CN103601326B - 太阳能海水淡化系统 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种太阳能海水淡化系统，包括海水取水泵、板式换热器B、物料加热储罐、冷凝器、太阳能集热器和三效模管降膜蒸发器，物料加热储罐通过管道与三效模管降膜蒸发器相连通，三效模管降膜蒸发器与冷凝器相互通过管道连通，太阳能集热器分别与板式换热器B、物料加热储罐和三效模管降膜蒸发器电连接；板式换热器B与三效模管降膜蒸发器之间通过管道连通设有浓缩液排出泵，三效模管降膜蒸发器上设有压缩机；冷凝器上电连接有真空泵。本发明是运用清洁太阳能源运行的海水淡化系统，减少锅炉的维护费用，并且结合了横管降膜技术和机械加热两种方式，大大提高了海水淡化的效率和质量。

Description

太阳能海水淡化系统
技术领域
本发明涉及海水淡化、分类技术领域，尤其涉及一种太阳能海水淡化系统，尤其涉及一种结合太阳能、风能技术、机械压缩技术和横管降膜低温多效海水淡化技术运行的海水淡化系统。
背景技术
目前主流的海水淡化技术主要以热法的横管降膜技术和膜法的反渗透为主。虽然横管降膜技术已经非常成熟，但现有的模管降膜蒸发器一般都是以热力压缩技术实现二次蒸汽的重复利用。并且海水淡化的整体系统都采用电能等传统能源，在海水取水附近的太阳能非常丰富，如果加以利用将有效节约能源，减少环境污染等。现有的海水淡化系统没有机械压缩技术和横管降膜技术相结合，使得海水淡化无法高效率、高质量的进行。
发明内容
针对现有技术存在的不足之处，本发明的目的在于提供一种利用清洁能源，能够24小时不间断运行的太阳能海水淡化系统，并且该海水淡化系统结合了横管降膜技术和机械加热两种方式，大大提高了海水淡化的效率和质量。
本发明的目的通过下述技术方案实现：
一种太阳能海水淡化系统，包括海水取水泵、板式换热器B、物料加热储罐、冷凝器、太阳能集热器和三效模管降膜蒸发器，所述海水取水泵、板式换热器B、物料加热储罐依次通过管道相互连通，物料加热储罐通过管道与三效模管降膜蒸发器相连通，三效模管降膜蒸发器与冷凝器相互通过管道连通，所述太阳能集热器分别与板式换热器B、物料加热储罐和三效模管降膜蒸发器电连接；所述板式换热器B与三效模管降膜蒸发器之间通过管道连通设有浓缩液排出泵，所述三效模管降膜蒸发器上设有压缩机；所述冷凝器上电连接有真空泵。
为了更好地实现本发明，本发明提供一种优选的三效模管降膜蒸发器结构技术方案是：所述三效模管降膜蒸发器主要由相互间管道连通的第一效蒸发器、第二效蒸发器和第三效蒸发器构成；第三效蒸发器与所述物料加热储罐通过管道相互连通，并且在该管道上设有喷淋加压泵A；第二效蒸发器与第三效蒸发器之间通过管道连通设有喷淋加压泵B，第一效蒸发器与第二效蒸发器之间通过管道连通设有喷淋加压泵C；所述喷淋加压泵A、喷淋加压泵B与喷淋加压泵C分别与太阳能集热器电连接。
进一步的技术方案是：所述海水取水泵与板式换热器B之间设有阻垢剂加药装置。
再进一步的技术方案是：所述阻垢剂加药装置与板式换热器B之间设有板式换热器A。
所述第一效蒸发器、第二效蒸发器和第三效蒸发器内部均设有与冷凝器相连通的蒸发管。
作为优选，所述冷凝器上设有冷凝水排出泵。
作为优选，所述太阳能集热器上包括有能将太阳热量转化为电能的能量转换器和若干个平板式太阳能集热板。
本发明较现有技术相比，具有以下优点及有益效果：
（1）本发明是运用清洁太阳能源运行的海水淡化系统，该系统运行时，不需要锅炉提供蒸汽，减少锅炉的维护费用，能够在太阳能丰富的地方运行。利用机械压缩机，可以能将二次蒸汽完全利用，减少能量损耗，达到节能的目的，其中每吨淡水耗电量在18～20度。
（2）本发明将横管降膜技术和机械压缩两种方式结合在一起，大大提高了海水淡化的效率和质量。
