CN204569464U - 基于太阳能的海水淡化处理装置 - Google Patents

基于太阳能的海水淡化处理装置 Download PDF

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Abstract

一种基于太阳能的海水淡化处理装置，包含有用于盛放海水的容器筒(6)、设置在容器筒(6)的开口端并且具有透光窗口和冷却作用的蒸汽冷凝装置(4)、设置在蒸汽冷凝装置(4)的透光窗口上的光斑形成装置，光斑形成装置产生高温的光斑并作用在容器筒(6)的海水上，把海水进行汽化形成淡水，不再多级闪蒸法、多效蒸馏法、蒸汽压缩法和反渗透法，因此简化了淡化装置的体积，适合在不同场所进行海水淡化。

Description

基于太阳能的海水淡化处理装置
一、     技术领域
本实用新型涉及一种海水淡化处理装置，尤其是一种基于太阳能的海水淡化处理装置。
二、     背景技术
地球上97%的水资源是海水、另外2%是冰川，淡水资源缺乏直接影响到人们的生活，利用海水是淡水资源危机的重要措施之一，因此基于太阳能的海水淡化处理装置是一种重要的水处理装置，在现有的海水淡化的主要方法有蒸馏法、膜法和冷冻法，其中蒸馏法主要有多级闪蒸法、多效蒸馏法和压气蒸馏法；膜法主要包括反渗透和电渗析法；多级闪蒸法、多效蒸馏法、蒸汽压缩法和反渗透法可以用于大规模海水淡化处理，但存在结构庞大工艺复杂、耗能大、产水水质差、操作不方便、效率低、成本高的技术问题。现在还没有把太阳能应用在海水淡化过程中。
三、     发明内容
为了克服上述技术缺点，本实用新型的目的是提供一种基于太阳能的海水淡化处理装置，因此简化了淡化装置的体积，适合在不同场所进行海水淡化。
为达到上述目的，本实用新型采取的技术方案是：包含有用于盛放海水的容器筒、设置在容器筒的开口端并且具有透光窗口和冷却作用的蒸汽冷凝装置、设置在蒸汽冷凝装置的透光窗口上的光斑形成装置。
由于设计了容器筒、蒸汽冷凝装置和光斑形成装置，光斑形成装置产生高温的光斑并作用在容器筒的海水上，把海水进行汽化形成淡水，不再多级闪蒸法、多效蒸馏法、蒸汽压缩法和反渗透法，因此简化了淡化装置的体积，适合在不同场所进行海水淡化。
本实用新型设计了，按照把太阳光聚集呈加热光斑的方式把蒸汽冷凝装置和光斑形成装置与容器筒联接。
本实用新型设计了，光斑形成装置设置为包含有旋转抛物镜、镜面固定架和微弧度平面镜，还包含有支撑梁、蒸馏水收集槽、磁翻板液位计和海水排放装置，
镜面固定架设置为通过支撑梁与地基联接并且旋转抛物镜设置在镜面固定架的下端端面上，容器筒设置在镜面固定架的下端端面并且蒸汽冷凝装置设置在容器筒的开口端部，在蒸汽冷凝装置中心部设置有透光窗口并且蒸馏水收集槽设置在蒸汽冷凝装置的周边部，磁翻板液位计和海水排放装置设置为与容器筒连通并且磁翻板液位计的信号输出端口设置为与海水排放装置的控制端口连接，微弧度平面镜设置在镜面固定架的侧面并且微弧度平面镜的反射光设置为照射在旋转抛物镜上。
本实用新型设计了，旋转抛物镜设置为抛物线式曲光镜。
本实用新型设计了，蒸汽冷凝装置设置为冷凝盘、呼吸阀、透光盖和冷凝盘管，在冷凝盘中设置有楔形腔体并且冷凝盘的楔形腔体的小端部设置在冷凝盘的中心部、冷凝盘的楔形腔体的大端部设置在冷凝盘的周边部，透光盖设置在冷凝盘的中心部并且冷凝盘管设置在冷凝盘的楔形腔体中，呼吸阀设置在冷凝盘上并且呼吸阀设置为与容器筒连通，冷凝盘管设置为与冷源体连通。
