CN104925886A - 一种太阳能海水淡化装置及其使用方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种太阳能海水淡化装置及其使用方法，包括真空管太阳能集热器、带辅助电源热水箱、板式换热器、蒸馏装置、闪蒸罐、抽水泵，蒸馏装置包括一级蒸馏器、二级蒸馏器、三级蒸馏器、四级蒸馏器；四级蒸馏器分别连接浓水箱和淡水箱，一级闪蒸罐与二级闪蒸罐串联相连，二级闪蒸罐与淡水箱相连，淡水箱通过淡水排水泵连接淡水排水管，冷凝器连接真空泵，利用真空泵降低整个系统的真空度，将海水引入到海水淡化装置，整个海水淡化装置采用热水循环和海水循环的双循环系统。本发明充分利用可再生能源进行海水淡化处理，结构简单、紧凑，海水淡化效果好，无需添加任何化学品，成本低，无污染，使用寿命长，海水淡化效率高。

Description

一种太阳能海水淡化装置及其使用方法

技术领域

本发明属于海水淡化技术领域，主要涉及一种太阳能海水淡化装置及其使用方法。

背景技术

随着工业的快速发展，用水量越来越大，很多地区的水资源变得缺乏。水资源的缺乏影响了工业的发展，甚至影响了居民正常生活。我国是世界上水资源缺乏的国家之一，近些年来，由于环境污染导致了淡水资源急剧减少，严重影响了社会的稳定进步。淡水资源短缺已经是一个全球性的问题，如何合理使用有限的淡水资源是世界各国都非常关注的问题。

目前国内外的海水淡化方法比较多，包括蒸馏法、冷冻法、反渗透法、太阳能法、低温多效法、电渗析法等。

蒸馏法是蒸馏淡化过程，实质就是水蒸气的形成过程，其原因如同海水受热蒸发形成云，云在一定条件下遇冷形成雨。根据设备蒸馏法分为蒸汽压缩蒸馏法和多级闪急蒸馏法等。

冷冻法，即冷冻海水使之结冰，在液态淡水变成固态冰的同时盐被分离出去。冷冻法与蒸馏法都有难以克服的弊端，其中蒸馏法会消耗大量的能源并在仪器里产生大量的锅垢，而所得到的淡水却并不多；而冷冻法同样要消耗许多能源，但得到的淡水味道却不佳。

反渗透法通常又称超过滤法，属于一种膜分离淡化法。利用只允许溶剂透过、不允许溶质透过的半透膜，将海水与淡水分隔开的。在通常情况下，淡水通过半透膜扩散到海水一侧，从而使海水一侧的液面逐升高，直至一定的高度才停止。此时，海水一侧高出的水柱静压称为渗透压。如果对海水一侧施加一大于海水渗透压的外压，那么海水中的纯水将反渗透到淡水中。反渗透法的最大优点是节能。它的能耗仅为电渗析法的1/2，蒸馏法的1/40。

电渗析法的技术关键是新型离子交换膜的研制。离子交换膜是0.5-1.0mm厚度的功能性膜片，按其选择透过性区分为正离子交换膜(阳膜)与负离子交换膜(阴膜)。电渗析法是将具有选择透过性的阳膜与阴膜交替排列，组成多个相互独立的隔室海水被淡化，而相邻隔室海水浓缩，淡水与浓缩水得以分离。电渗析法不仅可以淡化海水，也可以作为水质处理的手段，为污水再利用作出贡献。此外，这种方法也越来越多地应用于化工、医药、食品等行业的浓缩、分离与提纯。

早期的太阳能海水淡化装置一般都称为太阳能蒸馏器。馏系统被动式太阳能蒸馏系统的例子就是盘式太阳能蒸馏器，目前对盘式太阳能蒸馏器的研究主要集中于材料的选取、各种热性能的改善以及将它与各类太阳能集热器配合使用上。与传统动力源和热源相比,太阳能具有安全、环保等优点，将太阳能采集与脱盐工艺两个系统结合是一种可持续发展的海水淡化技术。太阳能海水淡化技术由于不消耗常规能源、无污染、所得淡水纯度高等优点而逐渐受到人们重视。

