專利名稱：制備純水的設備及方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種制備純水的設備及方法。
背景技術：
目前常用的制備純水的方法有如下幾種(1)化學實驗室利用蒸汽冷凝水制備少量純水；(2)利用反滲透工藝等制備大量純水；(3)利用樹脂離子交換技術制備大量純水。但它們都有明顯的缺點(1)化學實驗室制備蒸餾水(即純水)的設備產量低，不能適應需要大量純水的工業(yè)生產，而且也存在水溫過高，降溫所需過程長、所需設備復雜、成本高的問題。
(2)反滲透工藝就目前國內的使用狀況看，其對水的利用效率只有30％～50％，浪費較為嚴重。而且反滲透膜容易穿透損壞，更換成本昂貴，工藝復雜，要求專業(yè)人員管理使用，設備昂貴。
(3)樹脂離子交換技術制備純水系統(tǒng)需要在工作一段時間以后，及時對陽柱和陰柱加入酸、堿進行再生處理，否則水的純度難以保證。
另一方面，冬季工廠生產和采暖使用大量的蒸汽。如果蒸汽產生的冷凝水未被回收利用，造成水資源浪費。其實，冷凝水自身就已經是符合要求的純水了，只是現(xiàn)有技術還不能夠善加利用。現(xiàn)有技術中，對此采暖冷凝水的有兩種去向回收和排放。電廠一般是希望工廠回水的，但這種回水，需要在電廠和工廠之間鋪設回水管路；而且電廠利用的主要是回水中所含的熱量，即回水溫度越高越好。如果工廠和電廠之間的距離太大，回水溫度低，回水的干凈程度得不到保證，回水的價值就降低了；但是此時冷凝水的溫度對于普通用途而言還是偏高，如果采用封閉式熱交換散熱片等其它方式回收，成本高，所以經?？梢钥吹桨牙淠诺舻默F(xiàn)象。

發(fā)明內容
本發(fā)明的目的就是為了解決上述現(xiàn)有技術中，生產純水成本高，而生產和取暖用的蒸汽產生的冷凝水回收后溫度不適宜或水純度不夠，而進一步加工成本過高、排放掉會造成浪費的問題。
為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提出一種制備純水的設備，包括冷凝水采集裝置，它與生產和采暖用蒸汽冷凝水管網相連，其特征是還包括兩個或兩個以上降溫水槽和至少一個虹吸管，所述降溫水槽中至少有一個與所述冷凝水采集裝置相連；至少兩個降溫水槽之間通過虹吸管相連。
為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明還提出一種制備純水的方法，包括如下步驟A、從生產和采暖用蒸汽冷凝水管網中采集冷凝水；(B)將采集到的冷凝水引入到第一級降溫水槽；(C)通過虹吸管將第一級降溫水槽中的水引入到下一級降溫水槽；(D)重復步驟(C)，通過虹吸管將前一級降溫水槽中的水引入到下一級降溫水槽，直到兩級或多級降溫水槽中最后一級降溫水槽內的水溫降到預定的溫度。
由于采用了以上的方案，利用虹吸管和虹吸原理，可以在不消耗動力的情況下將收集到的冷凝水輸送到下一級降溫水槽，通過普通的水槽進行降溫。因采用的設備非常簡單，成本極低。并且能使水溫降到合適的溫度的同時，保證了水的純度。本發(fā)明可以回收冬季工廠生產和采暖使用過的蒸汽生成的冷凝水，大量制備用于工業(yè)生產的純水，可以滿足大工業(yè)生產的需要。采用本發(fā)明所描述的系統(tǒng)，從社會整體上看，不僅充分利用水資源、節(jié)約動力，還可以免除敷設回水管路的費用。
本發(fā)明的其他目的和效果將通過下述具體實施方式
進行說明。


圖1是本發(fā)明實施例一原理示意圖。
圖2是本發(fā)明實施例一虹吸管設置位置示意圖。
圖3是本發(fā)明實施例二虹吸管形狀示意圖。
具體實施例方式下面通過具體的實施例并結合附圖對本發(fā)明作進一步詳細的描述。
見圖1，該制備純水的設備包括冷凝水采集裝置11、和虹吸管20，冷凝水采集裝置11與生產和采暖用蒸汽冷凝水管網相連，降溫水槽12、13、14、15中的第一級降溫水槽12與冷凝水采集裝置11相連(圖中是通過閥門，但也不排除用虹吸管)。這樣，就可以從生產和采暖用蒸汽冷凝水管網中采集冷凝水，通過虹吸管將采集到的冷凝水引入到降溫水槽。
為進一步提高降溫效果，所述降溫水槽12、13、14、15有兩個或兩個以上(本例為四個)，它們之間依次通過虹吸管20相連，這樣，通過虹吸管將前一級降溫水槽中的水引入到下一級降溫水槽，重復此步驟，直到兩級或多級降溫水槽中最后一級降溫水槽內的水溫降到預定的溫度。如圖1所示，12、13、14為開放式水槽，15為封閉式水槽，頂部開有一個觀察、透氣孔151，透氣孔上有蓋子152。
