CN102583608B - 引射式太阳能海水淡化装置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种引射式太阳能海水淡化装置，利用太阳能作为热源，将海水加热到一定温度，而后进入热水箱，再进入由引射器维持负压的闪蒸室，进行闪蒸，水蒸气通过两次冷凝器获得大量淡水，即利用喷射常温海水达到维持闪蒸室内负压目的，由于闪蒸室内负压则海水在太阳能加热器中不需加热到较高温度，这样太阳能加热器在光照强度不是很强的情况下仍可工作，且随着光照强度的增加该装置效率相应增大；而热海水在闪蒸室内闪蒸，不仅提高海水蒸发量而且消除换热器由于温差造成的热损失提高能源利用率。

Description

引射式太阳能海水淡化装置
技术领域
本发明属于海水淡化领域，具体涉及一种利用太阳能和射流技术实现海水淡水的引射式太阳能海水淡化装置。
背景技术
我国是一个干旱严重缺水的国家，虽然我国淡水资源总量占全球水资源的6%，但人均占有量仅为世界平均水平的1/4。面临淡水供需矛盾日益加剧，充分利用海水资源是一种很好的解决方法。
由于海水淡化具有重要意义，因此相关研究人员相继提出了很多方法，如蒸馏法、反渗透法、电渗析法、离子交换法等等，这些方法一般都需要消耗大量燃料和电力；太阳能是一种可再生清洁能源，将太阳能应用于海水淡化技术，可以显著降低海水淡化的能耗，具有广阔的应用前景。因此，如何将太阳能高效的应用于海水淡化技术是一项重大研究课题。
太阳能海水淡化技术基本上都是在环境压力下进行的，有些利用喷射蒸汽吸取蒸汽等，这些方法不仅要求要把流体加热到较高温度，而且通过换热器来进行加热，这样限制了太阳能利用条件，造成能源利用率不高和淡水产量不大。
发明内容
本发明的目的在于提供一种结合引射器原理和闪蒸特点，在高效利用太阳能的基础上提供一种引射式太阳能海水淡化装置。
为达到上述目的，本发明采用的技术方案是：海水池通过海水管道及安装在该管道上的海水泵与安装在闪蒸室内部上端的一次冷凝器的入口相连通，一次冷凝器的出口经太阳能加热器入口管道与太阳能加热器入口连接，太阳能加热器出口通过太阳能加热器出口管道与太阳能热水箱连接，太阳能热水箱出口与闪蒸室相连接，闪蒸室还通过低压管道与引射器的低压入口相连通，引射器的高压入口通过升压泵与海水池相连，引射器的出口通过引射器出口管道与海水池相连，所述的闪蒸室内位于一次冷凝器的下端安装有倾斜度为30°～50°的挡板，挡板上端闪蒸室的侧壁上开设有淡水出口，挡板下端闪蒸室的壁面上开设有浓海水出口，所述的淡水出口通过淡水出口管道与淡水箱相连通，浓海水出口通过浓海水出口管道与浓海水箱相连。
所述的一次冷凝器为螺旋布置。
所述的闪蒸室的上端还安装有倾斜角大于55°的二次冷凝器，二次冷凝器的入口通过海水管道与海水池相连通，二次冷凝器的出口连接到太阳能加热器入口管道上，且在一次冷凝器、二次冷凝器的入口管道上分别安装有一次冷凝器截止阀和二次冷凝器截止阀，闪蒸室与引射器低压入口相连通的低压管道穿过二次冷凝器，且在该低压管道上安装有引射器截止阀。
所述的在太阳能加热器入口的太阳能加热器入口管道安装有太阳能加热器调节阀，且在太阳能加热器调节阀前端的太阳能加热器入口管道连接有与海水池相连通的海水回水管道，在该海水回水管道上安装有回水调节阀。
所述的闪蒸室的淡水出口与淡水箱相连通的淡水出口管道上安装有淡水截止阀；闪蒸室的浓海水出口与浓海水箱相连通的浓海水出口管道上安装有海水截止阀。
所述的太阳能热水箱与闪蒸室相连接的管道上安装有控制阀。
所述的太阳能热水箱外包有隔热材料，且太阳能热水箱的位置低于闪蒸室。
所述的挡板包括平行设置的上、下挡板，上、下挡板的右下端都固定在闪蒸室内壁上，左上端用密封材料密封，上、下挡板之间夹装有隔热材料。
所述的闪蒸室内安装液位计，该液位计液位最大值应低于挡板左上端30mm～60mm。
所述的闪蒸室外包有隔热材料，闪蒸室内海水平面上端设置有滤网。