本实用新型设计了，蒸馏水收集槽设置为环形槽体并且蒸汽冷凝装置的冷凝盘设置为延伸在蒸馏水收集槽的开口端。
本实用新型设计了，海水排放装置设置为包含有海水排入管道、海水排出管道、气动截至阀和泵体，在海水排入管道和海水排出管道上分别设置有气动截至阀和泵体并且气动截至阀的控制器和泵体的控制器分别设置为与磁翻板液位计的信号输出端口连接，海水排入管道设置在容器筒的上端端部并且海水排出管道设置在容器筒的底端端部。
本实用新型设计了，微弧度平面镜设置为通过跟踪太阳的电动推杆或者是电液推杆与地基联接。
本实用新型设计了，微弧度平面镜设置为沿旋转抛物镜的周边分布。
本实用新型设计了，旋转抛物镜的聚集光斑直径设置为100-200mm。
本实用新型的技术效果在于：二次反射聚光系统中双轴跟踪太阳的微弧度平面镜可以在回转减速电机的驱动下实现整体回转运动，在电动推杆或者是电液推杆的作用下实现镜面俯仰运动，二者相结合就行形成了一个双轴太阳跟踪系统，通过编制好的程序即可自动跟踪太阳。考虑到一些偏远地区没有电力，无法实现整个系统正常运行，可以建立一个微型光伏发电厂来为系统供电，保证系统正常运行。微弧度平面镜，保证放射的光以柱状反射到旋转抛物面镜。旋转抛物面镜是一种大焦距，大开口，型线为完整抛物线的一种镜面，其将若干组微弧度平面镜反射进来的光再次反射聚焦至焦点处，在焦点处形成高温点或区域，将海水煮沸蒸发，产生蒸汽。这种直接将光的热能和海水换热产生蒸汽的方式，大大的提高了蒸发效率和单位体积海水分离中淡水和浓海水的比值。蒸汽冷凝系统包括冷凝盘、呼吸阀、高透光率密封盖和冷凝盘管，冷凝盘管整体内嵌在冷凝盘內，冷凝盘管内始终有低温介质在循环，带走上升的热蒸汽的热量进而在冷凝盘表面形成蒸馏水滴，在水滴自身重力的作用下沿着特殊形状的冷凝盘的表面流到冷凝盘的边缘，最后总最终落入到蒸馏水收集槽中。冷凝管入口端接有泵，在泵的入口端接有过滤器，介质中含有杂质泵入冷凝管中结垢堵塞冷凝管。高透光率密封盖固定在冷凝盘的中心处，用于光线的透过和密封的作用。采用3mm厚超白浮法玻璃，透光率可达95%，也可在其表面涂有增透膜，来增加全光透过率。蒸馏水收集系统是一种装置，一个环形槽，通过密封盘将其与冷凝盘联接组成一个密闭空间，避免蒸馏水与外界接触遭受污染。底面设有出水口，及时将蒸馏水导出系统。海水蒸气发生系统是一个蒸汽发生装置，在其侧面安装有磁翻板式液位计、海水入口、浓海水出口。在所述海水入口接有泵，泵的入口处接有过滤器，在所述浓海水出口接有泵。按照单位海水蒸发后体积比，通过磁翻板液位计的指示，到达设定的体积比就将剩余的浓海水泵出海水蒸发槽，以免过度蒸发导致结晶在蒸发槽内结垢和堵塞管道采用直接加热的方式效率和热利用率都远远高于传统太阳能海水淡化系统二次换热制蒸汽的方法，传统太阳能海水淡化是通过二次、三次换热，最终将热量传递到海水中，使海水气化，过程中每次换热都会折损总热量的30%的热量，这样换热次数越多，效率越低。该装置包括二次反射聚光系统，蒸汽冷凝系统，蒸馏水收集系统，海水蒸气发生系统。其特征在于所述海水从海水入口进入海水蒸汽发生槽中，海水在二次反射聚光系统收集的光热高温直接作用下沸腾产生蒸汽，温度的高低取决于双轴跟踪太阳的微弧度平面镜的数量和旋转抛物面镜的大小规格，温度可达上千度，蒸发效率极高。