[发明专利]一种植入风电杆塔的海水淡化装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种植入风电杆塔的海水淡化装置，属于海水淡化技术领域。

背景技术

随着社会的高速发展和城市化水平的不断提高，当今整个世界都面临严重的淡水资源短缺的局面。水资源问题已成为全球问题。

传统的热法海水淡化，包括闪蒸法和蒸馏法，其浓缩比一般约为2，即产生1Kg淡水同时需排放1Kg盐水。此类方法中，海水在蒸发器中受热沸腾产生蒸汽，而浓盐水以近蒸汽温度排放掉，浓盐水的排放带走了大量的显热。在70℃沸腾温度时，盐水排放温度也在70℃，单是盐水排放带走的显热损失已占到需求热量的16％。尽管实际处理中，可通过热交换器回收盐水排放的显热损失，但终究显热损失已存在，通过回收盐水显热的方法治标不治本。另外传统热法技术中，利用真空泵建立蒸发腔室内真空度，并且海水的补给和盐水排放都是通过水泵输运，消耗大量的电力资源。这些是传统热法海水淡化耗能大、成本高的主要原因。

海水淡化与新能源技术相结合，利用清洁可持续能源进行海水淡化具有重要战略意义。太阳能蒸馏法又是该领域研究的亮点。典型的太阳能蒸馏法，就是直接利用太阳辐射加热蒸发腔中海水至沸点。这种方法，需要将整个蒸发腔中海水同时加热至沸点，整个容器中海水显热巨大，而一天的太阳能是有限的，导致这种方法产水量极低。伊朗俾路支斯坦大学的Farshad等设计了一套级联太阳能蒸馏器，海水进入蒸馏器后依次沿着阶梯往下流，每一级阶梯水平和竖直壁上涂有吸收性材料吸收太阳辐照，由于在每级阶梯上总是一层相对较薄的海水，减小了海水的热容量，促进了海水的蒸发，但浓盐水的排放仍然携带了较大的显热，并且在海水补给上需要输入泵功。希腊清洁能源研究中心的K.Voropoulos等通过在蒸发腔室中铺设沙子，在太阳能辐射下让海水在沙子表面蒸发沸腾，增强了淡水产量，但在盐水排放上却没有解决办法。

在酒精灯中，酒精不断燃烧消耗，而瓶中的酒精却持续不断地向燃烧处迁移，且酒精的补给速度始终等于燃烧掉的酒精，不论火焰的强弱。此过程中灯芯提供了“智能泵”的作用，能自动调节酒精的补给速率，其实质是一种多孔介质。利用该原理进行海水淡化，太阳辐射热只需加热多孔介质表面上的薄层海水，避开了传统技术中需要加热整个腔室中海水造成效率低的弊端，使用低导热系数的多孔介质，减少热量从多孔介质蒸发表面向蒸发腔中海水的导热，进而减少盐水排放带走的显热。

中国专利申请号201410178303.2公开了一种毛细蒸发海水淡化膜，充入气体使整个装置浮在海面，但其产生的淡水吸附在多孔材料中，需要二次做功才能取出淡水。同时中国专利申请号200410020624.6公开了一种利用太阳能的毛细蒸发海水淡化器，该专利通过布置冲洗补水管定期喷淋淡水来解决此盐水排放问题，一方面消耗了宝贵的淡水，另外需要泵来抽吸水源实现喷淋。且这些专利都是直接利用太阳能辐射到毛细多孔介质表面，蒸发腔中压力为大气压强，沸点到100℃，易结垢，且运行温度高对环境散热损失大，其热效率很低。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种可以实现低温蒸发、高产淡水的海水淡化装置。使用该装置，不依靠外部动力和电力的输入便可实现长时间稳定的低温蒸发，自适应太阳光强变化达到“日出而作、日落而息”的运作方式，并始终为海水蒸发提供稳定气液界面的海水淡化系统。

本系统的特点是依附在海上的风电杆塔、信号灯塔等建筑物，利用海水管路、盐水管路和淡水管路悬挂的水柱高度在蒸发器和冷凝罐中建立真空，进而降低海水在蒸发器中的沸点以实现低温蒸发，提高产水量的功能。多孔隔板将蒸发器分隔为上下两层，上层空间为蒸汽腔，下层为海水腔。多孔隔板下侧直接与海水腔中海水接触，利用毛细作用抽吸海水到多孔隔板上侧，多孔隔板上侧涂有吸热性良好的涂层。太阳辐射光透过蒸汽腔外壳直接照射到多孔隔板上侧，加热多孔隔板上表面中的薄层海水，直接避免了加热较多海水造成的显热损失，促进海水蒸发。蒸汽沿管路到空冷式冷凝器中冷凝成淡水。其中，盐水排放利用海洋波浪能活塞式抽水机。选取的多孔隔板导热性很差，只有小部分热量通过多孔板加热了海水腔中海水，大量太阳辐射的能量都能用于海水的蒸发，由于多孔隔板的热屏障作用使得盐水排放带走的显热可以忽略。

本发明采用的技术方案如下：

一种植入风电杆塔的海水淡化装置，包括蒸发器，多孔隔板将蒸发器分隔成上部的蒸汽腔和下部的海水腔，蒸汽腔外壳为透光材料制成，海水腔外壳为保温材料制成,所述多孔隔板是亲水性隔热多孔介质，其内部孔径为微米孔，且多孔隔板上侧涂有吸热涂层；