本发明是利用太阳能作为热源，海水温度不需要加热太高，而后进入热水箱，再进入由引射器维持负压的闪蒸室，进行闪蒸，水蒸气通过两次冷凝器获得大量淡水，即利用喷射常温海水达到维持闪蒸室内负压目的，由于闪蒸室内负压则海水在太阳能加热器中不需加热到较高温度，这样太阳能加热器在光照强度不是很强的情况下仍可工作，而热海水在闪蒸室内闪蒸，不仅提高海水蒸发量而且消除换热器由于温差造成的热损失提高能源利用率。
附图说明
图1是本发明整体结构示意图；
图2是本发明闪蒸室6的结构示意图；
图3是本发明引射器3的系统示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步详细说明。
参见图1，本发明包括海水池22，海水池22通过海水管道及安装在该管道上的海水泵15分别与一次冷凝器4入口及二次冷凝器1入口相连接，在一次冷凝器4、二次冷凝器1的入口管道上分别安装有一次冷凝器截止阀12和二次冷凝器截止阀13，一次冷凝器4采用螺旋布置的方式安装在闪蒸室6内部的上端，二次冷凝器1采用倾斜角大于55°的方式安装在闪蒸室6的上端，一次冷凝器4的出口经太阳能加热器入口管道14与太阳能加热器20入口连接，二次冷凝器1的出口也与太阳能加热器入口管道14相连，太阳能加热器入口的太阳能加热器入口管道14安装有太阳能加热器调节阀21，且在太阳能加热器调节阀21前端的太阳能加热器入口管道14连接有与海水池22相连通的海水回水管道17，在该海水回水管道17上安装有回水调节阀16，闪蒸室6的出口还通过低压管道与引射器3的低压入口相连通（参见图3），低压管道穿过二次冷凝器1，且在该低压管道上安装有引射器截止阀2，引射器3的高压入口通过升压泵7与海水池22相连，引射器3的出口通过引射器出口管道与海水池22相连，太阳能加热器20出口通过太阳能加热器出口管道与太阳能热水箱19连接，太阳能热水箱19出口经管道及安装在管道上的控制阀18与闪蒸室6相连接，且太阳能热水箱19外包有隔热材料，太阳能热水箱19的位置低于闪蒸室6，所述的闪蒸室6内位于一次冷凝器4的下端安装有倾斜度为30°～50°的挡板，闪蒸室6内还安装有液位计，该液位计液位最大值应低于挡板左上端30mm～60mm，挡板上端闪蒸室6的侧壁上开设有淡水出口，挡板下端闪蒸室6的壁面上开设有浓海水出口，所述的淡出口通过淡水出口管道及安装在该管道上的淡水截止阀11与淡水箱10相连通，浓海水出口通过浓海水出口管道及安装在该管道上的海水截止阀8与浓海水箱9相连。
参见图2，本发明的挡板5包括平行设置的上、下挡板24、26，上、下挡板的右下端都固定在闪蒸室6内壁上，左上端用密封材料27密封，上、下挡板24、26之间夹装有隔热材料25，闪蒸室6外包有隔热材料23，闪蒸室6内海水平面上端设置有滤网28。
如图1-3所示，本发明运行之前开启二次冷凝器截止阀13、太阳能加热器调节阀21，关闭控制阀18和回水调节阀16，运行海水泵15往太阳能加热器中加入海水，同时关闭淡水截止阀11和海水截止阀8，开启引射器截止阀2，运行升压泵7，当经过太阳能加热器加热的海水达到所要求温度，开启控制阀18，太阳能加热器调节阀21和回水调节阀16使整个系统正常生产淡水。系统停止后开启淡水截止阀11和海水截止阀8放出浓海水和淡水。
海水被海水泵15抽取后，海水进入冷凝器进行加热，而后进入太阳能加热器20进行加热，而后进入闪蒸室6内发生闪蒸，水蒸汽被冷凝时部分热量被冷凝海水带走，如此循环，减少太阳能损失提高其利用率。
闪蒸室6、太阳能加热器20和太阳能热水箱19组成密闭系统，其运行过程中若太阳能热水箱19水量满箱，需要降低太阳能加热器调节阀21开度，开大回水调节阀16。
本发明的以闪蒸系统为核心，闪蒸室内维持低压环境下，闪蒸室内热海水易于发生闪蒸，相较通过换热器加热海水大大提高效率减少热损失。由于闪蒸室负压较低太阳能加热器加热的海水温度不须太高，故平均每天收集太阳能量一定时，根据Q=m×C×△t，Q不变，△t减小时m增大，显然可以提高海水淡化产量；冷凝器中海水被水蒸气加热后进入太阳能加热器中加热，使得△t进一步减小，增加产量，而且海水被海水泵抽取后，先后进入冷凝器和太阳能加热器进行加热，而后在闪蒸室内闪蒸，水蒸汽被冷凝同时部分热量被冷凝海水带走，形成一定的能量循环，大大提高了太阳能源的利用率；闪蒸室与太阳能热水箱以连通器形式连接，热水箱位置相较闪蒸室位置低以平衡两者的部分压差，达到自动平衡闪蒸室内液面的目的；闪蒸室内装一液位计与控制阀连接，当闪蒸室内液位超过设定值时控制阀将自动关闭，液位低于某设定值时控制阀自动打开，安全且保证持续生产淡水，体现智能化；引射系统是由引射器、升压泵及相关管道组成，通过喷流高压海水得到闪蒸室所需的负压；二次冷凝提高产量；太阳能加热器用的是真空集热管，有利于提高太阳能加热器的效率。
