[实用新型]一种太阳能海水蒸发器

说明书

技术领域

本实用新型涉及高效节能的海水淡化装置，特别是涉及一种太阳能海水蒸发器。

背景技术

目前世界海水淡化装置容量增长迅速，正以10%～30%的速度增长，且增长幅度仍在逐渐增大。全世界有130多个国家正在进行海水淡化，淡化能力一半以上集中在中东海湾国家，占中东淡水来源70%。国内外工程化的海水淡化工艺路线主要为热法和膜法两种。但这两种方法都存在预处理复杂、设备国产化低、能源消耗较大、处理费用较高的问题。海水淡化每吨水综合成本在8元人民币左右。对生活、生产用户大规模的使用比较困难。鉴于环境压力大且面临化石能源枯竭问题，利用新能源进行海水淡化已刻不容缓，其中核能海水淡化和太阳能海水淡化研究最多。此外，将不同的海水淡化常规工艺进行结合，把淡化后的浓盐水加以利用，也是未来海水淡化发展的一个重要趋势。利用太阳能进行海水淡化的方式有两种：一是利用太阳能产生热能驱动海水发生相变过程；二是利用太阳能获得电能驱动渗析过程。目前太阳能海水淡化的研究和应用以蒸馏法为主，传统太阳能蒸馏器单位面积产量过低（在晴好天气下，每平方米采光面积的产淡水量在3.5-4.0kg左右。）是其难以得到大规模推广的主要原因。现有的太阳能蒸馏器存在三个严重缺陷，其一是蒸汽的凝结潜热未被重新利用，而是通过盖板散失到大气中去了；其二是传统太阳能蒸馏器中自然对流的换热模式，大大限制了蒸馏器热性能的提高；其三是传统太阳能蒸馏器中待蒸发的海水热容量太大，限制了运行温度的提高，从而减弱了蒸发的驱动力。

为了提高太阳能海水淡化蒸馏器的产水率，国内外的学者设计出了很多类型的太阳能蒸馏器。现代的太阳能海水淡化大多采用主动式，如多效回热式太阳能海水淡化装置，产水率高，但也消耗不少电能；一些国外学者提出利用空气的增湿除湿来实现太阳能海水淡化，该法不需高温和低压，装置简单；此外，蒸汽热量的回收也引起的学者的关注，如在太阳能蒸馏器四周安装循环冷却水管强化冷凝，冷凝潜热得到利用，并分别以淡水、海水及工业废水为样品进行了性能试验，发现最大的日产水量大约1.4L·m-2·d-1，水质与雨水和矿物质水相当，大大提高了太阳能蒸馏器的效率；还有使用复合抛物型太阳能集热器的低温多效蒸馏器，研究内部动态过程并建立了低复杂度的太阳能场用蓄热系统模型和蒸馏器产水量模型，仿真数据与实验结果一致等。国内已有学者研制出一种新型闭式太阳能海水淡化装置，该装置采用双塔式结构，由于回收了高温浓海水和冷却海水，且可昼夜不间断地运行，在西安地区进行性能模拟实验月平均产水量可达4.6kg/㎡·d；还有结合太阳能空气集热器和太阳能热管、利用空气增湿除湿来实现海水淡化的方法，以电吹风模拟太阳能空气集热器的蒸发器实验，计算出系统的产水率为12.4%；采用涡旋式真空泵实现海水负压蒸发，热泵供热循环充分回收水蒸气的凝结潜热，组合式蒸发冷凝器用来减小海水热容，带冷热水箱的新型太阳能集热器以提高海水的集热温度，得到了优化的蒸发温度为Te=57℃。由此可见，高效节能的太阳能海水淡化系统已在环保行业出现。

与此同时，太阳能光伏发电作为可再生能源利用的重要组成部分，得到了众多国家政府的大力支持。20世纪70年代以来，美国、德国、日本等国政府陆续出台相关政策，加大太阳能光伏发电产业的发展力度，使得世界光伏发电产业高速发展。2007年，中国大陆太阳能电池产量达到1088MW，占全世界太阳能电池产量的27.2%，从产量看，我国已经成为太阳能电池的第一生产国。

发明内容

本实用新型为了克服现有技术存在的问题和局限，提供一种太阳能海水蒸发器。该设备从提高采集太阳能的热值效率、回收蒸汽热量、降低海水热容量出发，集主动式、多级芯型、聚光型蒸馏器优点为一体，降低能量损失的同时提高产水率，建立高效节能的太阳能海水蒸发器。

本实用新型的技术方案是：一种太阳能海水蒸发器，包括依次相连的海水预处理单元、海水箱、提升泵和换热水箱，换热水箱内设有螺旋换热管，螺旋换热管的下端设有淡水收集出口；换热水箱的下侧出口接至太阳能热管式集热器的一端入水口，太阳能热管式集热器的另一端出水口接至太阳能蒸馏器，太阳能蒸馏器两侧的冷凝管路通过气泵接至螺旋换热管的上端接口处；太阳能蒸馏器尾部设有淡水收集出口、浓盐水收集出口。

所述的设备，太阳能蒸馏器包括带海水凹槽的箱体，该箱体下侧从外层到内层依次设有底面双层玻璃、磁控喷溅蓝膜吸热铝板、黑色羊毛毛毡和单向聚四氟乙烯薄膜。

所述的设备，太阳能蒸馏器的箱体上侧设有盖板双层玻璃。