高温蒸汽上升至蒸汽冷凝系统的冷凝盘内表面，由于热量被内嵌在冷凝盘内的冷凝管内的介质带走而形成蒸馏水滴依附在冷凝盘的内表面，蒸馏水滴在重力的作用下沿着形状类似于倒置的雷达面的冷凝盘表面流到冷凝盘边缘并落入蒸馏水收集槽中。纯净的蒸馏水通过蒸馏水出口导出系统外。按照计算好的体积比，通过观察磁翻板液位计数值，及时将蒸发后剩余的浓海水导出蒸气发生系统，防止结垢，结晶堵塞管道。也可以选用带远传磁翻板液位计和浓海水出口泵、阀、海水入口泵、阀形成闭环控制，编制好程序即可完成自动控制，无需人员看管。而且，在很高温度的情况下产生的蒸馏水中几乎不含有阴阳离子，不仅可以供人类饮用，还可以供给医院医疗使用。
在本技术方案中，把太阳光聚集呈加热光斑的容器筒6、蒸汽冷凝装置4和光斑形成装置为重要技术特征，在基于太阳能的海水淡化处理装置的技术领域中，具有新颖性、创造性和实用性，在本技术方案中的术语都是可以用本技术领域中的专利文献进行解释和理解。
四、     附图说明
为了更清楚地说明本实用新型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实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本实用新型的示意图：
图2为蒸汽冷凝装置4的结构示意图：
图3为海水排放装置9的示意图。
五、     具体实施方式
下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
图1为本实用新型的第一个实施例，结合附图具体说明本实施例，包含有旋转抛物镜1、镜面固定架2、支撑梁3、蒸汽冷凝装置4、蒸馏水收集槽5、容器筒6、磁翻板液位计8、海水排放装置9和微弧度平面镜14，
镜面固定架2设置为通过支撑梁3与地基联接并且旋转抛物镜1设置在镜面固定架2的下端端面上，容器筒6设置在镜面固定架2的下端端面并且蒸汽冷凝装置4设置在容器筒6的开口端部，在蒸汽冷凝装置4中心部设置有透光窗口并且蒸馏水收集槽5设置在蒸汽冷凝装置4的周边部，磁翻板液位计8和海水排放装置9设置为与容器筒6连通并且磁翻板液位计8的信号输出端口设置为与海水排放装置9的控制端口连接，微弧度平面镜14设置在镜面固定架2的侧面并且微弧度平面镜14的反射光设置为照射在旋转抛物镜1上。
在本实施例中，旋转抛物镜1设置为抛物线式曲光镜。
在本实施例中，蒸汽冷凝装置4设置为冷凝盘41、呼吸阀44、透光盖43和冷凝盘管42，在冷凝盘41中设置有楔形腔体并且冷凝盘41的楔形腔体的小端部设置在冷凝盘41的中心部、冷凝盘41的楔形腔体的大端部设置在冷凝盘41的周边部，透光盖43设置在冷凝盘41的中心部并且冷凝盘管42设置在冷凝盘41的楔形腔体中，呼吸阀44设置在冷凝盘41上并且呼吸阀44设置为与容器筒6连通，冷凝盘管42设置为与冷源体连通。
在本实施例中，蒸馏水收集槽5设置为环形槽体并且蒸汽冷凝装置4的冷凝盘41设置为延伸在蒸馏水收集槽5的开口端。
在本实施例中，海水排放装置9设置为包含有海水排入管道91、海水排出管道92、气动截至阀93和泵体94，在海水排入管道91和海水排出管道92上分别设置有气动截至阀93和泵体94并且气动截至阀93的控制器和泵体94的控制器分别设置为与磁翻板液位计8的信号输出端口连接，海水排入管道91设置在容器筒6的上端端部并且海水排出管道92设置在容器筒6的底端端部。
