CN205313129U - 中温太阳能海水淡化系统 - Google Patents

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韩成明
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张克雨
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Abstract

本实用新型属于海水淡化技术领域,目的是提供一种占地面积小、降低成本、节约资源的中温太阳能海水淡化系统,海水进水管经第一输送泵与第一换热盘管的进水口连通,第一换热盘管的出水口经浓盐水换热器与蒸馏罐的进水口连通,蒸馏罐的出水口经第二输送泵与雾化器的进水口连通,蒸馏罐上的浓盐水排放口与浓盐水换热器连通,蒸馏罐的顶部经负压输送装置与过热蒸汽罐连通,第三换热盘管的一端与中温太阳能集热器的出水口连通,另一端经第三输送泵与中温太阳能集热器的进水口连通,过热蒸汽罐上的蒸汽出口经管路与盘管换热器的进口连通,盘管换热器的出口经管路与淡化水回收罐的进水口连通,淡化水回收罐的出水口经第四输送泵与用水点连通。

Description

中温太阳能海水淡化系统
技术领域
[0001]本实用新型属于海水淡化技术领域,特别是涉及一种中温太阳能海水淡化系统。
背景技术
[0002]海水淡化即利用海水脱盐生产淡水,是实现水资源利用的开源增量技术,可以增加淡水总量,且不受时空和气候影响,水质好,价格渐趋合理,可以保障沿海居民饮用水和工业锅炉补水等稳定供水。
[0003]目前全球海水淡化技术超过20余种,包括反渗透法、低多效蒸馏法、多级闪蒸法、电渗析法、压汽蒸馏法、露点蒸发法、水电联产、热膜联产以及利用核能、太阳能、风能、潮汐能海水淡化技术等等,以及微滤、超滤、纳滤等多项预处理和后处理工艺。
[0004]从大的分类来看,主要分为蒸馏法(热法)和膜法两大类,其中低多效蒸馏法、多级闪蒸法和反渗透膜法是全球主流技术。一般而言,低多效蒸馏法具有节能、海水预处理要求低、淡化水品质高等优点;反渗透膜法具有投资低、能耗低等优点,但海水预处理要求高;多级闪蒸法具有技术成熟、运行可靠、装置产量大等优点,但能耗偏高。
[0005] 无论是采用膜法还是采用热法,都存在需要大量能源的问题,无论是热能,还是电能,所消耗的都是巨大的,也是海水淡化中成本占比最大的。因此,未来的海水淡化技术应该是膜法或热法复合太阳能海水淡化技术,太阳能复合低温蒸馏方法是未来海水淡化的主要发展方向。
[0006]而目前现有的利用太阳能进行海水淡化的技术,多是将海水初步预热后,通过与太阳能集热系统换热,形成水蒸气以达到淡化的目的,由于海水蒸发需要消耗大量的热量,lkgl00°C的水蒸发成水蒸气需要2256.65kJ热量,这些热量全部需从太阳能集热系统提取,因此太阳能集热系统特别庞大,占地面积大,建造成本高。此外,现有技术中水蒸气通过冷凝池冷凝,同时作为海水的预热使用,冷凝Ikg水蒸气,大约需要5〜6kg的冷却海水,但其中只有Ikg升温的海水能够被后续蒸发淡化。如果5〜6kg的冷却海水全部被蒸发淡化,则就会形成指数效应,造成巨量的冷却水需要淡化,这是不现实的。因此现有技术中每冷凝Ikg水蒸气就需要浪费4〜5kg海水,造成巨大的资源浪费。
实用新型内容
[0007]本实用新型要解决的技术问题是提供一种占地面积小、降低成本、节约资源的中温太阳能海水淡化系统。
[0008]为解决上述技术问题,本实用新型采用如下技术方案:
[0009] —种中温太阳能海水淡化系统,包括淡化水回收罐、浓盐水换热器、蒸馏装置、负压输送装置、过热蒸汽换热器、中温太阳能集热装置,淡化水回收罐内安装第一换热盘管,蒸馏装置包括蒸馏罐、盘管换热器、雾化器,蒸馏罐内顶部安装雾化器,蒸馏罐内安装盘管换热器,过热蒸汽换热器包括过热蒸汽罐,过热蒸汽罐内安装第三换热盘管,中温太阳能集热装置包括多个串联连接的中温太阳能集热器,海水进水管经第一输送栗与第一换热盘管的进水口连通,第一换热盘管的出水口经浓盐水换热器与蒸馏罐的进水口连通,蒸馏罐的出水口经第二输送栗与雾化器的进水口连通,蒸馏罐上的浓盐水排放口与浓盐水换热器连通,蒸馏罐的顶部经负压输送装置与过热蒸汽罐连通,第三换热盘管的一端与中温太阳能集热器的出水口连通,另一端经第三输送栗与中温太阳能集热器的进水口连通,过热蒸汽罐上的蒸汽出口经管路与盘管换热器的进口连通,盘管换热器的出口经管路与淡化水回收罐的进水口连通,淡化水回收罐的出水口经第四输送栗与用水点连通。
[0010]本实用新型中温太阳能海水淡化系统,进一步的,所述负压输送装置采用罗兹真空栗、罗兹压缩机或干式真空栗、高压风机。
[0011]本实用新型中温太阳能海水淡化系统,进一步的,所述浓盐水换热器包括壳体及安装在壳体内的第二换热盘管,第一换热盘管的出水口经管路与第二换热盘管的进水口连通,第二换热盘管的出水口经管路与蒸馏罐的进水口连通,蒸馏罐上的浓盐水排放口经第二阀门与壳体连通,壳体上连接浓盐水排放管。
[0012]本实用新型中温太阳能海水淡化系统,进一步的,所述蒸馏罐的出水口处安装第一阀门。
[0013]本实用新型中温太阳能海水淡化系统,进一步的,所述第一阀门与第二输送栗之间的管路上并联排污管路,排污管路上串联排污阀。
[0014]本实用新型中温太阳能海水淡化系统,进一步的,所述第三换热盘管的另一端与第三输送栗之间设置储热罐。
[0015]本实用新型中温太阳能海水淡化系统,进一步的,所述蒸馏罐的进水口设置在蒸馏罐侧壁的上部位置,出水口设置在蒸馏罐底部的一侧,浓盐水排放口设置在蒸馏罐底部的另一侧。
[0016]本实用新型中温太阳能海水淡化系统,进一步的,所述中温太阳能集热器采用CPC集热器、菲涅尔集热器或槽式集热器。
[0017]本实用新型中温太阳能海水淡化系统,采用负压蒸馏技术实现低温条件下的海水蒸发淡化,由于当水蒸气的温度高于海水蒸发的温度时才能使水蒸气的热焓完全释放出来,因此本实用新型利用太阳能将水蒸气进行加热增焓增温,形成过热饱和蒸汽,由于过热饱和蒸气温度高于蒸馏罐内海水温度,则可直接在蒸馏罐内为海水加热,促其蒸发,过热饱和蒸气80 %〜90 %的冷凝热能用于蒸馏罐内海水的蒸发,即海水在蒸馏罐内吸收过热饱和蒸汽的冷凝热后即蒸发为水蒸气,水蒸气进入过热蒸汽罐内,此时太阳能集热器仅仅用于将水蒸气加热成过热蒸汽,每Ikg水蒸气加热为过热蒸汽仅需要热量30-100kJ左右,远远小于现有技术中的2256.65kJ,因此大大节约了太阳能集热装置的建造成本,大大减小了其占地面积;此外,由于过热蒸汽的冷凝热用于使海水蒸发,使Ikg过热蒸汽冷凝仅需要不到Ikg海水,远远小于现有技术的5〜6kg,因此不会造成任何的资源浪费,冷凝的淡水用于后续补充海水的预热,使能量得到充分的利用,本实用新型通过负压蒸馏-过热蒸汽-潜热回收-余热回收等方式,实现能源利用最大化,从而大幅度降低海水淡化的成本,由于系统中只有少量的栗,因此,运行能耗极低,且没有类似超滤膜、高压栗等高成本高能耗设备,因此造价低廉,运行可靠,系统运行成本低廉,节约资源,符合未来海水淡化的发展趋势。