附图说明
图1为本发明的原理结构框图；
图2为本发明的结构示意图；
图3为物料加热储罐的结构示意图；
图4为冷凝器的结构示意图。
其中，附图中的附图标记所对应的名称为：
1－第一效蒸发器，2－第二效蒸发器，3－第三效蒸发器，4－冷凝器，5－真空泵，6－压缩机，7－阻垢剂加药装置，8－板式换热器A，9－冷凝水排出泵，10－物料加热储罐，11－喷淋加压泵A，12－喷淋加压泵B，13－喷淋加压泵C，14－板式换热器B，15－浓缩液排出泵，16－太阳能集热器。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明作进一步地详细说明：
实施例
如图1～图4所示，一种太阳能海水淡化系统，包括海水取水泵、板式换热器B14、物料加热储罐10、冷凝器4、太阳能集热器16和三效模管降膜蒸发器。海水取水泵、板式换热器B14、物料加热储罐10依次通过管道相互连通，物料加热储罐10通过管道与三效模管降膜蒸发器相连通，三效模管降膜蒸发器与冷凝器4相互通过管道连通，太阳能集热器16分别与板式换热器B14、物料加热储罐10和三效模管降膜蒸发器电连接。板式换热器B14与三效模管降膜蒸发器之间通过管道连通设有浓缩液排出泵15，三效模管降膜蒸发器上设有压缩机6。冷凝器4上电连接有真空泵5。
如图1、图2所示，三效模管降膜蒸发器主要由相互间管道连通的第一效蒸发器1、第二效蒸发器2和第三效蒸发器3构成。第三效蒸发器3与物料加热储罐10通过管道相互连通，并且在该管道上设有喷淋加压泵A11，该喷淋加压泵A11主要用于将物料加热储罐10中的海水喷淋输送到第三效蒸发器3中。第二效蒸发器2与第三效蒸发器3之间通过管道连通设有喷淋加压泵B12，该喷淋加压泵B12主要用于将第三效蒸发器3中的海水喷淋输送到第二效蒸发器2中。第一效蒸发器1与第二效蒸发器2之间通过管道连通设有喷淋加压泵C13，该喷淋加压泵C13主要用于将第二效蒸发器2中的海水喷淋输送到第一效蒸发器1中。喷淋加压泵A11、喷淋加压泵B12与喷淋加压泵C13分别与太阳能集热器16电连接，也就是说太阳能集热器16分别为喷淋加压泵A11、喷淋加压泵B12与喷淋加压泵C13提供所需的电能。
如图1、图2所示，海水取水泵与板式换热器B14之间设有阻垢剂加药装置7。阻垢剂加药装置7与板式换热器B14之间设有板式换热器A8。阻垢剂加药装置7可以对海水取水泵抽出的海水中加入阻垢剂，降低海水在本系统的各个设备中形成污垢的速率。
本实施例的第一效蒸发器1、第二效蒸发器2和第三效蒸发器3内部均设有与冷凝器4相连通的蒸发管。
如图1、图2所示，冷凝器4上设有冷凝水排出泵9。
本实施例的太阳能集热器16上包括有能将太阳热量转化为电能的能量转换器和若干个平板式太阳能集热板。
本发明的工作原理如下：
系统流程可以分为：
海水系统，海水经过海水取水泵抽出，经过板式换热器A8与冷凝水换热，以后经过板式换热器B14再与浓海水换热以后，再进入太阳能集热器16，调节太阳能集热器16，使海温度上升至71-73度，然后进入物料加热储罐10加热，物料加热储罐10的储量为0.5吨，液位为1米。物料加热储罐10的水经过喷淋加压泵A11打入第三效蒸发器3中，经过蒸发以后的海水，经过喷淋加压泵B12打入第二效蒸发器2中，经过蒸发以后的海水再经过喷淋加压泵C13打入第一效蒸发器1中，最后剩下的海水经过浓缩液排出泵15抽出，经过板式换热器B14换热以后排出。
真空系统，系统的真空由水循环的真空泵5维持。