在本实施例中，微弧度平面镜14设置为通过跟踪太阳的电动推杆或者是电液推杆与地基联接。
在本实施例中，微弧度平面镜14设置为沿旋转抛物镜1的周边分布。
在本实施例中，旋转抛物镜1的聚集光斑直径设置为100mm。
海水通过海水排放装置9注入到容器筒6中，太阳光通过微弧度平面镜14反射到旋转抛物镜1上，由旋转抛物镜1把太阳关聚集呈加热光斑，热光斑作用在容器筒6中的海水上，把海水进行汽化形成水蒸气，水蒸气上升到蒸汽冷凝装置4中被冷却后，凝集在蒸馏水收集槽5中，形成淡水，当容器筒6中的海水浓度增大时，通过海水排放装置9排出同时把低浓度的海水注入到容器筒6中。
当旋转抛物镜1的口径为4000mm时，通过微弧度平面镜14反射，再由旋转抛物镜1的的聚集光斑直径为100mm，光斑温度具有100℃℃，对海水加热。
本实用新型的第二个实施例，旋转抛物镜1的聚集光斑直径设置为200mm。当旋转抛物镜1的口径为5000mm时，通过微弧度平面镜14反射，再由旋转抛物镜1的的聚集光斑直径为200mm，光斑温度具有500℃，对海水加热效果。
本实用新型的第三个实施例，旋转抛物镜1的聚集光斑直径设置为150mm。当旋转抛物镜1的口径为4500mm时，通过微弧度平面镜14反射，再由旋转抛物镜1的的聚集光斑直径为150mm，光斑温度具有350℃，对海水加热效果。
本实用新型的第四个实施例，旋转抛物镜1的聚集光斑直径设置为100-200mm。当旋转抛物镜1的口径为4000-5000mm时，通过微弧度平面镜14反射，再由旋转抛物镜1的的聚集光斑直径为100-200mm，光斑温度具有100℃~500℃，对海水加热效果。
本实用新型的第五个实施例，旋转抛物镜1的聚集光斑直径设置为167mm。当旋转抛物镜1的口径为4800mm时，通过微弧度平面镜14反射，再由旋转抛物镜1的的聚集光斑直径为167mm，光斑温度具有500℃，对海水加热效果最好。
本实用新型具有下特点：
1、由于设计了容器筒6、蒸汽冷凝装置4和光斑形成装置，光斑形成装置产生高温的光斑并作用在容器筒6的海水上，把海水进行汽化形成淡水，不再多级闪蒸法、多效蒸馏法、蒸汽压缩法和反渗透法，因此简化了淡化装置的体积，适合在不同场所进行海水淡化。
2、由于设计了旋转抛物镜1、镜面固定架2和微弧度平面镜14，形成的光斑温度高。
3、由于设计了旋转抛物镜1、镜面固定架2、支撑梁3、蒸汽冷凝装置4、蒸馏水收集槽5、容器筒6、磁翻板液位计8、海水排放装置9和微弧度平面镜14，形成塔式结构，增加了装置的稳定性能。
4、由于设计了对结构形状进行了数值范围的限定，使数值范围为本实用新型的技术方案中的技术特征，不是通过公式计算或通过有限次试验得出的技术特征，试验表明该数值范围的技术特征取得了很好的技术效果。
5、由于设计了本实用新型的技术特征，在技术特征的单独和相互之间的集合的作用，通过试验表明，本实用新型的各项性能指标为现有的各项性能指标的至少为1.7倍，通过评估具有很好的市场价值。
还有其它的与把太阳光聚集呈加热光斑的容器筒6、蒸汽冷凝装置4和光斑形成装置联接的技术特征都是本实用新型的实施例之一，因此在基于太阳能的海水淡化处理装置技术领域内，凡是包含有用于盛放海水的容器筒6、设置在容器筒6的开口端并且具有透光窗口和冷却作用的蒸汽冷凝装置4、设置在蒸汽冷凝装置4的透光窗口上的光斑形成装置的技术内容都在本实用新型的保护范围内。

Claims (10)

