CN102583602B - 一种利用空气实现海水淡化的装置和方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种利用空气实现海水淡化的装置，包括：海水循环回路、空气循环回路和水管路；海水循环回路位于装置的左侧和右侧，空气循环回路位于装置中部，水管路位于装置下部；海水循环回路与空气循环回路的连接部件为蒸汽发生器和冷凝器，空气循环回路与水管路的连接部件为气液分离器。实现此海水淡化的方法是以空气作为载体，通过经过太阳能加热的海水与空气直接接触，温度比较高的海水扩散蒸发到空气中，空气湿度大量增加，然后将该空气经过冷却并冷凝释放出水分，得到淡水。本发明为海水淡化提供了一种可行的方法与方案，结构简单且系统中无大功率设备，系统经济性较高。
Description
技术领域
本发明属于海水淡化的技术领域，特别涉及一种基于空气加湿、冷却减湿过程的海水淡化装置。
背景技术
水是人类社会生存和发展的物质基础,淡水资源的匮乏越来越成为人们注目的焦点。普遍认为海水淡化是21世纪中国解决沿海地区淡水资源短缺问题的重要措施之一，也是一种必然的选择。尽管各种海水淡化技术均已趋于成熟,但都存在各自的局限和不足，因此研究新型的海水淡化方式仍有十分重要的意义。
一种利用空气实现海水淡化的装置，基于干燥的空气具有吸收水分的能力，且吸湿后的空气经过冷凝可释放出水分而设计。干燥的空气在蒸汽发生器内与海水发生热质传递，吸收海水中的水分，吸湿后的空气进入冷凝器内，空气中的水分凝结出来，空气重新变得干燥，将凝结出来的水分收集起来，即可得到淡水。
发明内容
本发明的目的是提出了一种利用空气实现海水淡化的装置，该装置利用干燥空气吸收海水中的水分，并通过冷凝将水分释放出来，实现海水淡化，是一种节能、结构简单的海水淡化方式。
为解决上述技术问题，本发明的技术方案如下：
一种利用空气实现海水淡化的装置，包括：海水循环回路、空气循环回路和水管路；海水循环回路位于装置的左侧和右侧，空气循环回路位于装置中部，水管路位于装置下部；海水循环回路与空气循环回路的连接部件为蒸汽发生器2和冷凝器7，空气循环回路与水管路的连接部件为气液分离器8。
海水循环回路包括太阳能集热器1、蒸汽发生器2、第一回热器3、第一海水泵4、第一节流阀5、第二回热器6、冷凝器7、第三回热器10、第二海水泵12、第二节流阀13、第三节流阀14；太阳能集热器1的输出端与蒸汽发生器2的上部连接，蒸汽发生器2的下部输出端分两路：一路通过第一节流阀5、第一海水泵4与太阳能集热器1的输入端连接；一路通过第一回热器3后，与外界相通；部分外界供给海水经过第三回热器10、第二回热器6、第一回热器3和第一海水泵4与 太阳能集热器1的输入端连接，一部分外界供给海水通过第三节流阀14与冷凝器7的上部连接；冷凝器7的下部通过第二海水泵12分两路：一路与外界连接；一路通过第二节流阀13、第三节流阀14与冷凝器7的上部连接。
空气循环回路包括蒸汽发生器2、第二回热器6、冷凝器7、气液分离器8、风机9；蒸汽发生器2的右侧输出端通过第二回热器6与冷凝器7的左侧输入端连接，冷凝器7的左侧输出端与气液分离器8的右侧连接，气液分离器8的左侧通过风机9与蒸汽发生器2的右侧输入端连接。
水管路包括气液分离器8、淡水泵15、第三回热器10、淡水收集箱11；气液分离器8的下部通过淡水泵15、第三回热器10与淡水收集箱11连接。
一种利用空气实现海水淡化的方法，包括以下步骤：
