CN103011473A - 一种太阳能海水淡化及浓海水资源提取装置和方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种太阳能海水淡化及浓海水资源提取装置和方法，通过太阳能综合电站做功，将浅层的海水提取至保温海水储池进行预处理和保温，海水在自然重力的作用下，流经太阳能集热器加热，通过太阳能空气集热器风机和超声波雾化设备，使海水蒸发雾化形成饱和热蒸汽，同海底深层抽出的冷海水在多级冷凝淡化室换热，饱和热蒸汽冷凝成淡水，浓缩的海水进入多级海水化学离子筛资源提取器中获取海水资源提取物。通过上述方式，本发明能够获取需要的淡水和海水资源提取物，整个过程不需要消耗常规能源，在阳光的照射下即可进行独立运行，绿色环保，可循环使用。

Description

一种太阳能海水淡化及浓海水资源提取装置和方法

技术领域

本发明涉及海水淡化及提取技术领域，特别是涉及一种综合利用太阳能进行海水淡化以及采用太阳能能源对淡化后的浓海水进行深加工获取海水资源的装置和方法。

背景技术

淡水是人类社会赖以生存和发展的基本物质之一，地球表面2/3的面积被水覆盖，但水储量的97％为海水和苦咸水，这些水是很丰富的。但是，要利用海水必须经过淡化。

随着人口的增加、生活水平的改善和现代工农业的发展，对于淡水的需求日益扩大。淡水资源短缺将是许多国家地区必将面临的严重问题，因此目前应用海水淡化技术来开发淡水资源成为众多沿海国家的重要选择。

海水淡化的技术主要有热法(多级闪蒸、低温多效)、膜法(反渗透)、冻结、化学法等办法。尤其是热法和膜法是现在的主流方法，技术比较成熟，但是要消耗较大的燃料或电力能源。在我国能源紧张的条件下，急需寻找一种节能的从海水中制取淡水，并形成海水资源的提取的技术方法，以形成商业化的市场运作。因此综合利用太阳能，对海水进行淡化并深加工，制取淡水、提取盐、镁、钾、溴、锂等物质资源具有重大的意义。

目前利用太阳能对海水淡化的方法一般为热法(低温多效)，但是太阳能利用技术的发展除了常规的太阳能直接对介质(比如海水)加热外，还可以利用太阳能空气集热器产生热空气，或者利用太阳能进行光伏发电、热发电、太阳能制冷等，因此我们可以综合利用太阳能资源，制造电力(以驱动水泵、真空泵、电动器件运转)、制造真空、制造淡化需要的冷量等。

通过综合利用太阳能手段可以实现无人值守全自动化高效利用太阳能生产淡化水、提取海水资源。本发明基于此构想设计太阳能海水淡化及浓海水资源提取方法。

发明内容

本发明主要解决的技术问题是提供一种全面大规模的综合利用太阳能来进行海水淡化及浓海水资源提取装置和方法，能够减少常规能源的消耗，充分利用海水资源，提取有用物资，减少浓海水对环境造成的危害。

为解决上述技术问题，本发明采用的一个技术方案是：提供一种太阳能海水淡化及浓海水资源提取装置，包括：太阳能综合发电站和依次连接的保温海水储池、海水流量装置、太阳能海水集热器、超声波雾化设备、多级超声波蒸汽发生室、多级冷凝淡化室、淡水收集站、一级低温海水化学离子筛资源提取器和N级高温海水化学离子筛资源提取器，所述太阳能海水集热器和超声波雾化设备之间还连接有一太阳能空气集热器，所述太阳能空气集热器与太阳能海水集热器并联设置。

在本发明一个较佳实施例中，所述太阳能综合发电站包括太阳能光伏发电站、太阳能光热发电站和风能发电机组。

在本发明一个较佳实施例中，所述太阳能空气集热器上还连接有太阳能空气集热器风机，所述太阳能空气集热器风机上设置有一风量控制阀；所述太阳能海水集热器上还连接有流量控制器，所述流量控制器上还设置有一电磁控制阀。