目前海水淡化处理设备的主要缺点是：设备投资多，海水循环量大、制水量小、操作费用较高、能源消耗大。为此，急需一种结构、简单、成本低、充分利用可再生能源进行海水处理的海水淡化装置。

发明内容

为了克服海水淡化装置存在的问题，本发明提供一种结构简单，海水淡化效果好，设备设计合理的太阳能海水淡化装置。

本发明解决上述技术问题所采用的技术方案是：

一种太阳能海水淡化装置，其特征在于，包括真空管太阳能集热器、带辅助电源热水箱、板式换热器、蒸馏装置、闪蒸罐、抽水泵，所述真空管太阳能集热器包括真空管和集热器联箱；所述真空管太阳能集热器连接带辅助电源热水箱；所述蒸馏装置包括一级蒸馏器、二级蒸馏器、三级蒸馏器、四级蒸馏器；所述抽水泵包括海水进水泵、浓水抽出泵、淡水抽出泵、热水循环泵、水泵；所述板式换热器与所述蒸馏装置中一级蒸馏器进口的相连，所述蒸馏装置中的一级蒸馏器、二级蒸馏器、三级蒸馏器、四级蒸馏器通过电串联相连，所述一级蒸馏器中的出口连接二级蒸馏器的进口，二级蒸馏器的出口连接三级蒸馏器的进口，所述三级蒸馏器的出口连接四级蒸馏器的进口，将海水经蒸馏装置中的一级蒸馏器进入二级蒸馏器，经二级蒸馏器，一部分蒸发进入一级闪蒸罐，一部分未蒸发进入三级蒸馏器，经三级蒸馏器，进一步将海水淡化，一部分蒸发进入二级闪蒸罐，一部分未蒸发进入四级蒸馏器，海水经四级蒸馏器更进一步的淡化，蒸发的部分进入冷凝器，经冷凝器进入淡水箱，未蒸发的部分进入淡水箱，一部分进入浓水箱，进浓水箱的海水经浓水排水泵进入到热水循环泵回到板式换热器进行热交换；所述四级蒸馏器分别连接浓水箱和淡水箱，所述一级闪蒸罐与二级闪蒸罐串联相连，所述二级闪蒸罐与淡水箱相连，所述淡水箱通过淡水排水泵连接淡水排水管所述冷凝器连接海水进水泵，所述海水进水泵为真空泵，利用真空泵降低整个系统的真空度，将海水引入到海水淡化装置，整个海水淡化装置采用热水循环和海水循环的双循环系统。

进一步，海水从一级蒸馏器中进入二级蒸馏器，依次进入三级蒸馏器和四级蒸馏器通过重力作用，不需要任何动力。

进一步，所述带辅助电源热水箱为保温水箱，所述保温水箱设有不锈钢的内胆和外壳。

进一步，所述真空管太阳能集热器包括太阳能自动控制系统，所述太阳能自动控制系统包括数显温控器、温差控制器、水位控制器、电磁阀、太阳能循环泵、交流接触器、继电器和总控制箱，根据温差控制是否将水持续送入到保温水箱中。

进一步，所述蒸发装置与冷凝器的材质为不锈钢316L。

进一步，所述蒸发装置中的一级蒸馏器、二级蒸馏器、三级蒸馏器、四级蒸馏器均采用圆形壳体。

使用太阳能海水淡化装置的方法，包括热循环和海水循环两个步骤，其具体的步骤为：

(1)热水循环：用来循环加热的水经真空管太阳能集热器加热后，进入到保温水箱中，经循环泵，将热水送入板式换热器，与海水换热后重新进入真空管太阳能集热器内被加热，作为系统的循环热源使用。

(2)海水循环：海水在板式换热器中被预热，温度接近蒸发温度后喷淋，一部分气体蒸发后进入闪蒸罐，未蒸发部分由蒸馏器下方输液管进入下一效蒸馏器，而气体在闪蒸发罐内进入下一效蒸馏器的换热管中，作为下一效的热源继续加热上出，而浓缩后海水进入海水箱后排出。

与现有技术相比，本发明的有益效果为：本发明提供的海水淡化装置充分利用可再生能源进行海水淡化处理，结构简单、紧凑，海水淡化效果好，无需添加任何化学品，成本低，无污染，设备不容易结垢，使用寿命长，海水淡化效率高；同时可以将部分浓水深度利用，如浓水制盐、浓水提炼等，从而达到变废为宝的目的，开创了既解决环境污染问题又能回收生物质能源的双赢局面，能有效解决城市用水难的现状。

