CN201678475U

CN201678475U - 太阳能海水淡化装置

Info

Publication number: CN201678475U
Application number: CN2009200285960U
Authority: CN
Inventors: 王君; 刘璐璐; 曲燕; 李雪琴
Original assignee: China University of Petroleum East China
Current assignee: China University of Petroleum East China
Priority date: 2009-06-30
Filing date: 2009-06-30
Publication date: 2010-12-22
Anticipated expiration: 2019-06-30

Abstract

太阳能海水淡化装置，主要由真空管式太阳能集热器、减压阀、海水蒸发器、横管热交换器、水环式真空泵、淡水罐、浓盐水罐和海水槽组成。采用水环式真空泵抽取水蒸汽和不凝气，利用真空泵内的水环吸收冷凝水蒸汽成为淡水，由于真空泵的作用使得蒸发器中产生较高的负压，以降低海水的蒸发温度；采用太阳能集热器内的热海水在横管热交换器内循环流动为海水蒸发提供热量；采用预热海水的方式回收水蒸汽的凝结潜热和淡水及浓盐水的余热；采用带冷水箱和热水箱的真空管式太阳能集热器，以改善流动，提高热水温度；采用间歇式排水方法将浓盐水从负压环境下排出。因而本实用新型具有占地面积小、效率高、能耗低和淡水产量高等优点。

Description

太阳能海水淡化装置

技术领域

本实用新型涉及一种太阳能海水淡化装置，特别是涉及一种使用水环式真空泵实现海水负压蒸发和水蒸汽吸收冷凝、采用太阳能自循环蒸发器的太阳能海水淡化生产装置，属于太阳能光热技术进行海水淡化(咸水脱盐)的技术领域。

背景技术

尽管海水覆盖了地球大约3/4的表面，但因其含盐量过高而无法直接利用，可以直接利用的淡水不足总水量的2％，为此，人类都在努力探讨海水淡化的方法，目前海水淡化的方法有：蒸馏法、离子交换法、渗析法、反渗透膜法以及冷冻法等，其共同特点都是要消耗大量的燃料或电力。而太阳能是一种清洁、无污染的可再生能源，利用太阳能进行海水淡化既可节约能源又能满足环保的要求，迎合了发展的需求。

专利号为CN200410050333.1的中国发明专利公开了一种节能型太阳能海水淡化装置，设有海水蒸发池、透光保温顶棚、海水输入管、冷却壁、淡水收集槽、淡水输出管和反光板。用反光板、冷却壁及海水输入管构成了冷凝室，将经过太阳光照海水而蒸发的水蒸汽迅速冷凝，以获取纯净的淡水，这种装置结构简单，不需任何动力设备和集热设备，成本较低，但是其运行温度低、占地面积大，效率和单位集热面积的淡水产量低。专利号为CN03142188.1的中国专利公开了一种负压海水淡化方法及其设备，是将海水经沉淀、过滤，输入密闭的容器中，再抽取容器内的剩余空气，使该容器内产生负压，使得海水在常温下沸腾，将水蒸汽抽出并通入液态水中，使其混溶，制得淡水；这种海水淡化装置具有占地面积小、不受天气影响、生产工艺简单，设备使用寿命长的优点，但是要使海水在常温下沸腾，需要很高的真空度，对真空泵性能要求较高，而且水蒸汽是经增压后再通入水中使其凝结，因而结构复杂。

综上所述，海水负压低温蒸发是太阳能海水淡化未来的发展方向，但目前所提出的相关海水淡化装置中，其结构过于复杂。

发明内容

本实用新型的目的是要提供一种以太阳能为能源，能使海水在负压下进行沸腾蒸发，并生产优质淡水的装置，采用水环式真空泵在蒸发器内产生较高的系统负压以降低海水的蒸发温度，并抽出水蒸汽，利用水环式真空泵内的水环吸收冷凝水蒸汽，使其成为淡水；采用太阳能集热器内的热海水在横管热交换器内循环流动为海水蒸发提供热量；采用预热海水的方式回收水蒸汽的凝结潜热及淡水和浓盐水的余热；利用横管式海水蒸发器降膜蒸发，以减小海水蒸发器内的海水热容量；采用带有冷水箱和热水箱的真空管式太阳能集热器，以改善海水的流动，减小冷水对热水的扰动，提高热水温度；采用间歇排水方法将浓盐水从负压环境下排出。因而本实用新型具有占地面积小、能耗低、结构简单、转动设备耗功少和运行可靠性高等优点。

