CN111233064A

CN111233064A - 一种太阳能海水淡化装置

Info

Publication number: CN111233064A
Application number: CN202010101204.XA
Authority: CN
Inventors: 孔令斌
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2020-02-04
Filing date: 2020-02-04
Publication date: 2020-06-05

Abstract

本发明提供的一种太阳能海水淡化装置，其结构是光热材料波浪板两端面由两个端面盖板封闭。端面盖板由两块平行板经底板连接而成。在外侧的平行板与波浪板连接且完全封闭；在内侧的平行板下部与波浪板连接，上部有间隙，没有封闭。在两块平行板、波浪板、底板之间形成蒸汽流动通道，在底板上有淡水出口。波浪板上面完成光热转换，波浪板下面加热海水成蒸汽。蒸汽通过平行板与波浪板之间的间隙进入蒸汽流动通道冷凝成淡水，所放热量预热海水。淡水流入淡水罐。在海水蒸发罐上设置加热通道和副海水蒸发罐，可以利用热废水废气余热淡化海水。采取减压蒸馏措施，热量利用更充分，淡水产量更高。

Description

一种太阳能海水淡化装置

所属技术领域

本发明涉及一种海水淡化装置，具体为一种太阳能海水淡化装置。

背景技术

太阳能海水淡化是太阳能光热转换、海水蒸发、蒸汽冷凝三者连续进行的过程。如何以简单高效的工艺流程完成这个过程是人类久远的渴望。从1872年世界上第一套大型太阳能海水淡化装置在智利北部建成至今，太阳能海水淡化技术并没有得到大规模推广应用。究其原因，现有太阳能海水淡化技术在太阳能光热转换、海水蒸发、蒸汽冷凝之间还有低效率的低效环节。太阳能海水淡化技术发展过程中的顶棚式、倾斜幕芯式、倾斜盘式、充气式、聚光式太阳能海水淡化技术的技术路线决定了都有低效环节。现代采用太阳能集热系统和低温多效海水淡化装置组合的太阳能海水淡化技术，首先将太阳能转换成高温热能，然后再用高温热能淡化海水。工艺流程长，设备复杂，环节自然多，效率肯定低。中国专利201811655042.3的太阳能光热转换、海水蒸发、蒸汽冷凝在一个海水蒸发罐内完成，好象没有低效环节。仔细分析发现，太阳能光热转换是光热直接转换，海水蒸发在海水水面进行，两者之间没有低效环节。海水蒸发的蒸汽进入蒸汽冷凝之间，蒸汽经过海水蒸发罐上部密闭空间再进入蒸汽进口，这个环节是低效的。因为这个低效环节，必须建造海水蒸发罐顶盖，蒸汽在海水蒸发罐顶盖冷凝回收困难。海水蒸发罐顶盖建造成本和维护费用高昂。提高效率的办法是不走蒸汽经过海水蒸发罐上部密闭空间再进入蒸汽进口的技术路线，直接将水面加热板产生的蒸汽送入冷凝器。因此，水面加热板仅有光热转换和海水蒸发两个功能还不行，还要增加蒸汽冷凝功能，才能消除低效环节，提高太阳能海水淡化的效率。

发明内容

本发明的目的是开发一种集太阳能光热转换、海水蒸发、蒸汽冷凝功能于一体的太阳能海水淡化装置。

为了实现上述目的，本发明的方案是：其结构包括波浪板、端面盖板、浮力板，淡水袋或淡水罐，海水蒸发罐。其特征在于：所述波浪板是光热材料。其两端面由两个端面盖板封闭。端面盖板由两块平行板经底板连接而成。在外侧的平行板与波浪板连接且完全封闭；在内侧的平行板下部与波浪板连接，上部有间隙，没有封闭。在两块平行板、波浪板、底板之间形成蒸汽流动通道，在底板上有淡水出口，淡水出口连通淡水袋。波浪板下面中央是浮力板。放到平静的海水水面，浮力板产生的浮力保持波浪板上部间隙在海水水面以上，且海水与波浪板大面积接触。波浪板吸收的热量加热下面的海水使其蒸发。海水水面蒸发的蒸汽通过波浪板上部间隙流入蒸汽流动通道，并在蒸汽流动通道中凝结成淡水。淡水通过底板上的淡水出口流入淡水袋。淡水袋置于浮力板下面。淡水袋和蒸汽流动通道放出的热量预热浮力板下面的海水，增加海水蒸发量。没有海水蒸发罐的太阳能海水淡化装置使用淡水袋；有海水蒸发罐的太阳能海水淡化装置使用淡水罐，同时不用浮力板。前者装置适应水位变化，后者控制水位满足装置要求。

