CN102320673B - 利用太阳能、自然寒冷和海面进行海水淡化的方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种利用太阳能、自然寒冷和海面进行海水淡化的方法，其特别之处是在船体内依次设置下池、上池、透光棚；冬季时采用在船体内自然结冰的方法制作淡水。在其余时节采用太阳能蒸馏海水的方法制作淡水。本发明的有益效果是：本发明的海水淡化装置飘浮在海水中，不占用陆地资源。其在冬季的淡水出水量高于现有的单纯依靠太阳辐射蒸馏海水的装置。本发明装置中的动作均依靠自然力，不需要动力装置，不消耗电力，也不需要人力。由于本发明可以漂浮在海上，因此可以自由选择停泊在优质海水区域进行海水淡化。

Description

利用太阳能、自然寒冷和海面进行海水淡化的方法

技术领域

本发明涉及海水淡化领域，尤其是涉及一种利用自然能源淡化海水的方法。

背景技术

海水淡化一直是人们关注的课题。对海水进行淡化的方法很多，但常规的方法，如多级蒸馏法、离子交换法、渗析法、反渗透膜法以及冷冻法等，都要消耗大量的燃料或电力。由于地球的温室效应、空气污染日益严重，因此，寻求用太阳能来进行海水淡化，受到人们的重视。

盘式太阳能蒸馏器海水淡化技术有许多优点：首先是可独立运行，不受蒸汽、电力等条件限制，无污染、运行安全稳定可靠，不消耗常规人工能源，对能源紧缺、环保要求高的地区有很大应用价值；其次是生产规模可有机组合，适应性好，投资相对较少。

但其不足之处是要占有大量的陆地资源，其次是进入冬季，太阳辐射强度弱，导致淡水产量低。如果能够改进上述问题，太阳能海水淡化技术更加具备淡水供应市场的竞争力。

发明内容

为了解决上述现有技术的不足，本发明的目的是提供这样一种太阳能海水淡化装置及其使用方法：第一，其不占用陆地资源，利用广阔的海面安置海水淡化装置，第二，进入冬季，可以利用自然寒冷在装置中结冰淡化海水的方法生产淡水，以提高冬季的淡水出水量。

本发明的装置是这样实现的：它包括能在水中浮起的船体，船体内依次设置下池、上池、透光棚；在上池池底设一下水孔连通下池；上池上部设有蒸馏水槽，蒸馏水槽通过蒸馏水道与下池连通；

所述的透光棚设有通风口和棚盖，棚盖能移动并封闭通风口，使上池与外界隔离；所述的下池中设有接水盆，接水盆下部和下池的滑轮槽中设有滑轮和拉绳，拉绳的一端固定在下池上部，另一端与棚盖相连，当接水盆接满水后，在水重力的作用下，接水盆通过滑轮，拉动拉绳，使棚盖移动并封闭通风口；

所述的上池中设有堵塞机构，堵塞机构包括依次相连的弹簧、浮板、拉绳、塞子，其中弹簧的一端固定在上池，另一端压在浮板上；塞子靠自重堵住下水孔，当浮板克服弹簧力向上，通过拉绳，拉起塞子脱离下水孔；

所述的上池设有固定在池底的通气管，通气管的一端高于蒸馏水槽，另一端伸入下池；

使用上述装置制作淡水的方法是这样实现的：

第一步骤：在临近气温低于0℃以下的时节，移开棚盖，并在上池中加入海水，在气温低于0℃以下的时节，上池内的海水在冷空气中结冰；当冰结到一定厚度，由于冰体积膨胀，推动浮板克服弹簧力向上，塞子被拉起，未结冰的海水从下水孔流入接水盆和下池；

当接水盆的水满后，在水重力作用下，接水盆通过滑轮拉动拉绳，使棚盖移动并封闭通风口，以致上池与外界隔离；

阳光透过透光棚，加热棚内的空气，用以融化冰；由于热压效应，棚内的热空气经通气管流入冰层下部，也用以融化冰；冰中的咸冰水逐渐从冰晶间隙泄出，经下水孔流入下池；之后，冰层逐渐融化，浮板受弹簧的压迫逐渐下降，塞子也随之下降；当冰层经融化减薄到一定程度，以及排出的咸冰水的盐度小于1‰后，塞子靠自重完全堵住下水孔；此后，上池中的冰继续融解，化为淡水；