本实用新型所提出的太阳能海水淡化装置，主要由真空管式太阳能集热器、减压阀、海水蒸发器、横管热交换器、水环式真空泵、淡水罐、浓盐水罐和海水槽等组成。其工作过程是：海水自海水槽被淡水罐和浓盐水罐内的淡水和浓盐水预热后，进入真空管式太阳能集热器下部的冷水箱，在真空集热管内吸收太阳辐射，热水聚集到热水箱的顶部，随后水温最高的热海水经过减压阀进入海水蒸发器内，喷淋在热交换器的横管外进行降膜蒸发；热水箱内大部分热海水在密度差引起的浮力作用下进入横管热交换器的横管内循环流动，依靠自身温度降低释放的显热为海水蒸发提供热量；未蒸发的海水成为浓盐水滑落至海水蒸发器底部的浓盐水槽中；水蒸汽被水环式真空泵抽出，并被其内的水环吸收，使之冷凝为淡水，随后被排入到淡水罐中；淡水罐内的水因吸收了水蒸汽的凝结潜热，温度升高，在其中设置热交换器，预热海水，回收水蒸汽的凝结潜热；海水蒸发器在水环式真空泵的作用下维持较高的真空度，使海水在较低的温度下沸腾蒸发；为了使浓盐水由负压环境下的浓盐水罐排到常压环境下，本装置采用间歇排水方式，将浓盐水间歇地由负压环境下排出。

本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：采用热水箱内的高温热海水在横管热交换器内循环流动供热，为海水蒸发提供热量，其循环动力是由于：蒸发器内海水蒸发吸热后使得横管内的海水产生温度差进而产生密度差，由此引起的浮力作用下实现横管内的海水循环流动；采用水环式真空泵抽取水蒸汽和不凝气，在海水蒸发器内产生较大的负压，降低了海水的蒸发温度。

本实用新型的有益效果是：①采用水环式真空泵获得较高的系统真空度，降低海水的蒸发温度，同时水环式真空泵所抽出的水蒸汽被真空泵内的水环吸收冷凝成淡水；②采用真空管式太阳能集热器产生的热水在横管热交换器内循环流动，作为热源为海水蒸发供热，装置只有水环式真空泵一台动力设备，功耗低、结构紧凑；③采用横管降膜蒸发，减少海水蒸发器内待蒸发海水的热容量，强化了蒸发器内的传质传热过程。

附图说明

下面结合附图对本实用新型作进一步说明。

图1是太阳能海水淡化装置示意图。

图2是浓盐水罐的出水装置示意图。

图3是真空管式太阳能集热器示意图。

图中：1—真空管式太阳能集热器；2—减压阀；3—海水蒸发器；4—横管热交换器；5—水环式真空泵；6—淡水罐；7—浓盐水罐；8—海水槽；201—通气阀；202—放气阀；203—通液阀；204—放液阀；301—热水箱；302—太阳能真空集热管；303—冷水箱；304—冷水进口管；305—热水出口管；306—热水流出管；307—热水回流管。

具体实施方式

如图1所示，太阳能海水淡化装置，包括真空管式太阳能集热器1、减压阀2、海水蒸发器3、横管热交换器4、水环式真空泵5、淡水罐6、浓盐水罐7和海水槽8，其中在淡水罐6和浓盐水罐7内分别设有热交换器，利用高温的淡水和浓盐水预热新鲜海水；真空管式太阳能集热器1通过管道和减压阀连接海水分布喷淋装置，将热海水均匀地喷淋在横管热交换器4上，海水沿横管降膜蒸发；真空管式太阳能集热器1与横管热交换器4相连，向横管热交换器4提供循环流动的热海水为海水蒸发提供热量；海水蒸发器3左右两侧分别设置有淡水罐6和浓盐水罐7；水环式真空泵5的吸气口位于海水蒸发器3的顶部，排出口连接淡水罐，真空泵将水蒸汽吸入，水蒸汽被真空泵内的水环吸收冷凝成淡水并被排出至淡水罐6；淡水罐6通过管道与水环式真空泵5联通，保持淡水罐6内水位高于水环式真空泵5形成水环，向水环式真空泵5补水，维持其正常工作。由于装置处于负压环境下，浓盐水罐7向常压的出水装置的设计如图2所示，淡水罐6内的淡水处于常压。

