CN110921746A - 太阳能海水淡化装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种太阳能海水淡化装置，包括自动控制系统、两套过滤系统、风光互补发电系统、多套太阳能加热系统及与太阳能加热系统相配套的负压蒸发与冷凝系统，负压蒸发与冷凝系统通过水管与淡水收集罐相连。本发明将从海平面上抽出的常温海水通过太阳能加热器进行加热后，与海底深井抽出的低温海水进行冷凝，冷凝效率快，产水量大，至少是传统太阳能蒸发器效率的十倍，与反渗透技术相比，投资成本低，同时冷凝过后的太阳能加热过的海水通过热能回收装置，用于加热进入太阳能的海水，提高了海水进水温度和太阳能加热效率，本发明冷凝后的两种海水均最终回到大海，不污染环境。

Description

太阳能海水淡化装置

技术领域

本发明属于可再生能源和海水淡化技术领域，具体地涉及一种太阳能海水淡化装置。

背景技术

淡水资源短缺一直是人类面临的难题，随着气候变暖带来的影响，越来越多的地方常年干旱，人类用水和农作物用水严重匮乏，太阳能海水淡化技术对于解决上述问题具有重要的意义。

目前在海水淡化技术中采用最多的是反渗透技术和太阳能蒸发技术，反渗透技术虽然海水淡化量大，但投资成本巨大，太阳能蒸发技术结构简单、取材方便，但现有的太阳能蒸发器存在运行温度低、产水量不高、太阳能热能利用效率不高的缺点。因此，在现有的太阳能蒸发技术的研究基础上，通过改变实验条件来提高太阳能蒸发器的热效率和产水量具有重要的现实意义。

发明内容

本发明为了解决上述问题而提供了一种太阳能海水淡化装置，具产水量高、投资及运行成本低、用人少的优点，可一次投资30年受益。

本发明的技术方案是这样实现的：太阳能海水淡化装置，包括自动控制系统，两套过滤系统、风光互补发电系统、多套太阳能加热系统及与太阳能加热系统相配套的负压蒸发与冷凝系统，负压蒸发与冷凝系统通过水管与淡水收集罐相连；

其中，所述太阳能加热系统包括热能回收系统，所述热能回收系统后方一侧通过弯头与太阳能安装座架上的下横管相连，热能回收系统后方与常温海水回流管相连，常温海水回流管与负压蒸发与冷凝系统的常温海水出口相连，热能回收系统前方通过弯头与回流水总管相连，所述回流水总管与低温海水回流管相通，低温海水回流管与负压蒸发与冷凝系统的低温海水出口相连，热能回收系统后方另一侧设有常温海水进水管；

所述太阳能安装座架为倾斜状，下方安有下横管，上方安有上横管，所述下横管与上横管之间安有数根太阳能加热管，太阳能加热管的两端分别与上横管和下横管相通，所述上横管一端与负压蒸发与冷凝系统的太阳能热水进水管相通；

其中，所述负压蒸发与冷凝系统包括冷凝系统安装支架，冷凝系统安装支架为倾斜状，上方安有太阳能热水进水管，所述太阳能热水进水管与太阳能加热系统中的上横管相通，太阳能热水进水管通过多个小支管与冷凝器相通，所述冷凝器通过固定卡扣安于冷凝系统安装支架上方，冷凝器包括上方的盖板，盖板为透明玻璃，有内腔，所述内腔为低温海水箱体，盖板下层为太阳能热水箱体，太阳能热水箱体底部设有玻璃丝，太阳能热水箱体上方通过多个小支管与太阳能热水进水管相通，太阳能热水箱体下方设有太阳能热水出口管，太阳能热水出口管与常温海水出口相通，低温海水箱体上方设有低温海水进水管，低温海水箱体下方设有低温海水出口管，低温海水出口管与低温海水出口相通，盖板背面设有多个冷凝水收集槽，冷凝水收集槽一端均与盖板一侧的冷凝水集水管相连，冷凝水集水管与淡水出水管相连，淡水出水管通过水管与淡水储存罐相连；