[0018]下面结合附图对本实用新型的中温太阳能海水淡化系统作进一步说明。
附图说明
[0019]图1为本实用新型中温太阳能海水淡化系统的结构示意图。
具体实施方式
[0020]如图1所示,本实用新型中温太阳能海水淡化系统包括淡化水回收罐1、浓盐水换热器2、蒸馏装置、负压输送装置、过热蒸汽换热器、中温太阳能集热装置,淡化水回收罐I内安装第一换热盘管11,浓盐水换热器2包括壳体21及安装在壳体21内的第二换热盘管22,蒸馏装置包括蒸馏罐3、盘管换热器32、雾化器33,蒸馏罐3内顶部安装雾化器33,蒸馏罐3内安装盘管换热器32,蒸馏罐3侧壁的上部位置设置进水口 34,蒸馏罐3底部的一侧设置出水口35,另一侧设置浓盐水排放口 36 ο负压输送装置4采用罗兹真空栗、罗兹压缩机或干式真空栗、高压风机。过热蒸汽换热器包括过热蒸汽罐5,过热蒸汽罐5内安装第三换热盘管51。中温太阳能集热装置包括多个串联连接的中温太阳能集热器6,数量根据需要设置如4-8个,图中所示为7个,中温太阳能集热器6可采用CPC集热器、菲涅尔集热器或槽式集热器。
[0021 ]海水进水管7经第一输送栗8与第一换热盘管11的进水口连通,第一换热盘管11的出水口经管路与第二换热盘管22的进水口连通,第二换热盘管22的出水口经管路与蒸馏罐3的进水口连通,蒸馏罐3的出水口经第一阀门9、第二输送栗10与雾化器33的进水口连通,第一阀门9与第二输送栗10之间的管路上并联排污管路12,排污管路12上串联排污阀13,用于排出蒸馏罐内残留的污水。蒸馏罐3上的浓盐水排放口 36经第二阀门37与浓盐水换热器壳体21连通,浓盐水换热器壳体21上连接浓盐水排放管23 ο负压输送装置4的进气口通过连接管与蒸馏罐3连通,排气口通过连接管与过热蒸汽罐5连通。第三换热盘管51的一端与中温太阳能集热器6的出水口连通,另一端与储热罐52连通,储热罐52经第三输送栗53与中温太阳能集热器6的进水口连通。过热蒸汽罐5上的蒸汽出口 54经管路与盘管换热器32的进口连通,盘管换热器32的出口经管路与淡化水回收罐I的进水口连通,淡化水回收罐I的出水口经第四输送栗14与用水点连通。
[0022]第三换热盘管与中温太阳能装置连接,形成闭合回路,通过第三输送栗和储热罐,实现中温太阳能装置的集热、储热、换热和热量的削峰填谷功能。
[0023]本实用新型中温太阳能海水淡化系统的工作过程如下:
[0024]预处理的海水经第一输送栗8送入第一换热盘管11,吸收淡化水回收罐I内淡化水的热量后进入第二换热盘管22,进一步提取浓盐水的热量后进入蒸馏罐3内,蒸馏罐3内的海水经第二输送栗10从底部抽出后,从雾化器33喷出,雾化,雾化海水与盘管换热器32内的高温蒸汽换热,在负压真空作用下,形成80〜100°C的低压饱和蒸汽,通过负压输送装置4进入过热蒸汽罐5中,吸收中温太阳能集热器6热量后形成100〜120°C的过热饱和蒸汽,然后输送至蒸馏罐3内的盘管换热器32中,对海水进行加热蒸馏,同时过热饱和蒸汽冷凝,形成80〜100°C的冷凝淡水进入到淡化水回收箱I内,进一步冷却后送至用水点。蒸馏罐3内浓缩后的浓盐水经浓盐水换热器2对海水加热后,经浓盐水排放管23排出。
[0025]以上所述的实施例仅仅是对本实用新型的优选实施方式进行描述,并非对本实用新型的范围进行限定,在不脱离本实用新型设计精神的前提下,本领域普通技术人员对本实用新型的技术方案作出的各种变形和改进,均应落入本实用新型权利要求书确定的保护范围内。

