[发明专利]太阳能海水淡化装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种太阳能海水淡化装置，特别是涉及一种使用涡旋式真空泵实现负压蒸发、采用热泵循环回收冷凝潜热和采用组合式蒸发冷凝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

淡水是人类社会赖以生存和发展的基本物质之一，地球上绝大部分水是因含盐度太高而不能直接饮用或灌溉的海水，剩余的淡水因其分布极为不均，仅存于河流、湖泊和可供人类直接利用的地下淡水已不足0.36％。中国的人均水资源缺乏，尤其是一些岛屿、沿海盐碱地区及内陆苦咸水地区均属缺乏淡水地区，解决淡水供应不足是我国面临的一个严峻问题。就近进行海水或苦咸水的淡化，是解决缺水问题的有效方法。海水淡化的方法很多，通常有蒸馏法、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。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，使该容器内产生低压，水的沸点降低而在常温下沸腾，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、生产工艺简单及设备使用寿命长等优点，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，而且这种方法需要真空泵抽送全部水蒸汽，真空泵负荷较大，另外水蒸汽凝结潜热的利用率低，因而装置的热效率低。专利号为CN200510013302.3的中国发明专利公开了一种太阳能热泵联合海水淡化装置，包括太阳能集热器、热交换器和循环热泵组成的太阳能集热循环装置；这种装置利用热泵循环有效地回收了水蒸汽的冷凝潜热和浓盐水及淡水的余热；但这种装置中水蒸汽的冷凝效果不好，且水蒸汽的流动也不利于其冷凝，而且热泵冷源的温度范围较大，热泵的设计难度较大，且供热系数低。

综上所述，一般的太阳能海水淡化装置存在淡水产量低、能耗低和效率低等缺点，其原因是：①真空泵的效率低、能耗高，且因真空泵性能的限制，海水蒸发器内的真空度较小，海水蒸发温度高；②水蒸汽的凝结潜热未被高效充分地利用；③组合式蒸发冷凝器内不易产生温差，海水蒸发和水蒸汽冷凝的驱动力弱；④组合式蒸发冷凝器内水蒸汽的自然对流模式不利于水蒸汽的换热和冷凝；⑤太阳能蒸馏器中待蒸发的海水热容量较大，限制了运行温度的提高，减弱了蒸发的驱动力。

发明内容

本发明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生产优质淡水的装置，采用涡旋式真空泵产生较大的系统负压，以降低海水的蒸发温度，并改变水蒸汽的自然对流流动方式，改善其换热和冷凝效果；在海水蒸发器和水蒸汽冷凝器之间采用热泵供热循环将水蒸汽的凝结潜热供给海水蒸发器，用以提供海水蒸发所需的热量，以充分高效地利用水蒸汽的凝结潜热、提高蒸发器温度并降低冷凝器温度，强化蒸发和冷凝过程；采用组合式蒸发冷凝器，使得所蒸发的水蒸汽能够立即冷凝成淡水，因而减小了海水的热容量、降低了真空泵的负荷，同时使得结构更加紧凑；采用带有冷水箱和热水箱的真空管式太阳能集热器，以改善海水流动，提高热水温度；采用间歇式排水方法将浓盐水和淡水从负压环境下排放到常压环境下。因而本发明具有占地面积小、效率高、能耗低和淡水产量高等优点。