优选的，所述过滤系统包括两个过滤罐和两个储水罐，其中一个过滤罐为低温海水过滤罐，另一个为常温海水过滤罐，所述低温海水过滤罐通过水管与低温海水储存罐相连，低温海水储存罐通过水管负压蒸发与冷凝系统中的低温海水进水管相通，低温海水过滤罐通过水管和水泵与打于海底的深水井相连，所述常温海水过滤罐通过水管与常温海水储存罐相连，常温海水储存罐与太阳能加热系统的热能回收系统的常温海水进水管相连，常温海水过滤罐通过水管和水泵与海平面相通；

优选的，所述过滤系统的低温海水过滤罐和常温海水过滤罐设于上平台上，所述低温海水储存罐和常温海水储存罐设于下平台上，上平台高度高于下平台；

优选的，所述淡水收集罐设于地槽内；

优选的，所述风光互补发电系统包括风力发电系统和太阳能发电系统；

优选的，所述淡水出水管上设有压力控制单向阀；

优选的，所述上横管与太阳能热水进水管之间设有电子温度控制阀；

优选的，所述冷凝器一侧设有真空泵，所述真空泵与冷凝器的太阳能热水箱体相通。

本发明的有益效果是：本发明将从海平面上抽出的常温海水通过太阳能加热器进行加热后，通过负压蒸发与海底深井抽出的低温海水进行冷凝，冷凝效率快，产水量大，至少是传统太阳能蒸发器效率的十倍，与反渗透技术相比，投资成本低，同时冷凝过后的太阳能加热过的海水通过热能回收装置，用于加热进入太阳能的海水，提高了海水进水温度和太阳能加热效率，本发明冷凝后的两种海水均最终回到大海，不污染环境。

附图说明

图1为本发明的整体结构示意图；

图2为本发明的太阳能加热系统和负压蒸发与冷凝系统结构示意图；

图3为本发明的冷凝器的结构示意图；

图4为本发明的负压蒸发与冷凝系统安装支架结构示意图；

图5为本发明负压蒸发与冷凝系统用玻璃丝结构示意图。

零件说明：1、过滤系统，101、低温海水过滤罐，102、常温海水过滤罐，103、水泵，104、深水井，105、低温海水储存罐，106、常温海水储存罐，107、上平台，108、下平台，2、太阳能加热系统，201、热能回收系统，202、太阳能安装座架，203、下横管，204、上横管，205、太阳能加热管，206、常温海水回流管，207、低温海水回流管，208、回流水总管，209、常温海水进水管，210、电子温度控制阀，3、风光互补发电系统，4、负压蒸发与冷凝系统，401、太阳能热水进水管，402、常温海水出口，403、低温海水出口，404、冷凝系统安装支架，405、冷凝器，406、固定卡扣，407、小支管，408、盖板，408-1、太阳能热水箱体，408-2、低温海水箱体，409、玻璃丝，410、冷凝水收集槽，411、冷凝水集水管，412、淡水出水管，413、低温海水进水管，414、低温海水出口管，415、太阳能热水出口管，416、真空泵，417、压力控制单向阀，5、水管，6、淡水收集罐，601、地槽，7、滴灌系统，8、自动控制系统，A、地平面，B、海平面，C、海底。

具体实施方式

以下结合附图对本发明实施做进一步描述，以下实施例只是描述性的，不是限定性的，不能以此限定本发明的保护范围。

本专利为了区别从海平面抽出的海水和从海底抽出的海水，把从海平面抽出的海水称为“常温海水”，把从海底抽出的海水称为“低温海水”。

太阳能海水淡化装置，包括设于太阳能安装支架202上的PLC自动控制系统8，两套过滤系统1、两套风光互补发电系统3，四十八套太阳能加热系统2及与太阳能加热系统相配套的负压蒸发与冷凝系统4，负压蒸发与冷凝系统4通过水管5与淡水收集罐6相连。

