CN109354095A - 智能太阳能水三相法海水淡化装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了智能太阳能水三相法海水淡化装置，包括太阳能热管机构、蒸汽罐、冷却室、水泵、真空泵、温度传感器、压力传感器、控制器、太阳能发电机构和海水输送管路，海水输送管路的一端用于输入海水，其另一端与太阳能热管机构的进水口连接，太阳能热水管机构的出水口与蒸汽罐的进口管路连接，蒸汽罐的进口上设有阀，蒸汽罐具有蒸汽出口和抽真空端口，抽真空端口与真空泵连接，蒸汽出口与冷却室的进口管路连接且该管路上设有阀，冷却室具有冷凝水出口用于输出冷凝的淡化海水，压力传感器设于蒸汽罐上且与控制器连接，温度传感器分别与太阳能热管机构和控制器连接，该方案实施可靠、能耗低且联动反馈及时便利，改善太阳能海水淡化系统性能。

Description

智能太阳能水三相法海水淡化装置

技术领域

本发明属于海水淡化处理技术领域，尤其是智能太阳能水三相法海水淡化装置。

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，就人均占有量来说，中国在水资源方面是一个穷国。据测算，我国人均占有水量只居世界的第108位。我国海岸线长，一些岛屿和沿海盐碱地区以及内陆苦咸水地区均属缺乏淡水的地区。因此，解决淡水供应不足是我国面临的一个严峻问题。众所周知，地球上存在大量的海水，将海水淡化解决人类的淡水资源短缺问题，但在当前的海水淡化方法中普遍存在成本高，效率低，大规模实现比较困难的问题。

在海水淡水过程中，当前的海水淡化方法中普遍存在成本高，效率低，大规模实现比较困难的问题。未来的太阳能海水淡化技术，在近期内将仍以蒸馏方法为主。利用太阳能进行海水淡化，虽在技术上没有太大障碍，但在经济上仍不能跟传统海水淡化技术相比拟。比较实际的方法，利用太阳能发电提供一部分电力，为改善太阳能蒸馏系统性能服务。

在申请号为CN201710777485.9，专利名为聚光太阳能蒸汽发生系统及海水淡化系统的专利中提出了将带动聚光太阳能蒸汽发生系统替代传统的电蒸汽锅炉或燃气蒸汽锅炉的进程，以及带动太阳能中高温海水淡化技术的发展,解决现有的电锅炉或燃气锅炉以及海水淡化装置能耗高的问题,对于改善我国水资源匮乏具有重要的现实意义,最大限度的利用了太阳能。需要指出的是：本发明所说的海水淡化系统不光光仅局限于海水淡化,在实际应用中该系统可以用在苦咸水淡化及一般的废水处理上。

在申请号为CN201721402725.9，专利名为太阳能海水蒸发、浓缩、结晶一体化装置的专利中所提到的装置包括进口海水盐度控制装置、进口海水预热装置、海水蒸发和浓缩装置、结晶装置、淡水收集箱；所述装置之间通过不同的管道连接,管道包括：中高温淡水管、低温淡水管、淡水排出管、蒸发后海水流出管、蒸发后海水回流管、混合管、新海水进口管。该方案有益效果是该装置高效、快捷,既能满足海水淡化的要求,也能满足制盐的需要；适用范围广泛：适用于陆地海水淡化、制盐,也适用于海上的应急海水淡化。

在申请号为CN201720972296.2；专利名为一种套筒式鼓泡增湿海水淡化装置；所公开的装置包括太阳能集热器、鼓泡蒸发筒、鼓泡器、冷凝筒、热管、波纹导热板、海水冷却筒、淡水箱、浓海水换热槽、太阳能光伏板、蓄电池、气泵、水泵和自动换水系统；所述鼓泡蒸发筒、冷凝筒和海水冷却筒由内至外成套筒结构；所述太阳能集热器通过管道连接到鼓泡蒸发筒；所述冷凝筒筒壁设有热管和波纹导热板；所述鼓泡器安装于鼓泡蒸发筒底部。本发明采用太阳能供热和供电,利用鼓泡增湿去湿的原理,装置结构紧凑,能量利用率高,能快速利用海水获取淡水,对解决海岛等淡水资源匮乏地区的淡水生产具有重要意义。