所述波浪板由光热材料制成，或由上层透明材料、下层光热材料构成。

所述波浪板上层采用容易形变的透明材料，下层采用能折叠的光热材料。端面盖板采用容易形变的材料。浮力板改为置于波浪板两端的两个充气浮力筒。放掉两个充气浮力筒内的空气，波浪板可以横向压缩后纵向折叠，体积成倍缩小。

所述波浪板、端面盖板安装在海水蒸发罐上。波浪板、端面盖板与海水蒸发罐连为一体。海水蒸发罐安装在淡水罐上。淡水出口在淡水罐内。淡水罐底部有淡水罐出水口。海水蒸发罐底部设置海水进口和浓海水出口。配置水位控制系统，将海水水面控制在波浪板上部间隙以下的设定位置。

所述波浪板上面设置加热通道。加热通道一端是加热介质进口，另一端是加热介质出口。加热通道上面增设一个海水蒸发罐，称为副海水蒸发罐。副海水蒸发罐有海水进口和浓海水出口。副海水蒸发罐上部空间通过蒸汽管连通蒸汽流动通道，形成副海水蒸发罐上部空间、海水蒸发罐上部空间、蒸汽流动通道、淡水罐上部空间连通的封闭空间。在淡水罐上部空间与真空泵连通，实现减压蒸馏。加热介质在加热通道内流动同时对两个海水蒸发罐内的海水加热，所产生的蒸汽都在一个海水蒸发罐内冷凝。加热介质是热废气、热废水、循环水、循环油，循环熔盐。

本发明的优点在于：一是具备太阳能光热转换、海水蒸发、蒸汽冷凝功能，蒸汽从产生到冷凝路径短、全封闭、没损失；二是冷凝蒸汽的热量有部份被海水吸收，能增加海水蒸发量；三是能够采取减压蒸馏措施，热量利用率高；四是能利用各类工业余热淡化海水，应用范围广；五是结构简单，维护方便。

附图说明

下面结合附图与实施例对本发明作进一步说明：

图1是本发明核心部件图；

图2是本发明端面盖板图；

图3是本发明折叠结构图；

图4是本发明折叠光热材料图；

图5是本发明结构图；

图6是本发明双海水蒸发罐结构图。

图中，1、波浪板，2、端面盖板，3、浮力板，4、淡水出口，5、浮力筒，6、海水蒸发罐，7、海水进口，8、淡水罐出水口，9、浓海水出口，10、淡水罐，11、蒸汽管，12、副海水蒸发罐，13、加热通道，14、副海水蒸发罐海水进口，15、加热介质进口，16、真空泵接口，17、加热介质出口，18、副海水蒸发罐浓海水出口。

具体实施方式

实施例1是本发明用于中国专利201811655042.3作为水面加热板。图1是其结构图。图2是端面盖板图。端面盖板2由两块平行板经底板连接而成。在外侧的平行板与波浪板1连接且完全封闭。在内侧的平行板下部与波浪板1连接，上部有间隙没有封闭。在两块平行板、波浪板1、底板之间形成蒸汽流动通道。在底板上有淡水出口4。波浪板1下面中央是浮力板3，浮力板3产生的浮力保持波浪板1上部间隙在海水水面以上。拆除中国专利201811655042.3所述海水蒸发罐顶盖，封闭所有蒸汽进口。按本发明制作的水面加热板覆盖满海水蒸发罐水面。每个水面加热板的淡水出口4都连通冷凝器。

本实施例的工作过程是：海水蒸发罐注入海水后，太阳升起时，每水面加热板都进入工作状态。太阳光在波浪板1上转换成热量，使波浪板1下面海水蒸发。产生的蒸汽流入蒸汽流出通道冷凝成淡水。淡水经淡水出口4流入冷凝器继续冷凝。最后进入淡水罐。

实施例2是便携式太阳能海水淡化装置。图3是其结构图。波浪板1上层采用容易形变的塑胶类透明材料，下层采用能折叠的光热材料。图4是一种能折叠的光热材料图。端面盖板2采用容易形变的材料。浮力板3改为置于波浪板1两端的容易形变的两个塑胶类充气浮力筒5。放掉两个充气浮力筒5内的空气，波浪板1可以横向压缩后纵向折叠。再配置一个塑胶类淡水袋，就是一套便携式太阳能海水淡化装置。