其中，所述太阳能加热系统2包括热能回收系统201，热能回收系统201后方一侧通过弯头与太阳能安装座架202上的下横管203相连，热能回收系统201后方与常温海水回流管206相连，常温海水回流管206与负压蒸发与冷凝系统4的常温海水出口402相连，热能回收系统201前方通过弯头与回流水总管208相连，所述回流水总管208与低温海水回流管207相通，低温海水回流管207与负压蒸发与冷凝系统4的低温海水出口403相连，热能回收系统201后方另一侧设有常温海水进水管209；

所述太阳能安装座架202为倾斜状，下方安有下横管203，上方安有上横管204，所述下横管203与上横管204之间安有28根太阳能加热管205，太阳能加热管205的两端分别与上横管204和下横管203相通，所述上横管204一端与负压蒸发与冷凝系统4的太阳能热水进水管401相通，上横管204与太阳能热水进水管401相通，上横管204与太阳能热水进水管401之间的管道上设有电子温度控制阀210，电子温度控制阀210通过线路与自动控制系统8相连，先设定电子温度控制阀控制的温度为75℃，当太阳能加热系统中的水加热至75℃时，自动控制系统8发出指令，电子温度控制阀210打开，水从上横管204进入负压蒸发与冷凝系统4的太阳能热水进水管401中；

其中，所述负压蒸发与冷凝系统4包括冷凝系统安装支架404，冷凝系统安装支架404为倾斜状，上方安有太阳能热水进水管401，所述太阳能热水进水管401与太阳能加热系统2中的上横管204相通，太阳能热水进水管401实为上横管204的延伸，太阳能热水进水管401通过多个小支管407与冷凝器405相通，所述冷凝器405通过固定卡扣406安于冷凝系统安装支架404上方，冷凝器405包括上方的盖板408，盖板408为透明玻璃，有内腔，内腔为低温海水箱体408-1，盖板408下层为太阳能热水箱体408-2，太阳能热水箱体408-2底部设有玻璃丝409，冷凝器405一侧设有真空泵416，真空泵416与冷凝器405内的太阳能热水箱体408-2相通，通过真空泵416的作用，将太阳能热水箱体408-2腔体内的空气抽出，形成负压状态，压力低于0.3hPa（大气压），当太阳能水箱体408-2内的压力低于0.3hPa时，太阳能热水箱体内的海水在温度达到70℃时就可以进行蒸发，大大提高了蒸发效率，所述玻璃丝409为絮状压平状态，厚度约为0.2cm，玻璃丝409可以降低太阳能热水的下滑速度，使低温海水与太阳能热水蒸发充分接触，产生大量冷凝水，太阳能热水箱体408-2上方通过多个小支管407与太阳能热水进水管401相通，太阳能热水箱体408-2下方设有太阳能热水出口管415，太阳能热水出口管415与常温海水出口402相通，低温海水箱体408-1上方设有低温海水进水管413，低温海水箱体408-1下方设有低温海水出口管414，低温海水出口管414与低温海水出口403相通，盖板408背面设有多个冷凝水收集槽410，冷凝水收集槽410一端均与盖板408一侧的冷凝水集水管411相连，冷凝水集水管411与淡水出水管412相连，淡水出水管412上设有压力控制单向阀417，淡水出水管412的高度为1米，当淡水出水管412内的压力大于1 hPa（大气压）时，压力控制单向阀417自动打开，冷凝水由淡水出水管412、水管5进入淡水储存罐6，所述淡水收集罐6设于地槽601内。