在申请号为CN201621093192.6；专利名为一种负压超声雾化式太阳能海水淡化装置的专利公开了四个系统,一为空气集热循环系统,由太阳能空气集热器,蒸发舱,换热器,缓冲瓶,淡水储存箱,引风机组成；二为海水预热系统,由真空管太阳能热水器,海水预热箱,铜质换热管束,淡水冷凝箱构成；三为超声雾化系统,由布水板,布气板,亲水性填料,超声波雾化器构成,通过增加海水的蒸发面积从而提高蒸发速度；四为光伏发电系统,通过光伏单元提供系统运行所需电能。本发明具有不消耗传统能源、产水率高、结构简单等优点,可适用于海岛居民、岛屿驻军、远洋船舶等沿海缺水城市等淡水紧缺地区。

上述几个现有专利该的相似之处在于海水淡化装置由空气集热器,蒸发舱,换热器,缓冲瓶,淡水储存箱, 冷却风机组成；但因太阳能有日夜阴晴情况，其间无法掌握加热海水淡化量，也无导入智能化，改善太阳能海水淡化系统性能。

发明内容

针对现有技术的情况，本发明的目的在于提供一种实施可靠、能耗低且联动反馈及时便利的智能太阳能水三相法海水淡化装置。

为了实现上述的技术目的，本发明采用的技术方案为：

智能太阳能水三相法海水淡化装置，其包括太阳能热管机构、蒸汽罐、冷却室、水泵、真空泵、温度传感器、压力传感器、控制器、太阳能发电机构和海水输送管路，海水输送管路的一端用于输入海水，其另一端与太阳能热管机构的进水口连接，太阳能热水管机构的出水口与蒸汽罐的进口管路连接，蒸汽罐的进口上设有阀，所述的蒸汽罐具有蒸汽出口和抽真空端口，所述的抽真空端口与真空泵连接，所述的蒸汽出口与冷却室的进口管路连接且该管路上设有阀，冷却室具有冷凝水出口用于输出冷凝的淡化海水，所述的压力传感器设于蒸汽罐上且与控制器连接并用于探测蒸汽罐的罐压和将其反馈至控制器，所述的温度传感器分别与太阳能热管机构和控制器连接且用于探测太阳能热管机构的温度并将其反馈至控制器，所述的控制器还分别与真空泵、水泵、太阳能热管机构和太阳能发电机构电连接。

进一步，所述的太阳能热管机构包括若干太阳能热管、透明玻璃箱、热海水储罐和热泵，所述的透明玻璃箱为封闭结构，所述的若干太阳能管首尾串联设于透明玻璃箱中，其两端分别引出透明玻璃箱并分别与热泵的进口和出口连接，所述的透明玻璃箱设有进水口和出水口，其进水口与海水输送管连接，其出水口与热海水储罐的进水口连接，热海水储罐的出水口与蒸汽罐的进口管路连接。

优选的，所述的热泵与太阳能发电机构电连接。

进一步，所述的太阳能发电机构还与真空泵、水泵、温度传感器、压力传感器、蒸汽罐的蒸汽出口上的阀或蒸汽罐的进口上的阀电连接。

进一步，所述的海水输送管路先经由冷却室内，再与太阳能热管机构的进水口连接，且海水输送管路位于冷却室内的部分为蜿蜒设置。

进一步，所述的蒸汽罐下部还设有卤水出口，卤水沸点高不汽化，比重重易沉淀在蒸气罐下方，卤水出口上管路下方连接有卤水储罐。

优选的，所述的卤水出口上设有阀。

进一步，所述冷却室的冷凝水出口上管路连接有淡化海水储罐。

进一步，所述的阀均为电磁阀。

进一步，所述的控制器为计算机或伺服控制器。

采用上述的技术方案，本发明与现有技术相比，其具有的有益效果为：本发明出发点在于将海水淡化解决人类的淡水资源短缺问题，利用海水通过太阳能热管机构进行热交换，达到加热海水的目的，利用水三相法原理，在低压时高温海水容易汽化，使高温海水在低压蒸气罐中形成水蒸气，然后将水蒸气导入冷却室，利用冷海水做冷却介质将水蒸气冷凝成淡水，然后进行收集。而海水输送管中的冷海水在做冷却介质之后，因换热而转化成温海水，再导入太阳能热管机构做加热，增加海水热效应。因太阳能有日夜阴晴情况，其间无法掌握加热海水淡化量，因此导入智能化，利用温度探测器测出海水温度，再根据水三相法原理，通过控制器的预设程序计算出需多少低压，该温度海水在低压蒸气罐需多少低压力会形成水蒸气，由压力探测器进行反馈蒸汽罐的压力然后再通过控制器控制真空泵，在低压蒸气罐形成多少低压力，使海水形成水蒸气，同时利用太阳能发电机构提供一部分电力，为改善太阳能海水淡化系统性能，提出智能太阳能水三相法海水淡化装置方案。

