CN109867401A - 一种利用深海低温水冷凝制取水源系统装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明是一种利用深海低温海水作为冷媒，利用风能和太阳能等新能源作为动力，通过冷凝海面高温潮湿的空气获取淡水水源，再经过特殊水质净化方式制取饮用水的一种方式。完全不同于现有的海水淡化技术，是一项全新的淡水制取方法。改变了传统的利用压缩机原理获取低温冷媒的方法，从而节省了压缩机运行所需的高能耗，以及压缩机冷凝器产生的热量排放，消除了由众多压缩机产生的室温效应。同时，利用太阳能和风能等新能源产生的电能，作为系统动力，从而实现可再生能源和资源的有效利用。

Description

一种利用深海低温水冷凝制取水源系统装置及方法

技术领域

本发明涉及一种冷凝集水的技术领域，尤其涉及一种利用深海低温水冷凝制取水源装置及方法。

背景技术

目前，全球淡水资源的紧缺的状况日益严重，可直接利用的淡水资源正快速缩减。人们为保证充足的淡水资源获取，利用海水淡化技术从海洋中获取淡水资源。海水淡化是目前国际上普遍使用的制取淡水的方法。从海水中取得淡水的过程称之为“海水淡化”。现在所用的海水淡化方法主要有海水冻结法、电渗析法、蒸馏法、反渗透法、以及碳酸铵离子交换法，其中应用反渗透膜法及蒸馏法是市场中的主流。

即便目前有多种方法可通过海水资源获取淡水，但是海水淡化仍存在一些主要问题：1、消耗能源大；2、设备复杂、投资大；3、过滤膜需要定期更换，价格昂贵；4、过滤不到位时，残留盐分；5、过度过滤，水中微量元素被滤掉，不适宜人们饮用。

发明内容

为解决上述背景技术中所存在的技术问题，本发明提供了一种更为高效、环保、不同于现有的海水淡化技术的全新的淡水制取方法。本发明是一种利用深海低温海水作为冷媒，利用海面风能和太阳能作为动力，通过冷凝海面高温潮湿的空气获取水源，经过特殊水质净化方式制取饮用水。其具体技术方案如下：

第一方面，一种利用深海低温水冷凝制取水源系统装置，由深海冷水输送系统和冷凝制水系统两大系统组成：

1)所述深海冷水输送系统由高压自吸泵1、抽水管路2组成。所述高压自吸泵1通过耐高压、耐腐蚀抽水管路2从深海抽取低于露点温度的低温海水水源，形成冷凝管3内流动的冷媒。

2)所述冷凝制水系统由冷凝管3、冷凝片4、集水盘5组成：所述冷凝片4内部或纵向或横向或斜向分布有大量冷凝管3。高压自吸泵1通过抽水管路2将从深海抽取低温水源作为冷媒再通过管道8输送至蒸发冷凝片4中的高效冷凝管3内，使冷凝片4的表面温度长期保持在露点温度之下(所谓露点温度即空气中的水蒸气变为露珠时候的温度)。集水盘5设置于所述冷凝片4下方收集冷凝片4表面形成的冷凝水。

结合第一方面，其可能的技术方案中的第一种情况为：所述利用深海低温水冷凝制取水源系统装置还包括水源净化系统，所述水源净化系统由淡水储存箱6、循环水泵7、管道8、文丘里射流器9、臭氧发生器10组成。所述集水盘5将收集的冷凝水通过管道8导入淡水储存箱6存储；循环水泵7的进、出口通过管道8同所述淡水储存箱6连通，通过循环水泵7将所述淡水储存箱6内的水源循环流动，所述连接循环水泵7和淡水储水箱6的管道8中装配有文丘里射流器9，所述臭氧发生器10同文丘里射流器9连通，臭氧发生器10产生的臭氧通过文丘里射流器9将水和臭氧混合后通过管道8向淡水储水箱6注入臭氧水，实现对所述淡水储存箱6内淡水水源的净化。

结合第一方面的第一种情况，其可能的技术方案中的第二种情况为：所述冷凝制水系统还包括空气送送风机11，所述空气送风机11设置于冷凝片的四周侧边处，用于持续为冷凝片4输送高温高湿的新风，保证有足够的新鲜空气通过冷凝片4，实现冷凝，从而提高冷凝制水效率。