（1） 稀海水在蒸汽发生器2中与干燥空气进行热质交换，海水浓度增加，蒸汽发生器2出口的浓海水分两路：一路通过第一回热器3排放；另一路通过第一节流阀5与经过第一回热器3、第二回热器6、第三回热器10的稀海水混合，混合后经过第一海水泵4、太阳能集热器1进入蒸汽发生器2；
（2） 蒸汽发生器2中干燥空气吸收稀海水的水分后，含湿量增加，经过第二回热器6进入冷凝器7中，在冷凝器7中冷却海水的温度接近或低于空气的露点温度，空气中的水分凝结出来，空气含湿量降低，吸湿能力增强，经过风机9进入蒸汽发生器2中，再次吸湿稀海水中的水分；
（3） 凝结水通过气液分离器8与空气分离，经过淡水泵15、第三回热器10进入淡水收集箱11中。
可利用工业余热、太阳能作为蒸汽发生器（2）的驱动能源。
本发明的一种利用空气实现海水淡化的方法为，干燥的空气在蒸汽发生器中吸收海水中的水分，空气含湿量增大，通过第二回热器进入冷凝器中，空气中的水分凝结出来，通过气液分离器将空气与凝结水分离，干燥的空气通过风机进入蒸汽发生器中，组成空气循环回路；凝结水通过淡水泵和第三回热器进入淡水收集箱。蒸汽发生器出口的浓海水：一部分通过第一回热器排放；另一部分通过第一节流阀与经过第一回热器、第二回热器、第三回热器的稀海水混合，混合后经过第一海水泵、太阳能集热器进入蒸汽发生器。冷凝器出口的冷却海水经过第二海水泵分两路：一部分经过第二节流阀、第三节流阀进入冷凝器内；另一部分排放。
本发明利用蒸汽发生器内稀海水表面水蒸气分压力与干燥空气中水蒸气分压力的差压，实现海水向干燥空气传递水分。
本发明利用冷凝器中冷却海水的温度接近或低于空气的露点温度，使空气中的水分凝结出来，凝结水通过气液分离器、淡水泵、第三回热器进入淡水收集箱中，即可得到淡水。
本发明的有益效果如下。
1、此方法可以利用工业余热、太阳能等热源作为蒸汽发生器的驱动能源，实现了废热或者可再生能源有效利用。
2、供给稀海水进入太阳能集热器之前，先后进过了第三回热器、第二回热器、第一回热器三级预热，有利于提高太阳能集热器出口的海水温度，同时对温度较高的淡水和浓海水进行余热回收，避免了能源的浪费。
3、本方法和装置为海水淡化提供了一种可行的方法与方案，结构简单且系统中无大功率设备，系统经济性较高。
附图说明
图1是本发明一种利用空气实现海水淡化的装置的结构示意图。
其中有：太阳能集热器1，蒸汽发生器2，第一回热器3，第一海水泵4，第一节流阀5，第二回热器6，冷凝器7，气液分离器8，风机9，第三回热器10，淡水收集箱11，第二海水泵12，第二节流阀13，第三节流阀14，淡水泵15。
具体实施方式
下面将参照附图对本发明进行说明。
一种利用空气实现海水淡化的装置，该装置包括海水循环回路、空气循环回路和水管路。其具体方案如下：海水循环与传统的溶液再生循环类似，稀海水在蒸汽发生器中与干燥空气进行热质交换，海水浓度增加，蒸汽发生器出口的浓海水分两路：一路通过第一回热器排放；另一路通过第一节流阀与经过第一回热器、第二回热器、第三回热器的稀海水混合，混合后经过第一海水泵、太阳能集热器进入蒸汽发生器。空气循环是蒸汽发生器中干燥空气吸收稀海水的水分后，含湿量增加，经过第二回热器进入冷凝器中，在冷凝器中冷却海水的温度接近或低于空气的露点温度，空气中的水分凝结出来，空气含湿量降低，吸湿能力增强，经过风机进入蒸汽发生器中，再次吸湿稀海水中的水分。水管路中，凝结水通过气液分离器与空气分离，经过淡水泵、第三回热器进入淡水收集箱中。