為了控制水流，所述虹吸管20上有閥門21，用于控制虹吸管20與外界空氣連通或隔絕。通過控制虹吸管中的閥門控制虹吸現(xiàn)象的作用與停止。比如，當需要清洗水槽時，可以打開閥門21，使其內部與外界空氣連通，則虹吸現(xiàn)象消失，水槽與水槽之間的水流中斷，此時即可對其中一個水槽進行清洗。清洗后封閉閥門，則虹吸管又可以正常工作。
如圖2所示，為了使前一級水槽中的水能盡可能多地流入到下一級水槽，虹吸管的入水口和出水口距離水槽底部的高度大致相等，但出水口一定要比入水口距離水槽底部較近(如圖2建議100mm≥A≥0)，以便前一級水槽中的水能盡可能多地流入下一級水槽。具體解釋如下(1)入水口不能低于出水口是因為我們的目的是要把前一級水槽(即入水口所作的水槽)中的水盡可能地導入下一級水槽(即出水口所作的水槽)。如果出水口高于入水口，則有可能在前一級水槽中的水面尚未降至與入水口等高的位置的時候，由于出水口已經到達了下一級水槽的水面、暴露在空氣之中而中斷虹吸作用，造成前一級水槽的水不能充分流入下一級水槽，前一級水槽的水面受制于下一級水槽的水面的反?，F(xiàn)象；(2)虹吸管的內壁有一定的阻力，兩個管口存在高度差，可以造成一定的勢能以克服管壁的阻力。0~100mm的規(guī)范，既可以產生足夠的勢能，又限制此勢能不會太大(如果勢能太大，則水流沖擊力大，容易攪動水槽底部的沉積物，使水變混濁)。在本實施例中，入水口和出水口的落差是50mm。
兩管口接近水槽的底部，但仍與水槽底部保持一定距離(建議400mm≥B≥200mm)，具體數(shù)值視情況而定。這樣一來，實際上入水口距離水槽底部的距離是300~500mm，這樣一段距離的選取主要是考慮到入水口所作的水槽的底部可能有沉淀物。入水口距離水槽底部保持這樣一段距離，既可以避免把沉淀物吸入下一級水槽，又不至于距離水槽的底部過遠而導致水槽里殘留過多的水。給出這樣一個尺寸范圍，關鍵的問題在于要保證(1)入水口距離水槽底部不可過低(小于300mm則容易吸入沉淀物)，也不可過高(大于500mm則入水口一側殘留的水太多)；(2)入水口與出水口之間有0(必須大于0，即出水口的位置一定要比入水口低)~100mm(過大則勢能大，容易攪渾下一級的水)的落差。在本實施例中，出水口距離水槽底部為250mm。
如果需要進一步加強降溫效果，如圖3所示，可以使所述虹吸管20中包含有蛇形散熱性部分，例如將其中部暴露于空氣的部分設置成蛇形散熱管，類似一個散熱柵片。通過使虹吸管形狀為蛇形，在虹吸管使水流降溫。
其工作原理和過程如下1、蒸汽冷凝水導入集降溫水槽11內；2、集降溫水槽11內的水通過閥門進入降溫降溫水槽12；3.虹吸管的管徑大小跟水量有關水量大則管徑大。初次使用的時候，水從集降溫水槽11進入降溫水槽12；當水面超過虹吸管的入口以后，水進入虹吸管內，并與降溫水槽12內的水保持相同的液面高度。降溫水槽12內水面繼續(xù)上升，當液面超過虹吸管水平部分的高度時，在壓力的作用下水流入下一級水槽，即降溫水槽13。當降溫水槽13內的液面超過虹吸管出水口以后，在整個虹吸管內形成連續(xù)的水柱；此后只要出水口和入水口均埋入水面以下，無論降溫水槽12內的液面是否超過虹吸管水平部分的高度，降溫水槽12內的液體均可在虹吸力的作用下進入降溫水槽13。造成兩槽水溫差的同時，實現(xiàn)漂浮物和沉淀物的分離；依次類推。最終所有水槽內的水面幾乎在同一個水平面上。
4、當水到達封閉水槽時，溫度已經降至許用溫度，并保持了潔凈程度和電導率。
5、經過精濾器16，成品水的電導率為10以下，相當于一般自來水經一級反滲透系統(tǒng)處理后的電導率(＜10μS/cm)，可以滿足一般工業(yè)生產對純水的要求。
6、如果要進一步提高電導率，可以在精濾器6的后面串聯(lián)一個混合柱，使電導率接近于0?；旌现鸬教岣呒兌鹊淖饔谩＞珵V器和混合柱市面上可以買到。
處理后的純水的電導率為10以下，除醫(yī)療和民用飲水(主要考慮夏季停用以后細菌滋生的問題)以外，可廣泛應用于工業(yè)和化工業(yè)、實驗室所需的純水。