蒸汽系统，初始蒸汽有高温海水在蒸发室里自然蒸发得到，当系统真空达到绝压9KPa左右的时候，运行海水淡化系统，当第一效蒸发器1的温度达到65℃以后，开启压缩机6，初始频率设置在20HZ，等待压缩机6的电机反馈电流稳定以后，提高压缩机6的频率到40HZ，再继续等待压缩机6的电机反馈电流稳定以后，提高压缩机频率到50HZ。压缩机6将第三效蒸发器3产生的低温蒸汽（68℃左右），通过压缩提高蒸汽的焓，压缩以后蒸汽温度控制在80℃左右，再进入第一效蒸发器1中的蒸发管，高温蒸汽与喷淋海水换热，使海水蒸发产生蒸汽，管内的蒸汽冷凝产生淡水，淡水经过蒸发管内壁分流到蒸发室的第一效蒸发器1两侧的冷凝室收集。第一效蒸发器1中产生的蒸汽通过泡沫捕获器进入第二效蒸发器2的蒸发管，蒸汽与喷淋的海水在换热以后，海水蒸发产生蒸汽，管内的蒸汽冷凝产生淡水，淡水经过第二效蒸发器2内壁分流到蒸发室的两侧的冷凝室收集。蒸发以后产生的蒸汽通过泡沫捕获器进入第三效蒸发器3的蒸发管，蒸汽与喷淋的海水在换热以后，海水蒸发产生蒸汽，管内的蒸汽冷凝产生淡水，淡水经过第三效蒸发器3蒸发管内壁分流到蒸发室的两侧的冷凝室收集，第三效蒸发器3产生的蒸汽通过泡沫捕获器进入冷凝器室，大部分被压缩机6压缩以后返回首效蒸发器，作为系统下次运行的蒸汽来源，少部分没有被压缩的蒸汽在冷凝器中冷却形成淡水。最终淡水汇集在一起，经过冷凝水泵9抽出，在板式换热器A8与原海水换热以后排出收集。
本海水淡化系统主要用于太阳能，风能丰富，淡水资源不足的海岛，由于处理的原料主要是海水，所以管道基本采用316SS材质的，蒸发管根据使用年限确定选用钛管或者铝合金管。蒸汽压缩机是铸铁，表面经过特殊化处理，达到耐腐蚀的效果。该设备目前运行情况正常，日产水量在12吨，电耗在每吨水23度电。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种太阳能海水淡化系统，其特征在于：包括海水取水泵、板式换热器B(14)、物料加热储罐(10)、冷凝器(4)、太阳能集热器(16)和三效模管降膜蒸发器，所述海水取水泵、板式换热器B(14)、物料加热储罐(10)依次通过管道相互连通，物料加热储罐(10)通过管道与三效模管降膜蒸发器相连通，三效模管降膜蒸发器与冷凝器(4)相互通过管道连通，所述太阳能集热器(16)分别与板式换热器B(14)、物料加热储罐(10)和三效模管降膜蒸发器电连接；所述板式换热器B(14)与三效模管降膜蒸发器之间通过管道连通设有浓缩液排出泵(15)，所述三效模管降膜蒸发器上设有压缩机(6)；所述冷凝器(4)上电连接有真空泵(5)所述三效模管降膜蒸发器主要由相互间管道连通的第一效蒸发器(1)、第二效蒸发器(2)和第三效蒸发器(3)构成；第三效蒸发器(3)与所述物料加热储罐(10)通过管道相互连通，并且在该管道上设有喷淋加压泵A(11)；第二效蒸发器(2)与第三效蒸发器(3)之间通过管道连通设有喷淋加压泵B(12)，第一效蒸发器(1)与第二效蒸发器(2)之间通过管道连通设有喷淋加压泵C(13)；所述喷淋加压泵A(11)、喷淋加压泵B(12)与喷淋加压泵C(13)分别与太阳能集热器(16)电连接。
2.按照权利要求1所述的太阳能海水淡化系统，其特征在于：所述海水取水泵与板式换热器B(14)之间设有阻垢剂加药装置(7)。
3.按照权利要求2所述的太阳能海水淡化系统，其特征在于：所述阻垢剂加药装置(7)与板式换热器B(14)之间设有板式换热器A(8)。
4.按照权利要求1所述的太阳能海水淡化系统，其特征在于：所述第一效蒸发器(1)、第二效蒸发器(2)和第三效蒸发器(3)内部均设有与冷凝器(4)相连通的蒸发管。
5.按照权利要求1或4所述的太阳能海水淡化系统，其特征在于：所述冷凝器(4)上设有冷凝水排出泵(9)。
6.按照权利要求1所述的太阳能海水淡化系统，其特征在于：所述太阳能集热器(16)上包括有能将太阳热量转化为电能的能量转换器和若干个平板式太阳能集热板。
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