本发明利用太阳能及其他低品位热源驱动蒸汽发生器中产生水蒸气，水蒸气被空气带走排出，蒸汽发生器出口的海水浓度得到提升。冷却海水在冷凝器中冷凝空气中的水分，温度升高，冷凝器出口的海水一部分经过第二节流阀与供给海水混合，再次进入冷凝器，另一部分排放。
以上所述仅为本发明的较佳实施方式，本发明的保护范围并不以上述实施方式为限，但凡本领域普通技术人员根据本发明所揭示内容所作的等效修饰或变化，皆应纳入权利要求书中记载的保护范围内。
Claims (3)
1.一种利用空气实现海水淡化的装置，其特征在于包括：海水循环回路、空气循环回路和水管路；海水循环回路位于装置的左侧和右侧，空气循环回路位于装置中部，水管路位于装置下部；海水循环回路与空气循环回路的连接部件为蒸汽发生器（2）和冷凝器（7），空气循环回路与水管路的连接部件为气液分离器（8）；
所述海水循环回路包括太阳能集热器（1）、蒸汽发生器（2）、第一回热器（3）、第一海水泵（4）、第一节流阀（5）、第二回热器（6）、冷凝器（7）、第三回热器（10）、第二海水泵（12）、第二节流阀（13）、第三节流阀（14）；
太阳能集热器（1）的输出端与蒸汽发生器（2）的上部连接，蒸汽发生器（2）的下部输出端分两路：一路通过第一节流阀（5）、第一海水泵（4）与太阳能集热器（1）的输入端连接；一路通过第一回热器（3）后，与外界相通；
一部分外界供给海水经过第三回热器（10）、第二回热器（6）、第一回热器（3）和第一海水泵（4）与 太阳能集热器（1）的输入端连接，一部分外界供给海水通过第三节流阀（14）与冷凝器（7）的上部连接；
冷凝器（7）的下部通过第二海水泵（12）分两路：一路与外界连接；一路通过第二节流阀（13）、第三节流阀（14）与冷凝器（7）的上部连接；
所述空气循环回路包括蒸汽发生器（2）、第二回热器（6）、冷凝器（7）、气液分离器（8）、风机（9）；
蒸汽发生器（2）的右侧输出端通过第二回热器（6）与冷凝器（7）的左侧输入端连接，冷凝器（7）的左侧输出端与气液分离器（8）的右侧连接，气液分离器（8）的左侧通过风机（9）与蒸汽发生器（2）的右侧输入端连接；
所述水管路包括气液分离器（8）、淡水泵（15）、第三回热器（10）、淡水收集箱（11）；
气液分离器（8）的下部通过淡水泵（15）、第三回热器（10）与淡水收集箱（11）连接。
2.一种利用如权利要求1所述的装置实现海水淡化的方法，其特征在于包括以下步骤：
稀海水在蒸汽发生器（2）中与干燥空气进行热质交换，海水浓度增加，蒸汽发生器（2）出口的浓海水分两路：一路通过第一回热器（3）排放；另一路通过第一节流阀（5）与经过第一回热器（3）、第二回热器（6）、第三回热器（10）的稀海水混合，混合后经过第一海水泵（4）、太阳能集热器（1）进入蒸汽发生器（2）；
蒸汽发生器（2）中干燥空气吸收稀海水的水分后，含湿量增加，经过第二回热器（6）进入冷凝器（7）中，在冷凝器（7）中冷却海水的温度接近或低于空气的露点温度，空气中的水分凝结出来，空气含湿量降低，吸湿能力增强，经过风机（9）进入蒸汽发生器（2）中，再次吸湿稀海水中的水分；
凝结水通过气液分离器（8）与空气分离，经过淡水泵（15）、第三回热器（10）进入淡水收集箱（11）中。
3. 根据权利要求2所述的方法，其特征在于：可利用工业余热、太阳能作为蒸汽发生器（2）的驱动能源。
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