附图说明

下面结合附图和具体实施方式对本发明做进一步的阐述：

图1为本发明方案的简要实施结构示意图；

图2为本发明方案运用的水三相法的简要曲线图原理示意；

图3为本发明方案水在85℃时，压力在0.9atm时的汽化曲线示意图。

具体实施方式

如图1所示，本发明装置包括太阳能热管机构、蒸汽罐2、冷却室3、水泵13、真空泵4、温度传感器5、压力传感器6、控制器7、太阳能发电机构8和海水输送管路10，海水输送管路10的一端用于输入海水，其另一端与太阳能热管机构的进水口连接，太阳能热水管机构的出水口与蒸汽罐2的进口管路连接，蒸汽罐2的进口上设有阀17，所述的蒸汽罐2具有蒸汽出口和抽真空端口，所述的抽真空端口与真空泵4连接，所述的蒸汽出口与冷却室3的进口管路连接且该管路上设有阀16，冷却室3具有冷凝水出口用于输出冷凝的淡化海水，所述的压力传感器6设于蒸汽罐2上且与控制器7连接并用于探测蒸汽罐2的罐压和将其反馈至控制器7，所述的温度传感器5分别与太阳能热管机构和控制器7连接且用于探测太阳能热管机构的温度并将其反馈至控制器7，所述的控制器7还分别与真空泵4、水泵13、太阳能热管机构和太阳能发电机构8电连接。

其中，所述的太阳能热管机构包括若干太阳能热管12、透明玻璃箱1、热海水储罐11和热泵9，所述的透明玻璃箱1为封闭结构，所述的若干太阳能管12首尾串联设于透明玻璃箱1中，其两端分别引出透明玻璃箱1并分别与热泵9的进口和出口连接，所述的透明玻璃箱1设有进水口和出水口，其进水口与海水输送管10连接，其出水口与热海水储罐11的进水口连接，热海水储罐11的出水口与蒸汽罐2的进口管路连接；优选的，所述的热泵9与太阳能发电机构8电连接。

另外，所述的太阳能发电机构9还与真空泵4、水泵13、温度传感器5、压力传感器6、蒸汽罐2的蒸汽出口上的阀16或蒸汽罐2的进口上的阀17电连接。

进一步，所述的海水输送管路10先经由冷却室3内，再与太阳能热管机构的进水口连接，且海水输送管路10位于冷却室3内的部分为蜿蜒设置。

进一步，所述的蒸汽罐2下部还设有卤水出口，卤水出口上管路连接有卤水储罐14；优选的，所述的卤水出口上设有阀18。

进一步，所述冷却室3的冷凝水出口上管路连接有淡化海水储罐15。

进一步，所述的阀16、17、18均为电磁阀。

进一步，所述的控制器7为计算机或伺服控制器。

本发明装置运行时，将冷海水通过水泵13引入冷却室3，冷海水对蒸汽罐2输入到冷却室3的水蒸气做热交换之后成温海水，再被导入到太阳能热换热机构的透明玻璃箱1中做加热，通过热管将太阳能引入进行加热热管中的温海水，同时，热泵进行循环以使得热管中的介质温度均衡，太阳能热管12和透明玻璃箱1的配合原理是玻璃箱会产生温室效应，对玻璃箱中热管内的热媒加热，热媒吸热速度快，太阳能热管玻璃箱内的海水与其热管做热交换，加热过海水，导入热海水储存罐储存，利用水三相法机理，在低压时高温海水容易汽化，如图2所示，高温海水引入低压蒸气罐2内形成水蒸气，水蒸气利用电磁阀16的启闭而导入冷却室3，利用冷海水做冷却，使进入冷却室的水蒸气转化成冷凝的淡水，然后进行收集；低压蒸气罐2内形成的卤水，卤水沸点高不汽化，比重重易沉淀在蒸气罐下方，经电磁阀18流出后被收集；冷海水做冷却之后成温海水，再导入太阳能热管机构做加热，增加海水热效应。