所述过滤系统1包括两个过滤罐和两个储水罐，其中一个过滤罐为低温海水过滤罐101，另一个为常温海水过滤罐102，所述低温海水过滤罐101通过水管与低温海水储存罐105相连，低温海水储存罐105通过水管与负压蒸发与冷凝系统4中的低温海水进水管413相通，低温海水过滤罐101通过水管和水泵103与打于海底的深水井104相连，所述常温海水过滤罐102通过水管与常温海水储存罐106相连，常温海水储存罐106与太阳能加热系统2的热能回收系统201的常温海水进水管209相连，常温海水过滤罐102通过水管和水泵与海平面相通；

所述过滤系统1的低温海水过滤罐101和常温海水过滤罐102设于上平台107上，所述低温海水储存罐105和常温海水储存罐106设于下平台108上，上平台107高度高于下平台108；

所述风光互补发电系统3包括风力发电系统和太阳能发电系统，本发明所有设备的用电均可以由风光互补发电系统3产生的电力来提供，风力发电系统和太阳能发电系统为现有技术中的成熟技术，其结构本领域技术人员均知晓，在此不作重点描述。

工作原理：海平面的海水和海底深井海水通过进水管和水泵各自进入常温海水过滤器102和低温海水过滤器101，进行初步过滤后再分别进入常温海水储水罐106和低温海水储水罐105中。

常温海水从由常温海水储水罐106，通过热能回收装置201的常温海水进水管209进入热能回收装置中，通过弯头进入太阳能加热系统2中的下横管203中，由下横管203分别进入太阳能加热管205中进行制热，制热后的海水进入上横管204中，由上横管204进入负压蒸发与冷凝系统3中的太阳能热水进水管401中，由小支管407进入冷凝器408的太阳能热水箱体408-2；

低温海水由低温海水储水罐105中通过进水管直接进入负压蒸发与冷凝系统4中的低温海水进水口413，进入低温海水箱体408-1中。低温海水箱体408-1内的低温海水与太阳能热水箱体408-2内的海水发生冷凝作用，产生的冷凝水流到冷凝水收集槽411中，汇集到淡水出水管412，通过淡水出水管412和水管5冷凝水进入淡水储存罐6中储存，储存的淡水可以用来人类生活用水，也可以与农田的滴灌系统7相连，对农作物进行灌溉。

进行冷凝作用后的太阳能热水，由太阳能热水箱体408-2下方的太阳能热水出口管415流出，太阳能热水出口管415与常温海水出口402相通，由常温海水出口402进入常温海水回流管206，进入热能回收装置201中进行热量交换，交换后的海水由回流水总管208最终流回大海。

进行冷凝作用后的低温海水，由低温海水箱体408-1上的低温海水出口管414进入低温海水出口403，由低温海水出口403进入低温海水回流管207，然后进入回流水总管208，最终流回大海。

本发明的太阳能加热系统和负压蒸发与冷凝系统的数量可以根据建设场地大小来确定，相互之间通过在地面或地下铺设各种进水管或集水管或回水管来进行两种海水及冷凝水的流动，这可以根据实际情况需要进行设置。

Claims (8)

1.太阳能海水淡化装置，其特征在于包括自动控制系统（8），两套过滤系统（1）、风光互补发电系统（3）、多套太阳能加热系统（2）及与太阳能加热系统相配套的负压蒸发与冷凝系统（4），负压蒸发与冷凝系统（4）通过水管（5）与淡水收集罐（6）相连；

其中，所述太阳能加热系统（2）包括热能回收系统（201），所述热能回收系统（201）后方一侧通过弯头与太阳能安装座架（202）上的下横管（203）相连，热能回收系统（201）后方与常温海水回流管（206）相连，常温海水回流管（206）与负压蒸发与冷凝系统（4）的常温海水出口（402）相连，热能回收系统（201）前方通过弯头与回流水总管（208）相连，所述回流水总管（208）与低温海水回流管（207）相通，低温海水回流管（207）与负压蒸发与冷凝系统（4）的低温海水出口（403）相连，热能回收系统（201）后方另一侧设有常温海水进水管（209）；