本發(fā)明采用虹吸管，將各水槽連接組合，巧妙地利用了自然界中壓力差、溫度差、高度差等特性，實現(xiàn)了以下優(yōu)點自然降溫，不用冷卻設備?？晒?jié)約設備采購成本和設備使用的動力消耗成本。巧妙的管路設計，實現(xiàn)了(1)利用虹吸原理，使前一級水槽中的水在無機器驅動的情況下也能進入下一級水槽，節(jié)約購買水泵的設備采購成本和水泵運轉造成的動力消耗費用。(2)由于水的比重隨著溫度的升高而降低，所以在水槽內部形成了水流，使溫度高的水向接觸空氣的散熱層運動，而溫度低的水沉在水槽的底部。多級串聯(lián)系統(tǒng)中，在虹吸現(xiàn)象的作用下，從前一級水槽進入下一級水槽的水都是在前一級水槽冷卻過的水，所以能夠實現(xiàn)各個水槽里的水溫度逐級下降。即使冷凝水入槽處的溫度很高，仍可實現(xiàn)末端水槽的水溫符合特定的溫度需求；實現(xiàn)快速冷卻。(3)由于采用自然降溫，為了增強水面的換熱能力，前幾級水槽均是開放式的。前一級水槽的出水管接近水槽的底部，不僅保證通過虹吸管進入下一級水槽的水是溫度較低的水，而且保證前一級水槽表面的漂浮物不會進入下一級水槽。(4)前一級水槽的水管接近水槽的底部但仍距離水槽底部有一定距離，保證前一級水槽底部的沉淀物不會被吸入下一級水槽。
權利要求
1.一種制備純水的設備，包括冷凝水采集裝置(11)，它與生產和采暖用蒸汽冷凝水管網相連，其特征是還包括兩個或兩個以上降溫水槽(12、13、14、15)和至少一個虹吸管(20)，所述降溫水槽(12、13、14、15)中至少有一個與所述冷凝水采集裝置(11)相連；至少兩個降溫水槽(12、13、14、15)之間通過虹吸管(20)相連。
2.如權利要求1所述的制備純水的設備，其特征是所述虹吸管(20)上有閥門(21)。
3.如權利要求1或2所述的制備純水的設備，其特征是所述虹吸管(20)的入水口(201)高度等于或高于其出水口(202)的高度；所述入水口(201)和出水口(202)位于水槽下部。
4.如權利要求4所述的制備純水的設備，其特征是所述虹吸管(20)的入水口(201)高度高于其出水口(202)的高度的高出量(A)為0至100mm；所述入水口(201)和出水口(202)距水槽底部(18)的距離為200mm至400mm。
5.如權利要求1或2所述的制備純水的設備，其特征是所述虹吸管(20)中包含有蛇形散熱性部分。
6.如權利要求2所述的制備純水的設備，其特征是所述降溫水槽至少有一個開放式水槽(12、13、14)和一個為封閉式水槽(15)，在封閉式水槽(15)頂部開有一個觀察、透氣孔(151)，透氣孔上有蓋子(152)。
7.一種制備純水的方法，其特征是包括如下步驟(A)從生產和采暖用蒸汽冷凝水管網中采集冷凝水；(B)將采集到的冷凝水引入到第一級降溫水槽；(C)通過虹吸管將第一級降溫水槽中的水引入到下一級降溫水槽；(D)重復步驟(C)，通過虹吸管將前一級降溫水槽中的水引入到下一級降溫水槽，直到兩級或多級降溫水槽中最后一級降溫水槽內的水溫降到預定的溫度。
8.如權利要求7所述的制備純水的方法，其特征是還包括步驟(E)在步驟(B)或(C)或(D)中，通過控制虹吸管中的閥門控制虹吸現(xiàn)象的作用與停止。
9.如權利要求7或8所述的制備純水的方法，其特征是在步驟(B)或(C)或(D)中，設置虹吸管的入水口位于降溫水槽的下部。
10.如權利要求7或8所述的制備純水的方法，其特征是在步驟(B)或(C)或(D)中，通過使虹吸管形狀為蛇形，在虹吸管使水流降溫。
全文摘要
本發(fā)明公開一種制備純水的設備及方法，所述設備包括冷凝水采集裝置，它與生產和采暖用蒸汽冷凝水管網相連，其特征是還包括兩個或兩個以上降溫水槽和至少一個虹吸管，所述降溫水槽中至少有一個與所述冷凝水采集裝置相連；至少兩個降溫水槽之間通過虹吸管相連。本發(fā)明利用虹吸管和虹吸原理，可以在不消耗動力的情況下將收集到的冷凝水輸送到下一級降溫水槽，通過普通的水槽進行降溫。因采用的設備非常簡單，成本極低。并且能使水溫降到合適的溫度的同時，保證了水的純度。本發(fā)明可以回收冬季工廠生產和采暖使用過的蒸汽生成的冷凝水，大量制備用于工業(yè)生產的純水，可以滿足大工業(yè)生產的需要。
文檔編號C02F1/00GK1736884SQ200410040538
公開日2006年2月22日 申請日期2004年8月20日 優(yōu)先權日2004年8月20日
發(fā)明者李武學 申請人:比亞迪股份有限公司