在本发明一个较佳实施例中，所述多级超声波蒸发室和多级冷凝淡化室之间还设置有蒸汽风机和浓海水泵，所述蒸汽风机和浓海水泵之间并联设置。

在本发明一个较佳实施例中，所述多级冷凝淡化室上还连接有一真空泵，所述真空泵还连接多级海水化学离子筛资源提取器。

在本发明一个较佳实施例中，所述一级低温海水化学离子筛资源提取器上连接有一太阳能吸附式制冷室，所述N级高温海水化学离子筛资源提取器上连接有一太阳能集热器，所述N级高温海水化学离子筛资源提取器的温度逐级升高。

在本发明一个较佳实施例中，一种太阳能海水淡化及浓海水资源提取方法，包括如下工艺步骤：

第一步，太阳能综合电站做功，将浅层的海水输送至保温海水储池内进行预处理和保温；

第二步，保温海水储池内的海水通过重力作用流入太阳能海水集热器，开启海水流量装置，控制海水的进水量，海水在太阳能海水集热器中进行加热处理；

第三步，开启流量控制器和电磁控制阀，太阳能海水集热器中加热的海水流入多级超声波蒸汽发生室，开启太阳能空气集热器风机和风量控制阀，热空气通入到热海水中，开启超声波雾化设备，使热空气与热海水充分混合，热海水雾化蒸发形成饱和热蒸汽，同时将热海水浓缩处理；

第四步，饱和热蒸汽通过蒸汽风机被多级冷凝淡化室吸收，再通过真空泵的降压处理，饱和热蒸汽同海底深层抽出的冷海水进行换热，饱和热蒸汽冷凝成淡水，汇流至淡水收集站被收集利用，冷海水被加热，进入到保温海水储池；

第五步，浓缩后的浓海水通过浓海水泵依次输送至一级低温海水化学离子筛资源提取器和N级高温海水化学离子筛资源提取器，根据提取的不同资源的工艺温度不同，将所需要的物质提取分离出来。

本发明的有益效果是：本发明的太阳能海水淡化及浓海水资源提取装置充分利用太阳能资源，利用海水温差和地势落差，以综合利用太阳能绿色能源来进行海水淡化和海水资源提取，整个系统在太阳照射下即可自动化运行，不形成海水污染，而且可以充分的提取海水资源，是一种可持续、绿色循环、环境友好的海水处理装置和方法。

附图说明

图1是本发明太阳能海水淡化及浓海水资源提取装置一较佳实施例的结构示意图；

附图中各部件的标记如下：1、太阳能综合发电站，2、保温海水储池，3、太阳能海水集热器，4、太阳能空气集热器，5、流量控制器，6、太阳能空气集热器风机，7、超声波雾化设备，8、多级超声波蒸汽发生室，9、蒸汽风机，10、浓海水泵，11、真空泵，12、多级冷凝淡化室，13、淡水收集站，14、太阳能吸附式制冷室，15、太阳能集热器，16、一级低温海水化学离子筛资源提取器，17、N级高温海水化学离子筛资源提取器，18、海水流量装置。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的较佳实施例进行详细阐述，以使本发明的优点和特征能更易于被本领域技术人员理解，从而对本发明的保护范围做出更为清楚明确的界定。

请参阅图1，本发明实施例包括：

一种太阳能海水淡化及浓海水资源提取装置，包括：太阳能综合发电站1和依次连接的保温海水储池2、海水流量装置18、太阳能海水集热器3、超声波雾化设备7、多级超声波蒸汽发生室8、多级冷凝淡化室12、淡水收集站13、一级低温海水化学离子筛资源提取器16和N级高温海水化学离子筛资源提取器17。