所述太阳能安装座架（202）为倾斜状，下方安有下横管（203），上方安有上横管（204），所述下横管（203）与上横管（204）之间安有数根太阳能加热管（205），太阳能加热管（205）的两端分别与上横管（204）和下横管（203）相通，所述上横管（204）一端与负压蒸发与冷凝系统（4）的太阳能热水进水管（401）相通；

其中，所述负压蒸发与冷凝系统（4）包括冷凝系统安装支架（404），冷凝系统安装支架（404）为倾斜状，上方安有太阳能热水进水管（401），所述太阳能热水进水管（401）与太阳能加热系统（2）中的上横管（204）相通，太阳能热水进水管（401）通过多个小支管（407）与冷凝器（405）相通，所述冷凝器（405）通过固定卡扣（406）安于冷凝系统安装支架（404）上方，冷凝器（405）包括上方的盖板（408），盖板（408）为透明玻璃，有内腔，所述内腔为低温海水箱体（408-1），盖板（408）下层为太阳能热水箱体（408-2），太阳能热水箱体（408-2）底部设有玻璃丝（409），太阳能热水箱体（408-2）上方通过多个小支管（407）与太阳能热水进水管（401）相通，太阳能热水箱体（408-2）下方设有太阳能热水出口管（415），太阳能热水出口管（415）与常温海水出口（402）相通，低温海水箱体（408-1）上方设有低温海水进水管（413），低温海水箱体（408-1）下方设有低温海水出口管（414），低温海水出口管（414）与低温海水出口（403）相通，盖板（408）背面设有多个冷凝水收集槽（410），冷凝水收集槽（410）一端均与盖板（408）一侧的冷凝水集水管（411）相连，冷凝水集水管（411）与淡水出水管（412）相连，淡水出水管（412）通过水管（5）与淡水储存罐（6）相连。

2.如权利要求1所述的太阳能海水淡化装置，其特征在于所述过滤系统（1）包括两个过滤罐和两个储水罐，其中一个过滤罐为低温海水过滤罐（101），另一个为常温海水过滤罐（102），所述低温海水过滤罐（101）通过水管与低温海水储存罐（105）相连，低温海水储存罐（105）通过水管负压蒸发与冷凝系统（4）中的低温海水进水管（413）相通，低温海水过滤罐（101）通过水管和水泵（103）与打于海底的深水井（104）相连，所述常温海水过滤罐（102）通过水管与常温海水储存罐（106）相连，常温海水储存罐（106）与太阳能加热系统（2）的热能回收系统（201）的常温海水进水管（209）相连，常温海水过滤罐（102）通过水管和水泵与海平面相通。

3.如权利要求2所述的太阳能海水淡化装置，其特征在于所述过滤系统（1）的低温海水过滤罐（101）和常温海水过滤罐（102）设于上平台（107）上，所述低温海水储存罐（105）和常温海水储存罐（106）设于下平台（108）上，上平台（107）高度高于下平台（108）。

4.如权利要求1或2或3所述的太阳能海水淡化装置，其特征在于所述淡水收集罐（6）设于地槽（601）内。

5.如权利要求1或2或3所述的太阳能海水淡化装置，其特征在于所述风光互补发电系统（3）包括风力发电系统和太阳能发电系统。

6.如权利要求1所述的太阳能海水淡化装置，其特征在于所述淡水出水管（412）上设有压力控制单向阀（417）。

7.如权利要求1或2或3所述的太阳能海水淡化装置，其特征在于所述上横管（204）与太阳能热水进水管（401）之间设有电子温度控制阀（210）。

8.如权利要求1或2或3或6所述的一种太阳能海水淡化装置，其特征在于所述冷凝器（405）一侧设有真空泵（416），所述真空泵（416）与太阳能热水箱体（408-2）相通。

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