结合第一方面及第一方面的第一、第二种情况，其可能的技术方案中的第三种情况为：所述利用深海低温水冷凝制取淡水的系统装置还包括风电互补电源供给系统12，向高压自吸泵1、循环水泵7、空气送风机11提供电力。

第二方面，一种利用深海低温水冷凝制取淡水的方法，其方法步骤如下：

所述高压自吸泵1通过耐高压、耐腐蚀抽水管路2从深海抽取低温水源，形成冷凝管3内流动的冷媒；

所述高压自吸泵1将所述冷媒输送至蒸发冷凝片4中的高效冷凝管3内，使空气中的水分子在冷凝片4的表面凝结为冷凝水，收集于冷凝片4下方的集水盘5；

所述集水盘5将收集的冷凝水通过管道8导入淡水储存箱6存储；

所述循环水泵7通过连接于所述循环水泵7及所述淡水储存箱6之间的管道8，抽取所述淡水储存箱6内的冷凝水并再次输送至所述淡水储存箱6内，实现淡水储存箱6内的水循环。同时，所述臭氧发生器10通过装配于所述连通循环水泵7与淡水储存箱6的管道8的射流器，向管道8内的冷凝水注入臭氧。

有益效果：

1)利用海水深度变化，形成水温差距的自然现象，从深海获取冷凝所需的冷媒。改变了传统的利用压缩机原理获取低温冷媒的方法，从而节省了压缩机运行所需的高能耗，以及压缩机冷凝器产生的热量排放，消除了由众多压缩机产生的室温效应。同时，利用太阳能和风能等新能源产生的电能，作为系统动力，从而实现可再生能源和资源的有效利用。

2)利用大自然生态循环系统原理，海水通过自然高温蒸发，使得海水盐分和海水中含有的其它重金属、污染物和杂质与水分子自然分离，形成无盐、无杂质的高温高湿空气，通过冷凝获取干净的淡水水源。

3)臭氧净化系统对水源进行深度净化，杀灭水中细菌、氧化水中杂质、增加水中氧气含量，形成安全、新鲜、可口的直饮水。

基于本发明提供的系统及方法，可以在海上建立日产水量超过万吨的大型生态制水厂，为人们提供低廉、优质的饮用水。是一种可以取代海水淡化的生态制水系统。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。

图1为本发明的结构示意图。

附图标记：1-高压自吸泵、2-抽水管路、3-冷凝管、4-冷凝片、5-集水盘、6-淡水储存箱、7-循环水泵、8-管道、9-射流器、10-臭氧发生器、11-空气送风机、12-风电互补电源供给系统。

具体实施方式

下面通过实施例，并结合附图，对本发明的技术方案作进一步具体的说明。显然，所描述的实施例仅仅是本发明的部分实施例。

如图1所示，一种利用深海低温水冷凝制取淡水的系统装置，由深海冷水输送系统和冷凝制水系统、水源净化系统组成。其具体的系统构造及方法流程如下：

所述深海冷水输送系统由高压自吸泵1、抽水管路2组成。所述高压自吸泵1通过耐高压、耐腐蚀抽水管路2从深海抽取低于露点温度的低温海水水源，形成冷凝管3内流动的冷媒。

所述深海冷水输送系统将抽取的冷媒输入所述冷凝制水系统。所述冷凝制水系统由冷凝管3、冷凝片4、集水盘5、空气送风机11组成，高压自吸泵1将从深海抽取低温水源作为冷媒输送至输入至蒸发冷凝片4内的高效冷凝管3中，确保冷凝制水片长期保持在露点温度之下，与海面潮湿空气形成温差，导致海面高温潮湿空气通过空气送风机11在冷凝制水片上达到冷凝露点时形成冷凝水水珠。设置于所述冷凝片4下方的集水盘5收集冷凝片4表面滴落的冷凝水。所述空气送风机11用于增强冷凝片4表面的空气流动，保证足够的水蒸气同冷凝片4进行接触，从而保证冷凝水的产出量。