附图说明

图1为本发明海水淡化装置的结构示意图。

其中：1.真空管太阳能集热器     2.带辅助热源热水箱         3.板式换热器

      4.一级蒸馏器             5.二级蒸馏器               6.三级蒸馏器

      7.一级闪蒸罐             8.四级蒸馏器               9.浓水箱

10.淡水箱                11.冷凝器                 12.海水进水泵

13.淡水排水泵            14.浓水排水泵             15.热水循环泵

16.水泵                  17.二级闪蒸罐

具体实施方式

以下结合附图和具体实施例对本发明作具体的介绍。

一种太阳能海水淡化装置，其特征在于，包括真空管太阳能集热器1、带辅助电源热水箱2、板式换热器3、蒸馏装置、闪蒸罐、抽水泵，所述真空管太阳能集热器1包括真空管和集热器联箱；所述真空管太阳能集热器1连接带辅助电源热水箱2；所述蒸馏装置包括一级蒸馏器4、二级蒸馏器5、三级蒸馏器6、四级蒸馏器8；所述抽水泵包括海水进水泵12、浓水抽出泵14、淡水抽出泵13、热水循环泵15、水泵16；所述板式换热器3与所述蒸馏装置中一级蒸馏器4进口的相连，所述蒸馏装置中的一级蒸馏器4、二级蒸馏器5、三级蒸馏器6、四级蒸馏器8通过电串联相连，所述一级蒸馏器中的出口连接二级蒸馏器的进口，二级蒸馏器的出口连接三级蒸馏器的进口，所述三级蒸馏器的出口连接四级蒸馏器的进口，将海水经蒸馏装置中的一级蒸馏器进入二级蒸馏器，经二级蒸馏器，一部分蒸发进入一级闪蒸罐7，一部分未蒸发进入三级蒸馏器，经三级蒸馏器，进一步将海水淡化，一部分蒸发进入二级闪蒸罐17，一部分未蒸发进入四级蒸馏器，海水经四级蒸馏器更进一步的淡化，蒸发的部分进入冷凝器11，经冷凝器11进入淡水箱10，未蒸发的部分进入淡水箱10，一部分进入浓水箱9，进浓水箱9的海水经浓水排水泵14进入到热水循环泵15回到板式换热器进行热交换；所述四级蒸馏器分别连接浓水箱14和淡水箱10，所述一级闪蒸罐7与二级闪蒸罐17串联相连，所述二级闪蒸罐17与淡水箱10相连，所述淡水箱10通过淡水排水泵13连接淡水排水管，所述冷凝器连接海水进水泵12，所述海水进水泵为真空泵，利用真空泵降低整个系统的真空度，将海水引入到海水淡化装置，整个海水淡化装置采用热水循环和海水循环的双循环系统。

进一步，海水从一级蒸馏器中进入二级蒸馏器，依次进入三级蒸馏器和四级蒸馏器通过重力作用，不需要任何动力。

进一步，所述带辅助电源热水箱为保温水箱，所述保温水箱设有不锈钢的内胆和外壳。

进一步，所述真空管太阳能集热器包括太阳能自动控制系统，所述太阳能自动控制系统包括数显温控器、温差控制器、水位控制器、电磁阀、太阳能循环泵、交流接触器、继电器和总控制箱，根据温差控制是否将水持续送入到保温水箱中。

进一步，所述蒸发装置与冷凝器的材质为不锈钢316L。

进一步，所述蒸发装置中的一级蒸馏器、二级蒸馏器、三级蒸馏器、四级蒸馏器均采用圆形壳体。

使用太阳能海水淡化装置的方法，包括热循环和海水循环两个步骤，其具体的步骤为：

(1)热水循环：用来循环加热的水经真空管太阳能集热器加热后，进入到保温水箱中，经循环泵，将热水送入板式换热器，与海水换热后重新进入真空管太阳能集热器内被加热，作为系统的循环热源使用。