本实施例的工作过程是：将浮力筒5充满空气并连接好淡水袋的本装置置于海水水面。太阳光照在波浪板1上面，波浪板1下面的海水蒸发。蒸汽经蒸汽流动通道进入淡水袋，并在蒸汽流动通道和淡水袋内冷凝成淡水。使用完毕，将淡水袋拆开。放掉两个浮力筒5内的空气。将波浪板1横向压缩后纵向折叠。波浪板1上层的塑胶类透明材料包裹在折叠状的光热材料外。

实施例3是热废水为热源的减压蒸馏海水淡化装置。图6是其结构图。图6是在图5的基础上增设了副海水蒸发罐12和加热通道13。副海水蒸发罐12有海水进口14和浓海水出口18。加热通道13有加热介质进口15和加热介质出口17。海水蒸发罐6有海水进口7和浓海水出口9。淡水罐10有淡水罐出水口8和真空泵接口16。蒸汽管11连通两个海水蒸发罐。淡水出口4在淡水罐10内。真空泵通过真空泵接口16连通副海水蒸发罐上部空间、海水蒸发罐上部空间、蒸汽流动通道、淡水罐上部空间连通的封闭空间，构成减压蒸馏系统。所有物料流动方向都是从进口到出口。

本实施例的工作过程是：首先向两个海水蒸发罐注入海水到设定水位后，热废水进入加热通道13开始加热。启动真空泵进入减压蒸馏。海水不断蒸发，同时不断补充，保持水位不变。制得的淡水流入淡水罐10。两个海水蒸发罐的浓海水定期排放。然后进入下一个工作过程。

Claims

1.一种太阳能海水淡化装置，其结构包括波浪板、端面盖板、浮力板，淡水袋或淡水罐，海水蒸发罐，其特征在于：所述波浪板是光热材料，其两端面由两个端面盖板封闭，端面盖板由两块平行板经底板连接而成，在外侧的平行板与波浪板连接且完全封闭，在内侧的平行板下部与波浪板连接，上部有间隙，没有封闭，在两块平行板、波浪板、底板之间形成蒸汽流动通道，在底板上有淡水出口，淡水出口连通淡水袋，波浪板下面中央是浮力板，放到平静的海水水面，浮力板产生的浮力保持波浪板上部间隙在海水水面以上，且海水与波浪板大面积接触，波浪板吸收的热量加热下面的海水使其蒸发，海水水面蒸发的蒸汽通过波浪板上部间隙流入蒸汽流动通道，并在蒸汽流动通道中凝结成淡水，淡水通过底板上的淡水出口流入淡水袋，淡水袋置于浮力板下面，淡水袋和蒸汽流动通道放出的热量预热浮力板下面的海水，增加海水蒸发量，没有海水蒸发罐的太阳能海水淡化装置使用淡水袋，有海水蒸发罐的太阳能海水淡化装置使用淡水罐，同时不用浮力板，前者装置适应水位变化，后者控制水位满足装置要求。

2.根据权利要求1所述的一种太阳能海水淡化装置，其特征在于：所述波浪板由光热材料制成，或由上层透明材料、下层光热材料构成。

3.根据权利要求1所述的一种太阳能海水淡化装置，其特征在于：所述波浪板上层采用容易形变的透明材料，下层采用能折叠的光热材料，端面盖板采用容易形变的材料，浮力板改为置于波浪板两端的两个充气浮力筒，放掉两个充气浮力筒内的空气，波浪板可以横向压缩后纵向折叠，体积成倍缩小。

4.根据权利要求1所述的一种太阳能海水淡化装置，其特征在于：所述波浪板、端面盖板安装在海水蒸发罐上，波浪板、端面盖板与海水蒸发罐连为一体，海水蒸发罐安装在淡水罐上，淡水出口在淡水罐内，淡水罐底部有淡水罐出水口，海水蒸发罐底部设置海水进口和浓海水出口，配置水位控制系统，将海水水面控制在波浪板上部间隙以下的设定位置。

5.根据权利要求1所述的一种太阳能海水淡化装置，其特征在于：所述波浪板上面设置加热通道，加热通道一端是加热介质进口，另一端是加热介质出口，加热通道上面增设一个海水蒸发罐，称为副海水蒸发罐，副海水蒸发罐有海水进口和浓海水出口，副海水蒸发罐上部空间通过蒸汽管连通蒸汽流动通道，形成副海水蒸发罐上部空间、海水蒸发罐上部空间、蒸汽流动通道、淡水罐上部空间连通的封闭空间，在淡水罐上部空间与真空泵连通，实现减压蒸馏，加热介质在加热通道内流动同时对两个海水蒸发罐内的海水加热，所产生的蒸汽都在一个海水蒸发罐内冷凝，加热介质是热废气、热废水、循环水、循环油，循环熔盐。