所述水源净化系统由淡水储存箱6、循环水泵7、管道8、文丘里射流器9、臭氧发生器10组成。所述集水盘5将收集的冷凝水(淡水源)通过管道8导入淡水储存箱6存储。循环水泵7的进水口通过管道8连接于将所述淡水储存箱6底部，循环水泵7的出水口通过管道8和文丘里射流器9与所述淡水储存箱6的顶部连接。利用循环水泵7将淡水储存箱6里的水源抽取，并在管道8中通过射流器将臭氧发生器10发生的臭氧与水源进行混流后抽取至淡水储存箱6顶部，利用臭氧技术对水源进行深度净化，实现杀灭水中细菌、氧化水中杂质、增加水中氧含量，获得可以直饮的生态水。

所述利用深海低温水冷凝制取淡水的系统装置还采用风电互补电源供给系统12，为高压自吸泵1、空气送风机11及净化系统循环水泵7提供动力。

应理解，上述实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。此外应理解为在阅读本发明的内容后，本领域技术人员可以对本发明作各种改动和修改，这些等价形式同样落于本申请所附权利要求书所限定的范围。

Claims (5)

1.一种利用深海低温水冷凝制取淡水的系统装置，由深海冷水输送系统和冷凝制水系统两大系统组成，其特征在于：所述深海冷水输送系统由高压自吸泵(1)、抽水管路(2)组成；所述冷凝制水系统由冷凝管(3)、冷凝片(4)、集水盘(5)组成；

所述高压自吸泵(1)的入水口端连接抽水管路(2)抽取低于露点温度的低温海水作为冷媒，出水口端通过管道(8)同所述至少一片冷凝片(4)内的至少一根冷凝管(3)连通；所述集水盘(5)设置于所述冷凝片(4)下方。

2.根据权利要求1所述的一种利用深海低温水冷凝制取淡水的系统装置，其特征在于：所述利用深海低温水冷凝制取淡水的系统装置还包括水源净化系统，所述水源净化系统由淡水储存箱(6)、循环水泵(7)、管道(8)、射流器(9)、臭氧发生器(10)组成；

所述集水盘(5)通过管道(8)与淡水储存箱(6)连接；循环水泵(7)的出水口及入水口通过管道(8)同淡水储存箱(6)相连接，所述射流器(9)装配于连接所述循环水泵(7)和所述淡水储存箱(6)的管道(8)上，所述臭氧发生器(10)同所述射流器(9)的进气口连接。

3.根据权利要求2所述的一种利用深海低温水冷凝制取淡水的系统装置，其特征在于：所述冷凝制水系统还包括空气送风机(11)，所述空气送风机(11)设置于所述冷凝片(4)的侧边处。

4.根据权利要求1或2或3所述的一种利用深海低温水冷凝制取淡水的系统装置，其特征在于：所述利用深海低温水冷凝制取水源系统装置还包括风电互补电源供给系统(12)，所述风电互补电源供给系统(12)同所述高压自吸泵(1)、空气送风机(11)、净化系统循环水泵(7)电性连接。

5.一种利用深海低温水冷凝制取淡水的方法，其特征在于，所述方法的具体步骤如下：

高压自吸泵(1)通过抽水管路(2)抽取低于露点温度的低温海水作为冷媒；

所述高压自吸泵(1)将所述低温海水冷媒输送至冷凝片(4)内部的冷凝管(3)内，使所述冷凝片(4)的表面温度维持在露点温度以下，将空气中的水蒸气冷凝为冷凝水；

冷凝水滴落至冷凝片(4)下方设置的集水盘(5)内；

所述集水盘(5)将收集的冷凝水通过管道(8)导入淡水储存箱(6)存储；

所述循环水泵(7)通过连接于所述循环水泵(7)及所述淡水储存箱(6)之间的管道(8)，抽取所述淡水储存箱(6)内的冷凝水并再次输送至所述淡水储存箱(6)内；同时，所述臭氧发生器(10)通过装配于所述连通循环水泵(7)与淡水储存箱(6)的管道(8)的射流器(9)，向管道(8)内的冷凝水注入臭氧。