Claims (9)

1.一种中温太阳能海水淡化系统,其特征在于:包括淡化水回收罐、浓盐水换热器、蒸馏装置、负压输送装置、过热蒸汽换热器、中温太阳能集热装置,淡化水回收罐内安装第一换热盘管,蒸馏装置包括蒸馏罐、盘管换热器、雾化器,蒸馏罐内顶部安装雾化器,蒸馏罐内安装盘管换热器,过热蒸汽换热器包括过热蒸汽罐,过热蒸汽罐内安装第三换热盘管,中温太阳能集热装置包括多个串联连接的中温太阳能集热器, 海水进水管经第一输送栗与第一换热盘管的进水口连通,第一换热盘管的出水口经浓盐水换热器与蒸馏罐的进水口连通,蒸馏罐的出水口经第二输送栗与雾化器的进水口连通,蒸馏罐上的浓盐水排放口与浓盐水换热器连通,蒸馏罐的顶部经负压输送装置与过热蒸汽罐连通,第三换热盘管的一端与中温太阳能集热器的出水口连通,另一端经第三输送栗与中温太阳能集热器的进水口连通,过热蒸汽罐上的蒸汽出口经管路与盘管换热器的进口连通,盘管换热器的出口经管路与淡化水回收罐的进水口连通,淡化水回收罐的出水口经第四输送栗与用水点连通。
2.根据权利要求1所述的中温太阳能海水淡化系统,其特征在于:所述负压输送装置采用罗兹真空栗、罗兹压缩机或干式真空栗、高压风机。
3.根据权利要求1或2所述的中温太阳能海水淡化系统,其特征在于:所述浓盐水换热器包括壳体及安装在壳体内的第二换热盘管,第一换热盘管的出水口经管路与第二换热盘管的进水口连通,第二换热盘管的出水口经管路与蒸馏罐的进水口连通,蒸馏罐上的浓盐水排放口经第二阀门与壳体连通,壳体上连接浓盐水排放管。
4.根据权利要求3所述的中温太阳能海水淡化系统,其特征在于:所述蒸馏罐的出水口处安装第一阀门。
5.根据权利要求4所述的中温太阳能海水淡化系统,其特征在于:所述第一阀门与第二输送栗之间的管路上并联排污管路,排污管路上串联排污阀。
6.根据权利要求1或2所述的中温太阳能海水淡化系统,其特征在于:所述第三换热盘管的另一端与第三输送栗之间设置储热罐。
7.根据权利要求5所述的中温太阳能海水淡化系统,其特征在于:所述第三换热盘管的另一端与第三输送栗之间设置储热罐。
8.根据权利要求7所述的中温太阳能海水淡化系统,其特征在于:所述蒸馏罐的进水口设置在蒸馏罐侧壁的上部位置,出水口设置在蒸馏罐底部的一侧,浓盐水排放口设置在蒸馏罐底部的另一侧。
9.根据权利要求2所述的中温太阳能海水淡化系统,其特征在于:所述中温太阳能集热器采用CPC集热器、菲涅尔集热器或槽式集热器。
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WO2020228474A1 (zh) * 2019-05-16 2020-11-19 北京市京科伦冷冻设备有限公司 闪蒸式封闭换热器

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