(2)海水循环：海水在板式换热器中被预热，温度接近蒸发温度后喷淋，一部分气体蒸发后进入闪蒸罐，未蒸发部分由蒸馏器下方输液管进入下一效蒸馏器，而气体在闪蒸发罐内进入下一效蒸馏器的换热管中，作为下一效的热源继续加热上出，而浓缩后海水进入海水箱后排出。

本发明并不局限于上述具体实施方式，熟悉本技术领域的人员还可据此做出多种变化，但任何与本发明等同或相类似的变化都应涵盖在本发明权利要求的范围内。

Claims (6)

1.一种太阳能海水淡化装置，其特征在于，包括真空管太阳能集热器、带辅助电源热水箱、板式换热器、蒸馏装置、闪蒸罐、抽水泵，所述真空管太阳能集热器包括真空管和集热器联箱；所述真空管太阳能集热器连接带辅助电源热水箱；所述蒸馏装置包括一级蒸馏器、二级蒸馏器、三级蒸馏器、四级蒸馏器；所述抽水泵包括海水进水泵、浓水抽出泵、淡水抽出泵、热水循环泵、水泵；所述板式换热器与所述蒸馏装置中一级蒸馏器进口的相连，所述蒸馏装置中的一级蒸馏器、二级蒸馏器、三级蒸馏器、四级蒸馏器通过电串联相连，所述一级蒸馏器中的出口连接二级蒸馏器的进口，二级蒸馏器的出口连接三级蒸馏器的进口，所述三级蒸馏器的出口连接四级蒸馏器的进口，将海水经蒸馏装置中的一级蒸馏器进入二级蒸馏器，经二级蒸馏器，一部分蒸发进入一级闪蒸罐，一部分未蒸发进入三级蒸馏器，经三级蒸馏器，进一步将海水淡化，一部分蒸发进入二级闪蒸罐，一部分未蒸发进入四级蒸馏器，海水经四级蒸馏器更进一步的淡化，蒸发的部分进入冷凝器，经冷凝器进入淡水箱，未蒸发的部分进入淡水箱，一部分进入浓水箱，进浓水箱的海水经浓水排水泵进入到热水循环泵回到板式换热器进行热交换；所述四级蒸馏器分别连接浓水箱和淡水箱，所述一级闪蒸罐与二级闪蒸罐串联相连，所述二级闪蒸罐与淡水箱相连，所述淡水箱通过淡水排水泵连接淡水排水管所述冷凝器连接海水进水泵，所述海水进水泵为真空泵，利用真空泵降低整个系统的真空度，将海水引入到海水淡化装置，整个海水淡化装置采用热水循环和海水循环的双循环系统。

2.根据权利要求1所述一种太阳能海水淡化装置，其特征在于，所述带辅助电源热水箱为保温水箱，所述保温水箱设有不锈钢的内胆和外壳。

3.根据权利要求1所述一种太阳能海水淡化装置，其特征在于，所述真空管太阳能集热器包括太阳能自动控制系统，所述太阳能自动控制系统包括数显温控器、温差控制器、水位控制器、电磁阀、太阳能循环泵、交流接触器、继电器和总控制箱，根据温差控制是否将水持续送入到保温水箱中。

4.根据权利要求1所述一种太阳能海水淡化装置，其特征在于，所述蒸发装置与冷凝器的材质为不锈钢316L。

5.根据权利要求1所述一种太阳能海水淡化装置，其特征在于，所述蒸发装置中的一级蒸馏器、二级蒸馏器、三级蒸馏器、四级蒸馏器均采用圆形壳体。

6.一种太阳能海水淡化装置的使用方法，包括热循环和海水循环两个步骤，其特征在于其具体的步骤为：

(1)热水循环：用来循环加热的水经真空管太阳能集热器加热后，进入到保温水箱中，经循环泵，将热水送入板式换热器，与海水换热后重新进入真空管太阳能集热器内被加热，作为系统的循环热源使用。

(2)海水循环：海水在板式换热器中被预热，温度接近蒸发温度后喷淋，一部分气体蒸发后进入闪蒸罐，未蒸发部分由蒸馏器下方输液管进入下一效蒸馏器，而气体在闪蒸发罐内进入下一效蒸馏器的换热管中，作为下一效的热源继续加热上出，而浓缩后海水进入海水箱后排出。