直至上池中的冰全部化为淡水；

第二步骤：取出上池中的淡水；将下池中的浓海水也取出，并用海水洗净下池；将上池的下水孔堵住；进入太阳能蒸馏海水工序：

在上池中加入海水，关闭棚盖，阳光透过透光棚，加热上池内的海水，使海水蒸发，其水蒸汽上升，在透光棚上遇冷，凝结成水滴，沿透光棚的斜面淌下，落入蒸馏水槽，经蒸馏水道流入下池；当上池的海水浓缩到一定程度，取出浓海水，也取出下池中的蒸馏水；再在上池中加入海水，重新蒸馏；

一年中，第一步骤在冬季进行，其余季节进行第二步骤中的太阳能蒸馏海水工序。

本发明与现有技术相比的特点和有益效果是：

一、        本发明的海水淡化装置飘浮在海面上，不占用陆地资源。

二、        由于本发明装置在冬季可以用结冰的方法生产淡水，其在冬季的淡水出水量高于现有的单纯依靠太阳辐射蒸馏海水的装置。这是因为冰的融化热为334.4KJ/kg，仅是水的汽化热（水在100℃时为2257.2 KJ/kg）的1/7，所以冷冻法海水淡化过程本身的所需能量要比蒸馏法低得多。

三、        本发明装置中的动作诸如拔塞子，将棚盖闭合等，均依靠自然力，不需要动力装置，不消耗电力，也不需要人力。

四、        本发明可以自由选择停泊海水区域的优点：A，在优质海水区域制作淡水。B，在寒冷区域结冰，然而迁移到温暖区域融冰成淡水。C，作为输送淡水的装备。

附图说明

下面结合图和实施例对本发明进一步说明。

图1是本发明装置内部的立体视图。

图2是本发明装置装上透光棚4后的立体视图。

图3是图2的中的透光棚的通风口41被盖上棚盖42后的示意图。

图4是图2中的A-A剖视图。

图5是图4的使用状态参考图。

具体实施方式

（见图4和图5）本发明的装置主要包括能在水中浮起的船体1，船体内依次设置下池2、上池3、透光棚4；在上池池底设一下水孔31连通下池；上池上部设有蒸馏水槽32，蒸馏水槽通过蒸馏水道33与下池连通；船体下部固定一锚环11，锚环可以连接缆绳12和锚（未图出），这样可以使船体停泊在某一海域，特别是可以停泊在优质海水的区域。

上池3中设有堵塞机构，堵塞机构包括依次相连的弹簧34、浮板35、拉绳36、塞子37，其中弹簧的一端固定在上池，另一端压在浮板上；塞子靠自重堵住下水孔，当浮板克服弹簧力向上时，通过软质拉绳，拉起塞子脱离下水孔；

透光棚4设有通风口41和棚盖42（见图2和图3），棚盖能移动并封闭通风口，使上池与外界隔离；

下池2中设有接水盆5，接水盆下部和下池的滑轮槽24中设有滑轮25和拉绳26，拉绳的一端固定在下池2上部，另一端与棚盖42相连，当接水盆接满水后，在水重力的作用下，接水盆通过滑轮，拉动拉绳，使棚盖移动并封闭通风口；

上池设有固定在池底的通气管61（见图5），通气管的一端高于蒸馏水槽32，另一端伸入下池2；

应用上述装置制作淡水的步骤：

第一步骤：在临近气温低于0℃以下的时节，移开棚盖42，露出通风口41，并在上池3中加入海水（通常用水泵作业），海水的高度至浮板35的下平面为准（见图4）。在气温低于0℃以下的时节，上池内的海水在冷空气中结冰（结冰时，海水中的盐份会被排出在冰晶之外。但仍有一些盐份来不及排出迅速结冰的冰层，这一些盐份需要在以后冰层开始融化时，首先从冰晶之间的缝隙中随融化的水排出冰层）。当冰结到一定厚度，由于冰体积膨胀，推动浮板35，克服弹簧力向上，通过软质拉绳36，塞子37被拉起，未结冰的海水从下水孔31流入接水盆5和下池2（见图6）；

当接水盆5的水接满后，在水重力作用下，接水盆通过滑轮25拉动拉绳26，使棚盖42移动并封闭通风口41，以致上池3与外界隔离；此后，由于不再需要水重力起作用，接水盆中的海水会从小孔51缓慢漏出，直到漏完。

（见图5）阳光透过透光棚4，加热透光棚内的空气，用以融化冰；由于热压效应，棚内的热空气经通气管61流入冰层下部，也用以融化冰；冰中的咸冰水逐渐从冰晶间隙泄出，经下水孔31流入下池2；之后，冰层逐渐融化，浮板35受弹簧34的压迫逐渐下降，塞子37也随之下降；