太阳能海水集热器3和超声波雾化设备7之间还连接有一太阳能空气集热器4，太阳能空气集热器4与太阳能海水集热器3并联设置，太阳能空气集热器4收集热空气，用于热海水的蒸发雾化。

太阳能空气集热器4上还连接有太阳能空气集热器风机6，太阳能空气集热器风机6上设置有一风量控制阀，这样可以方便地控制热空气的流量。太阳能海水集热器3上还连接有流量控制器5，流量控制器5上还设置有一电磁控制阀，这样可以控制流入多级超声波蒸汽发生室8的热海水的流量。

多级超声波蒸发室8和多级冷凝淡化室12之间还设置有蒸汽风机9和浓海水泵10，蒸汽风机9和浓海水泵10之间并联设置。蒸汽风机9把饱和热蒸汽通入多级冷凝淡化室12，浓海水泵10把经过多级超声波蒸发室8处理后的浓海水依次输送至一级低温海水化学离子筛资源提取器16和N级高温海水化学离子筛资源提取器17。

多级冷凝淡化室12上还连接有一真空泵11，真空泵11把饱和热蒸汽降压处理，同海底深层抽出的冷海水进行换热，把饱和热蒸汽冷凝成淡水。

一级低温海水化学离子筛资源提取器16上连接有一太阳能吸附式制冷室14，通过太阳能对一级低温海水化学离子筛资源提取器16制冷；N级高温海水化学离子筛资源提取器17上连接有一太阳能集热器15，通过太阳能对N级高温海水化学离子筛资源提取器17逐级加热。

本发明中，太阳能综合发电站1包括太阳能光伏发电站、太阳能光热发电站和风能发电机组。太阳能综合发电站1形成的电能主要用于浓海水泵10和真空泵11的运转、电磁控制阀的开启、太阳能空气集热器风机6和蒸汽风机9的运转、相关电动部件和控制系统的自动运行等。

本发明的太阳能海水淡化及浓海水资源提取方法，包括如下工艺步骤：

第一步，太阳能综合电站1做功，将浅层的海水输送至保温海水储池2内进行预处理和保温。

第二步，保温海水储池2内的海水通过重力作用流入太阳能海水集热器3，开启海水流量装置18，控制海水的进水量，海水在太阳能海水集热器3中进行加热处理。

第三步，开启流量控制器5和电磁控制阀，太阳能海水集热器3中加热的海水流入多级超声波蒸汽发生室8，开启太阳能空气集热器风机6和风量控制阀，热空气通入到热海水中，开启超声波雾化设备7，使热空气与热海水充分混合，热海水雾化蒸发形成饱和热蒸汽，同时将热海水浓缩处理。

第四步，饱和热蒸汽通过蒸汽风机9被多级冷凝淡化室12吸收，再通过真空泵11的降压处理，饱和热蒸汽同海底深层抽出的冷海水进行换热，饱和热蒸汽冷凝成淡水，汇流至淡水收集站13被收集利用，冷海水被加热，进入到保温海水储池2。

第五步，浓缩后的浓海水通过浓海水泵10依次输送至一级低温海水化学离子筛资源提取器16和N级高温海水化学离子筛资源提取器17，根据提取的不同资源的工艺温度不同，将所需要的物质提取分离出来。

具体地，本发明的太阳能海水淡化及浓海水资源提取的工作过程为：

通过太阳能综合电站1做功，将浅层的海水提取到一定的高度，在保温海水储池2对海水进行预处理和保温，海水在自然重力的作用下，直接流经太阳能海水集热器3并经太阳能海水集热器3加热，开启太阳能空气集热器风机6以及超声波雾化设备7，在多级超声波蒸汽发生室8中，海水充分的蒸发雾化形成饱和热蒸汽，将饱和热蒸汽同海底深层抽出的冷海水在多级冷凝淡化室12进行换热，饱和热蒸汽被冷凝成淡水，汇流至淡水收集站13被收集利用，冷的海水被加热，进入保温海水储池，浓缩的海水继续进行处理，根据提取不同资源的工艺温度不同，由太阳能来进行制冷或逐级加热，最终形成需要的淡水以及海水资源的提取物。

