及其能耗，显著降低了装置制造成本与运行成本，简化了系统结构。

1.一种用于海水淡化的脱气膜减压低温蒸馏装置，其特征在于，包括热海水箱（1）、热水泵（2）、疏水性中空纤维膜组件（3）、冷凝器（4）、喷射器（5）、淡水罐（6）、滤芯过滤器（7）、冷水泵（8）、废气热水器（9）；所述热海水箱（1）内的海水经过的出口通过热水泵（2）与所述疏水性中空纤维膜组件（3）的右端管程入口连接，热海水在所述疏水性中空纤维膜组件（3）内侧循环流动，形成热水回路；冷海水通过所述冷水泵（8）的出口一路连接至所述冷凝器（4）的左端管程入口，冷水泵（8）的出口处设置有喷射器（5）；所述喷射器（5）的吸入端通过抽气管与所述冷凝器（4）的左上端壳程和所述疏水性中空纤维膜组件（3）的左下端壳程相连通；所述冷凝器（4）的左下端设有淡水出口，通过淡水罐连接至所述淡水罐（6）。

2.根据权利要求1所述的一种用于海水淡化的脱气膜减压低温蒸馏装置，其特征在于，所述冷凝器（4）的右端壳程设置有海水出口。

3.根据权利要求1所述的一种用于海水淡化的脱气膜减压低温蒸馏装置，其特征在于，所述疏水性中空纤维膜组件（3）的右上端壳程与所述冷凝器（4）的右下端壳程相连通，所述疏水性中空纤维膜组件（3）的右端壳程。

4.根据权利要求1所述的一种用于海水淡化的脱气膜减压低温蒸馏装置，其特征在于，所述热水泵（2）与疏水性中空纤维膜组件（3）的连接管路上设置有滤芯过滤器（7）。

5.根据权利要求1所述的一种用于海水淡化的脱气膜减压低温蒸馏装置，其特征在于，所述疏水性中空纤维膜组件（3）的左端废气出口与废气热水器（9）相连接，所述废气热水器（9）用于对热海水箱（1）内的海水进行加热。

6.根据权利要求1所述的一种用于海水淡化的脱气膜减压低温蒸馏装置，其特征在于，所述疏水性中空纤维膜组件（3）的内部设置有中空纤维膜（31），所述中空纤维膜（31）的膜材料为聚丙烯、聚偏氟乙烯或聚四氟乙烯，中空纤维膜（31）孔径为0.01μm~0.5μm。

7.根据权利要求1所述的一种用于海水淡化的脱气膜减压低温蒸馏装置，其特征在于，所述冷凝器（4）包括壳体（41）、端盖（42）、冷凝管固定板（43）、折流板（44）、冷凝管（45），所述壳体（41）的上下两侧相对设置有端盖（42），位于上端的所述端盖（42）设置有淡水出口，所述端盖（42）、冷凝管固定板（43）的下端螺栓连接有冷凝管固定板（43），所述壳体（41）的内部设置有两组所述折流板（44），一组所述折流板（44）与壳体（41）的内部右上端相固定，一组所述折流板（44）与壳体（41）的内部左下端相固定。

8.根据权利要求7所述的一种用于海水淡化的脱气膜减压低温蒸馏装置，其特征在于，所述冷凝管固定板（43）的内侧开设有冷凝管孔一（431），所述折流板（44）的内侧开设有冷凝管孔二（441），且冷凝管孔一（431）的结构与冷凝管孔二（441）的结构相吻合，所述冷凝管（45）贯穿于冷凝管孔一（431）和冷凝管孔二（441）的内部进行固定。

9.根据权利要求7所述的一种用于海水淡化的脱气膜减压低温蒸馏装置，其特征在于，所述冷凝管（45）共设置有多组，且冷凝管（45）每组上下左右均间隔22mm设置，且呈等腰梯形状分布设置。