[发明专利]太阳能压气蒸馏海水淡化装置

说明书

技术领域

本发明涉及的是一种太阳能技术领域的装置，尤其涉及的是一种太阳能压气蒸馏海水淡化装置。

背景技术

面对日益严重的世界性缺水问题，开发海水淡化技术，借助海洋解决水资源紧缺已成为沿海地区的一种选择。对海水或苦咸水进行淡化的方法很多，但常规的方法，如蒸馏法、反渗透法和离子交换法等都需要消耗大量的能源。随着海水淡化装机容量迅速扩大，将会带来一系列的环境问题。仅以能源消耗为例，目前全球约日产3500万立方米淡化水，每年消耗原油3亿吨左右。国际石油价格不断上涨，环境问题关注日益加强，成为海水淡化进一步发展的障碍。因此寻求新能源进行海水淡化将成为各国的必然选择，太阳能以其独特的优点成为人们的优先选择。

经对现有技术的文献检索发现，中国专利申请号：200910016942.8，该技术公开了一种太阳能海水淡化装置，包括：带有冷热水箱的真空管式太阳能集热器、组合式蒸发冷凝器、海水蒸发器、水蒸汽冷凝器、涡旋式真空泵、热泵循环系统、淡水罐、浓盐水罐、筛板和减压阀，虽然回收了冷凝热，但是增加了热泵部分，导致能耗增加，且装置变得更加复杂。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种太阳能压气蒸馏海水淡化装置，利用太阳能和低压压气蒸馏法对海水淡化进行淡化处理，简化了机构，省去了热泵循环系统，更加高效的利用太阳能。

本发明通过以下技术方案实现：本发明包括：太阳能集热器、第一循环泵、换热器、蒸发冷凝器、风机和真空泵机构，其中：太阳能集热器和第一循环泵相连，换热器分别与太阳能集热器和蒸发冷凝器相连，蒸发冷凝器和风机相连，真空泵机构和蒸发冷凝器相连。

所述的蒸发冷凝器包括：蒸发腔和冷凝腔，其中：冷凝腔嵌入设置于蒸发腔内，蒸发腔和换热器相连。

所述的冷凝腔嵌入蒸发腔处设有换热壁面。

所述的风机设置于蒸发腔和冷凝腔之间的蒸汽流道中。

所述的太阳能集热器是真空管集热器或平板集热装器。

所述的换热器是固定管板式换热器。

所述的风机是轴流风机。

所述的真空泵机构包括：第一真空泵和第二真空泵，其中：第一真空泵和蒸发腔相连，第二真空泵和冷凝腔相连。

本发明采用了太阳能与低压压气蒸馏海水淡化方法结合的方式进行海水淡化，对水质要求低，降低了海水或苦咸水的预处理成本，省去了热泵循环系统，简化了机构，同时不需要冷却水，也不需要蒸汽，实现方便。整个装置在低压下运行，降低了操作温度，并采用蒸发冷凝器回收冷凝热，提高了热效率，因此能高效的利用太阳能，同时降低系统结垢的可能性，较好的解决了海水淡化装置与太阳能有机结合和传统压气蒸馏法结垢严重的问题。

附图说明

图1是本发明的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的实施例作详细说明：本实施例在以本发明技术方案为前提下进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护范围不限于下述的实施例。

如图1所示，本实施例包括：太阳能集热器1、第一循环泵2、第一阀门3、换热器4、蒸发冷凝器5、风机6和真空泵机构7，其中：太阳能集热器1、第一阀门3和第一循环泵2依次相连，换热器4分别与太阳能集热器1的循环工质进出口和蒸发冷凝器5的进出口相连，蒸发冷凝器5和风机6相连，真空泵机构7和蒸发冷凝器5相连。本实施例中太阳能集热器1是真空管集热器或平板集热装器，换热器4是固定管板式换热器。

蒸发冷凝器5包括：蒸发腔8、冷凝腔9和挡板10，其中：冷凝腔9嵌入蒸发腔8内，冷凝腔9嵌入蒸发腔8的地方设有用于热回收的铜合金制成的换热壁面，挡板10设置在蒸发腔8和冷凝腔9的边缘，使海水沿蒸发腔8一侧的换热壁面均匀流下，海水在蒸发腔8内沿换热壁面成膜状均匀流下，在下流过程中实现蒸发，蒸汽沿冷凝腔9一侧的换热壁面冷凝，将冷凝热通过换热壁面供给蒸发腔8，从而实现高效热回收。

第二循环泵12和蒸发腔8相连，实现海水循环使用，三通阀11分别与第二循环泵12、蒸发腔8和换热器4相连，温度压力表13设置在冷凝腔9的顶端。

风机6采用直流式轴流风机，封闭设置在蒸发腔8和冷凝腔9之间的蒸汽流道中。

真空泵机构7包括：第一真空泵14、第二阀门15、第三阀门16和第二真空泵17，第一真空泵14通过第二阀门15和蒸发腔8相连，第二真空泵17通过第三阀门16和冷凝腔9相连。

使用时，太阳能集热器1吸收太阳热能，集热介质经过第一循环泵2循环，通过换热器4将热量交换给海水。经过加热的海水通过三通阀11进入到蒸发腔8中，因压力降低汽化，产生的蒸汽通过风机6的绝热压缩，提高压力、温度和焓之后再被送入冷凝腔9，冷凝释放的潜热通过传热壁面供给蒸发腔8内的海水使用，使蒸发腔8内的海水继续蒸发，冷凝水从冷凝腔9内通过第二真空泵17排出。未完全蒸发的浓海水一部分经第二循环泵12和海水在三通阀11中混合后重新进行循环蒸发，另一部分浓海水则通过第一真空泵14排出。通过温度压力表13测得蒸发冷凝器5的温度在50~60℃之间。这种压气蒸馏方法最主要的特点就是回收冷凝过程中的潜热以供给海水蒸发使用，提高了热利用效率。同时其还具有不需要冷却水，对水质要求低，海水预处理简单且转化效率较高的优点。本实施例中省去了热泵循环系统，使整个装置更加简单易于操作。