1.一种基于太阳能的海水淡化处理装置；其特征是：包含有用于盛放海水的容器筒(6)、设置在容器筒(6)的开口端并且具有透光窗口和冷却作用的蒸汽冷凝装置(4)、设置在蒸汽冷凝装置(4)的透光窗口上的光斑形成装置。
2.根据权利要求1所述的基于太阳能的海水淡化处理装置；其特征是：按照把太阳光聚集呈加热光斑的方式把蒸汽冷凝装置(4)和光斑形成装置与容器筒(6)联接。
3.根据权利要求1所述的基于太阳能的海水淡化处理装置；其特征是：光斑形成装置设置为包含有旋转抛物镜(1)、镜面固定架(2)和微弧度平面镜(14)，还包含有支撑梁(3)、蒸馏水收集槽(5)、磁翻板液位计(8)和海水排放装置(9)，镜面固定架(2)设置为通过支撑梁(3)与地基联接并且旋转抛物镜(1)设置在镜面固定架(2)的下端端面上，容器筒(6)设置在镜面固定架(2)的下端端面并且蒸汽冷凝装置(4)设置在容器筒(6)的开口端部，在蒸汽冷凝装置(4)中心部设置有透光窗口并且蒸馏水收集槽(5)设置在蒸汽冷凝装置(4)的周边部，磁翻板液位计(8)和海水排放装置(9)设置为与容器筒(6)连通并且磁翻板液位计(8)的信号输出端口设置为与海水排放装置(9)的控制端口连接，微弧度平面镜(14)设置在镜面固定架(2)的侧面并且微弧度平面镜(14)的反射光设置为照射在旋转抛物镜(1)上。
4.根据权利要求3所述的基于太阳能的海水淡化处理装置；其特征是：旋转抛物镜(1)设置为抛物线式曲光镜。
5.根据权利要求3所述的基于太阳能的海水淡化处理装置；其特征是：蒸汽冷凝装置(4)设置为冷凝盘(41)、呼吸阀(44)、透光盖(43)和冷凝盘管(42)，在冷凝盘(41)中设置有楔形腔体并且冷凝盘(41)的楔形腔体的小端部设置在冷凝盘(41)的中心部、冷凝盘(41)的楔形腔体的大端部设置在冷凝盘(41)的周边部，透光盖(43)设置在冷凝盘(41)的中心部并且冷凝盘管(42)设置在冷凝盘(41)的楔形腔体中，呼吸阀(44)设置在冷凝盘(41)上并且呼吸阀(44)设置为与容器筒(6)连通，冷凝盘管(42)设置为与冷源体连通。
6.根据权利要求3所述的基于太阳能的海水淡化处理装置；其特征是：蒸馏水收集槽(5)设置为环形槽体并且蒸汽冷凝装置(4)的冷凝盘(41)设置为延伸在蒸馏水收集槽(5)的开口端。
7.根据权利要求3所述的基于太阳能的海水淡化处理装置；其特征是：海水排放装置(9)设置为包含有海水排入管道(91)、海水排出管道(92)、气动截至阀(93)和泵体(94)，在海水排入管道(91)和海水排出管道(92)上分别设置有气动截至阀(93)和泵体(94)并且气动截至阀(93)的控制器和泵体(94)的控制器分别设置为与磁翻板液位计(8)的信号输出端口连接，海水排入管道(91)设置在容器筒(6)的上端端部并且海水排出管道(92)设置在容器筒(6)的底端端部。
8.根据权利要求3所述的基于太阳能的海水淡化处理装置；其特征是：微弧度平面镜(14)设置为通过跟踪太阳的电动推杆或者是电液推杆与地基联接。
9.根据权利要求8所述的基于太阳能的海水淡化处理装置；其特征是：微弧度平面镜(14)设置为沿旋转抛物镜(1)的周边分布。
10.根据权利要求3所述的基于太阳能的海水淡化处理装置；其特征是：旋转抛物镜(1)的聚集光斑直径设置为100-200mm。
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