因太阳能有日夜阴晴情况，其间无法掌握加热海水淡化量，所以导入智能化控制，利用温度传感器5测出海水温度，水三相法原理，例如白天或晴天温海水导入太阳能热管机构做加热，海水水温可达75℃到95℃，如水在80℃，压力在0.9atm即可汽化，夜间或阴天温海水导入太阳能热管机构做加热，海水水温约为15℃到35℃，如水在20℃，压力在0.4atm即可汽化，如图3所示，通过计算机计算出需多少低压，该温度海水在低压蒸气罐需多少低压力会形成水蒸气，由压力传感器6的反馈来控制真空泵4，在低压蒸气罐2形成多少低压力，使海水形成水蒸气，蒸气罐2进口的电磁阀17控制海水导入量，可掌握海水淡化量。并利用太阳能发电机构提供一部分电力，使之为改善太阳能海水淡化系统性能之智能化装置。

以上所述为本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，根据本发明的教导，在不脱离本发明的原理和精神的情况下凡依本发明申请专利范围所做的均等变化、修改、替换和变型，皆应属本发明的涵盖范围。

Claims (10)

1.智能太阳能水三相法海水淡化装置，其特征在于：其包括太阳能热管机构、蒸汽罐、冷却室、水泵、真空泵、温度传感器、压力传感器、控制器、太阳能发电机构和海水输送管路，海水输送管路的一端用于输入海水，其另一端与太阳能热管机构的进水口连接，太阳能热水管机构的出水口与蒸汽罐的进口管路连接，蒸汽罐的进口上设有阀，所述的蒸汽罐具有蒸汽出口和抽真空端口，所述的抽真空端口与真空泵连接，所述的蒸汽出口与冷却室的进口管路连接且该管路上设有阀，冷却室具有冷凝水出口用于输出冷凝的淡化海水，所述的压力传感器设于蒸汽罐上且与控制器连接并用于探测蒸汽罐的罐压和将其反馈至控制器，所述的温度传感器分别与太阳能热管机构和控制器连接且用于探测太阳能热管机构的温度并将其反馈至控制器，所述的控制器还分别与真空泵、水泵、太阳能热管机构和太阳能发电机构电连接。

2.根据权利要求1所述的智能太阳能水三相法海水淡化装置，其特征在于：所述的太阳能热管机构包括若干太阳能热管、透明玻璃箱、热海水储罐和热泵，所述的透明玻璃箱为封闭结构，所述的若干太阳能管首尾串联设于透明玻璃箱中，其两端分别引出透明玻璃箱并分别与热泵的进口和出口连接，所述的透明玻璃箱设有进水口和出水口，其进水口与海水输送管连接，其出水口与热海水储罐的进水口连接，热海水储罐的出水口与蒸汽罐的进口管路连接。

3.根据权利要求2所述的智能太阳能水三相法海水淡化装置，其特征在于：所述的热泵与太阳能发电机构电连接。

4.根据权利要求1所述的智能太阳能水三相法海水淡化装置，其特征在于：所述的太阳能发电机构还与真空泵、水泵、温度传感器、压力传感器、蒸汽罐的蒸汽出口上的阀或蒸汽罐的进口上的阀电连接。

5.根据权利要求1所述的智能太阳能水三相法海水淡化装置，其特征在于：所述的海水输送管路先经由冷却室内，再与太阳能热管机构的进水口连接，且海水输送管路位于冷却室内的部分为蜿蜒设置。

6.根据权利要求1所述的智能太阳能水三相法海水淡化装置，其特征在于：所述的蒸汽罐下部还设有卤水出口，卤水出口管路下方连接有卤水储罐。

7.根据权利要求6所述的智能太阳能水三相法海水淡化装置，其特征在于：所述的卤水出口上设有阀。

8.根据权利要求1所述的智能太阳能水三相法海水淡化装置，其特征在于：所述冷却室的冷凝水出口上管路连接有淡化海水储罐。

9.根据权利要求1所述的智能太阳能水三相法海水淡化装置，其特征在于：所述的阀均为电磁阀。

10.根据权利要求1所述的智能太阳能水三相法海水淡化装置，其特征在于：所述的控制器为计算机或伺服控制器。