本发明的太阳能海水淡化及浓海水资源提取装置和方法的有益效果为：充分综合地利用太阳能资源进行海水淡化，利用海水的温差和地势的自然落差获取淡水，整个系统不需要消耗常规的能源，在太阳照射下即可自动化运行，不产生环境污染，而且可以充分地提取海水资源，具有可持续、绿色循环、环境友好的优点。

以上所述仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (7)

1.一种太阳能海水淡化及浓海水资源提取装置，其特征在于，包括：太阳能综合发电站和依次连接的保温海水储池、海水流量装置、太阳能海水集热器、超声波雾化设备、多级超声波蒸汽发生室、多级冷凝淡化室、淡水收集站、一级低温海水化学离子筛资源提取器和N级高温海水化学离子筛资源提取器，所述太阳能海水集热器和超声波雾化设备之间还连接有一太阳能空气集热器，所述太阳能空气集热器与太阳能海水集热器并联设置。

2.根据权利要求1所述的太阳能海水淡化及浓海水资源提取装置，其特征在于，所述太阳能综合发电站包括太阳能光伏发电站、太阳能光热发电站和风能发电机组。

3.根据权利要求1所述的太阳能海水淡化及浓海水资源提取装置，其特征在于，所述太阳能空气集热器上还连接有太阳能空气集热器风机，所述太阳能空气集热器风机上设置有一风量控制阀；所述太阳能海水集热器上还连接有流量控制器，所述流量控制器上还设置有一电磁控制阀。

4.根据权利要求1所述的太阳能海水淡化及浓海水资源提取装置，其特征在于，所述多级超声波蒸发室和多级冷凝淡化室之间还设置有蒸汽风机和浓海水泵，所述蒸汽风机和浓海水泵之间并联设置。

5.根据权利要求1所述的太阳能海水淡化及浓海水资源提取装置，其特征在于，所述多级冷凝淡化室上还连接有一真空泵，所述真空泵还连接多级海水化学离子筛资源提取器。

6.根据权利要求1所述的太阳能海水淡化及浓海水资源提取装置，其特征在于，所述一级低温海水化学离子筛资源提取器上连接有一太阳能吸附式制冷室，所述N级高温海水化学离子筛资源提取器上连接有一太阳能集热器，所述N级高温海水化学离子筛资源提取器的温度逐级升高。

7.一种太阳能海水淡化及浓海水资源提取方法，其特征在于，包括如下工艺步骤：

第一步，太阳能综合电站做功，将浅层的海水输送至保温海水储池内进行预处理和保温；

第二步，保温海水储池内的海水通过重力作用流入太阳能海水集热器，开启海水流量装置，控制海水的进水量，海水在太阳能海水集热器中进行加热处理；

第三步，开启流量控制器和电磁控制阀，太阳能海水集热器中加热的海水流入多级超声波蒸汽发生室，开启太阳能空气集热器风机和风量控制阀，热空气通入到热海水中，开启超声波雾化设备，使热空气与热海水充分混合，热海水雾化蒸发形成饱和热蒸汽，同时将热海水浓缩处理；

第四步，饱和热蒸汽通过蒸汽风机被多级冷凝淡化室吸收，再通过真空泵的降压处理，饱和热蒸汽同海底深层抽出的冷海水进行换热，饱和热蒸汽冷凝成淡水，汇流至淡水收集站被收集利用，冷海水被加热，进入到保温海水储池；

第五步，浓缩后的浓海水通过浓海水泵依次输送至一级低温海水化学离子筛资源提取器和N级高温海水化学离子筛资源提取器，根据提取的不同资源的工艺温度不同，将所需要的物质提取分离出来。