如图2所示，淡水罐6和浓盐水罐7的出水装置由通气阀201，放气阀202，通液阀203和放液阀204组成；通液阀203连通海水蒸发器2底部的浓盐水池与浓盐水罐8内的液相，通气阀201连通浓盐水罐8与海水蒸发器2内的气相，放气阀202位于浓盐水罐7的上部，放液阀204位于浓盐水罐7底部。

如图3所示，真空管式太阳能集热器1由热水箱301、太阳能真空集热管302、冷水箱303、冷水进口管304、热水出口管305、热水流出管306和热水回流管307等组成，其中太阳能真空集热管302为两端开口，上端口插入热水箱301的底部，下端口插入冷水箱303；热水箱301和冷水箱303设有绝热保温层，以减少损失；热水箱301的顶端设置有热水出口管305，连接海水分布喷淋装置；热水箱301的顶端设置有热水出口管306连接横管热交换器4入口；热水箱301底部设置有热水回流管307连接横管热交换器4出口。

实施时，可以利用间歇排放方式，将浓盐水罐7内的浓盐水由负压环境下排放至常压环境中，即未时，与大气连通的放气阀202和放液阀204关闭，通气阀201和通液阀203开启，浓盐水罐7与海水蒸发器2中的浓盐水池相连通，当浓盐水罐7充满液体时，关闭通气阀201和通液阀203。开启放气阀202，浓盐水罐7内液体压力由负压变为常压状态，打开放液阀204，即可排出浓盐水。排水后关闭放气阀202和放液阀204，打开通气阀201和通液阀203，如此完成间歇排水过程。

实施时，热水箱301内的热海水通过减压阀2进入海水蒸发器3，经分布喷淋装置喷淋后在横管热交换器的表面进行横管降膜蒸发。

实施时，由于横管热交换器4内的热海水为海水蒸发提供热量，因而其内海水相对热水箱301内的海水温度较低，由此引起横管热交换器4和热水箱301整个环路内海水的密度差，在密度差引起的浮力作用下，热水向上、冷水向下流动，因此，热水箱301内的热海水向上流动，通过热水流出管306进入横管热交换器4的横管内，热海水在横管内为横管外海水蒸发提供热量，自身温度降低，向下流动，通过热水回流管307流回热水箱301，与来自太阳能真空集热管302的高温热水混合，提高自身温度，如此，循环为海水蒸发提供热量。

Claims

1.一种太阳能海水淡化装置，主要由真空管式太阳能集热器、减压阀、海水蒸发器、横管热交换器、水环式真空泵、淡水罐、浓盐水罐和海水槽组成，其特征是：真空管式太阳能集热器由热水箱、太阳能真空集热管、冷水箱、冷水进口管、热水出口管、热水流出管和热水回流管组成，其中太阳能真空集热管为两端开口，上端口插入热水箱的底部，下端口插入冷水箱；热水箱的顶端通过管道和减压阀连接海水分布喷淋装置；热水箱的顶端还设置有热水出口管连接横管热交换器入口，热水箱底部设置有热水回流管连接横管热交换器出口；海水分布喷淋装置和横管热交换器均位于海水蒸发器内，且海水分布喷淋装置位于横管热交换器上方；海水蒸发器底部的浓盐水池与浓盐水罐内的液相通过通液阀连通，浓盐水罐与海水蒸发器内的气相通过通气阀连通，浓盐水罐的上部设有放气阀，浓盐水罐底部设有放液阀，水环式真空泵的吸气口位于海水蒸发器的顶部，排出口连接淡水罐；海水槽依次通过淡水罐和浓盐水罐中的热交换器与真空管式太阳能集热器下部的冷水箱连通。