当冰层经融化减薄到一定程度，特别是届时排出的咸冰水的盐度已经小于1‰（淡水的含盐标准）后，塞子靠自重完全堵住下水孔（这一工况可通过调整拉绳36的长短来确定，当排出的咸冰水盐度已经小于1‰后，保证拉绳36的长度能够让塞子堵住下水孔31。拉绳的长度一次确定后，可保持长久使用）。此后，上池中的冰继续融解，化为淡水；

直至上池中的冰全部化为淡水；

第二步骤：取出上池3中的淡水；将下池2中的浓海水也取出，之后泵入海水冲洗下池和接水盘一遍，以稀释残留的浓海水的盐分。然后泵出该冲洗的海水，将上池的下水孔31和接水盘的小孔51堵住；进入太阳能蒸馏海水工序：

在上池3中加入海水，关闭棚盖42，阳光透过透光棚4，加热上池内的海水（实际上上池成为一只传统的太阳能海水蒸馏器，上池池壁可以设一绝热层保温，表面涂黑以利于吸热） 使海水蒸发，水蒸汽上升；由于透光棚本身吸热少，温度低于池中温水，水蒸汽在透光棚4上遇冷，凝结成水滴，沿透光棚的斜面淌下，落入蒸馏水槽32，经蒸馏水道33流入下池2（接水盘5在下池的蒸馏水中浮起）。虽然下池中的蒸馏水会混入下池中残留的海水盐分，但只要该盐分不要超过淡水的盐分标准即可。

当上池的海水浓缩到一定程度，取出浓海水，也取出下池中的蒸馏水；再在上池中加入海水，重新蒸馏；

一年中，第一步骤在冬季进行，其余季节进行第二步骤中的太阳能蒸馏海水工序。

Claims (1)

1.一种利用太阳能、自然寒冷和海面进行海水淡化的方法，其特征是它包括能在水中浮起的船体，船体内依次设置下池、上池、透光棚；在上池池底设一下水孔连通下池；上池上部设有蒸馏水槽，蒸馏水槽通过蒸馏水道与下池连通；所述上池的池壁设一绝热层，其表面涂黑；

所述的透光棚设有通风口和棚盖，棚盖能移动并封闭通风口，使上池与外界隔离；所述的下池中设有接水盆，接水盆下部和下池的滑轮槽中设有滑轮和拉绳，拉绳的一端固定在下池上部，另一端与棚盖相连，当接水盆接满水后，在水重力的作用下，接水盆通过滑轮，拉动拉绳，使棚盖移动并封闭通风口；

所述的上池中设有堵塞机构，堵塞机构包括依次相连的弹簧、浮板、拉绳、塞子，其中弹簧的一端固定在上池，另一端压在浮板上；塞子靠自重堵住下水孔，当浮板克服弹簧力向上，通过拉绳，拉起塞子脱离下水孔；

所述的上池设有固定在池底的通气管，通气管的一端高于蒸馏水槽，另一端伸入下池；

利用上述装置制淡水的步骤：

第一步骤：在临近气温低于0℃以下的时节，移开棚盖，并在上池中加入海水，在气温低于0℃以下的时节，上池内的海水在冷空气中结冰；当冰结到一定厚度，由于冰体积膨胀，推动浮板克服弹簧力向上，塞子被拉起，未结冰的海水从下水孔流入接水盆和下池；

当接水盆的水满后，在水重力作用下，接水盆通过滑轮拉动拉绳，使棚盖移动并封闭通风口，以致上池与外界隔离；

阳光透过透光棚，加热棚内的空气，用以融化冰；由于热压效应，棚内的热空气经通气管流入冰层下部，也用以融化冰；冰中的咸冰水逐渐从冰晶间隙泄出，经下水孔流入下池；之后，冰层逐渐融化，浮板受弹簧的压迫逐渐下降，塞子也随之下降；当冰层经融化减薄到一定程度，以及排出的咸冰水的盐度小于1‰后，塞子靠自重完全堵住下水孔；此后，上池中的冰继续融解，化为淡水；

直至上池中的冰全部化为淡水；

第二步骤：取出上池中的淡水；将下池中的浓海水也取出，并用海水洗净下池；将上池的下水孔堵住；进入太阳能蒸馏海水工序：

在上池中加入海水，关闭棚盖，阳光透过透光棚，加热上池内的海水，使海水蒸发，其水蒸汽上升，在透光棚上遇冷，凝结成水滴，沿透光棚的斜面淌下，落入蒸馏水槽，经蒸馏水道流入下池；当上池的海水浓缩到一定程度，取出浓海水，也取出下池中的蒸馏水；再在上池中加入海水，重新蒸馏；

一年中，第一步骤在冬季进行，其余季节进行第二步骤中的太阳能蒸馏海水工序。

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