本发明大大降低热损失，提高能源利用率和淡水产量，特别适合能源短缺的近海区。

Claims (10)

1.一种引射式太阳能海水淡化装置，其特征在于：海水池（22）通过海水管道及安装在该管道上的海水泵（15）与安装在闪蒸室（6）内部上端的一次冷凝器（4）的入口相连通，一次冷凝器（4）的出口经太阳能加热器入口管道（14）与太阳能加热器（20）入口连接，太阳能加热器（20）出口通过太阳能加热器出口管道与太阳能热水箱（19）连接，太阳能热水箱（19）出口与闪蒸室（6）相连接，闪蒸室（6）还通过低压管道与引射器（3）的低压入口相连通，引射器（3）的高压入口通过升压泵（7）与海水池（22）相连，引射器（3）的出口通过引射器出口管道与海水池（22）相连，所述的闪蒸室（6）内位于一次冷凝器（4）的下端安装有倾斜度为30°～50°的挡板（5），挡板（5）上端闪蒸室（6）的侧壁上开设有淡水出口，挡板下端闪蒸室（6）的壁面上开设有浓海水出口，所述的淡水出口通过淡水出口管道与淡水箱（10）相连通，浓海水出口通过浓海水出口管道与浓海水箱（9）相连。
2.根据权利要求1所述的引射式太阳能海水淡化装置，其特征在于：所述的一次冷凝器（4）为螺旋布置。
3.根据权利要求1所述的引射式太阳能海水淡化装置，其特征在于：所述的闪蒸室（6）的上端还安装有倾斜角大于55°的二次冷凝器（1），二次冷凝器（1）的入口通过海水管道与海水池（22）相连通，二次冷凝器（1）的出口连接到太阳能加热器入口管道（14）上，且在一次冷凝器（4）、二次冷凝器（1）的入口管道上分别安装有一次冷凝器截止阀（12）和二次冷凝器截止阀（13），闪蒸室（6）与引射器（3）低压入口相连通的低压管道穿过二次冷凝器（1），且在该低压管道上安装有引射器截止阀（2）。
4.根据权利要求1所述的引射式太阳能海水淡化装置，其特征在于：所述的在太阳能加热器入口的太阳能加热器入口管道（14）安装有太阳能加热器调节阀（21），且在太阳能加热器调节阀（21）前端的太阳能加热器入口管道（14）连接有与海水池（22）相连通的海水回水管道（17），在该海水回水管道上安装有回水调节阀（16）。
5.根据权利要求1所述的引射式太阳能海水淡化装置，其特征在于：所述的闪蒸室（6）的淡水出口与淡水箱（10）相连通的淡水出口管道上安装有淡水截止阀（11）；闪蒸室（6）的浓海水出口与浓海水箱（9）相连通的浓海水出口管道上安装有海水截止阀（8）。
6.根据权利要求1所述的引射式太阳能海水淡化装置，其特征在于：所述的太阳能热水箱（19）与闪蒸室（6）相连接的管道上安装有控制阀（18）。
7.根据权利要求1所述的引射式太阳能海水淡化装置，其特征在于：所述的太阳能热水箱（19）外包有隔热材料，且太阳能热水箱（19）的位置低于闪蒸室（6）。
8.根据权利要求1所述的引射式太阳能海水淡化装置，其特征在于：所述的挡板（5）包括平行设置的上、下挡板（24、26），上、下挡板的右下端都固定在闪蒸室（6）内壁上，左上端用密封材料（27）密封，上、下挡板（24、26）之间夹装有隔热材料（25）。
9.根据权利要求1或8所述的引射式太阳能海水淡化装置，其特征在于：所述的闪蒸室（6）内安装液位计，该液位计液位最大值应低于挡板左上端30mm～60mm。
10.根据权利要求1所述的引射式太阳能海水淡化装置，其特征在于：所述的闪蒸室（6）外包有隔热材料（23），闪蒸室（6）内海水平面上端设置有滤网（28）。
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