[发明专利]一种集热式太阳能多级闪蒸海水淡化装置及方法

权利要求书

1.一种集热式太阳能多级闪蒸海水淡化的方法，基于的装置包括太阳能集热器(1)、辅助电加热器(2)、闪蒸装置、换热器(6)、腔体(7)、淡水收集器(8)、海水进水泵(9)、真空泵(10)、海水循环泵(11)、浓海水出水泵(12)和PLC控制器(31)，所述闪蒸装置包括通过管道自下而上依次串联连接的压力逐级减小的一级闪蒸桶(3)、二级闪蒸桶(4)和三级闪蒸桶(5)，所述一级闪蒸桶(3)、所述二级闪蒸桶(4)和所述三级闪蒸桶(5)的结构相同，由上至下依次设置有排气口(34)、冷凝管(30)、淡水槽(32)、喷洒器和海水出口，所述一级闪蒸桶(3)、所述二级闪蒸桶(4)和所述三级闪蒸桶(5)的所述排气口(34)的出口分别设有第三电动阀(23)、第四电动阀(24)和第五电动阀(25)并通过管道连接有所述真空泵(10)，所述一级闪蒸桶(3)、所述二级闪蒸桶(4)和所述三级闪蒸桶(5)的所述排气口(34)的出口还分别设有第一压力传感器(14)、第二压力传感器(15)和第三压力传感器(16)，所述一级闪蒸桶(3)、所述二级闪蒸桶(4)和所述三级闪蒸桶(5)的所述冷凝管(30)串联连接，所述三级闪蒸桶(5)的所述冷凝管(30)的入口与所述换热器(6)的新海水出口连通，所述一级闪蒸桶(3)的所述冷凝管(30)的出口通过设有第一电动阀(21)的管路与所述太阳能集热器(1)的入口连通，所述一级闪蒸桶(3)的所述喷洒器的入口通过设有所述海水循环泵(11)的管路与所述太阳能集热器(1)的出口连通，所述一级闪蒸桶(3)的所述海水出口通过管路与所述二级闪蒸桶(4)的所述喷洒器连通，所述二级闪蒸桶(4)的所述海水出口通过管路与所述三级闪蒸桶(5)的所述喷洒器连通，所述三级闪蒸桶(5)的所述海水出口通过设有所述浓海水出水泵(12)的管路与所述换热器(6)的浓海水进口连通，所述一级闪蒸桶(3)、所述二级闪蒸桶(4)和所述三级闪蒸桶(5)的所述淡水槽(32)出口分别设有第六电动阀(26)、第七电动阀(27)和第八电动阀(28)并通过管道与所述腔体(7)的进口连通，所述太阳能集热器(1)的两端之间还并联着设有所述辅助电加热器(2)和第二电动阀(22)的管路，所述太阳能集热器(1)的出口还设有温度传感器(13)，所述换热器(6)还设有新海水进口和浓海水出口，所述换热器(6)的新海水进口与所述海水进水泵(9)的出口连通，所述腔体(7)的位置低于所述一级闪蒸桶(3)、所述二级闪蒸桶(4)和所述三级闪蒸桶(5)，所述腔体(7)的出口还通过设有第九电动阀(29)的管路与位置低于所述腔体(7)的所述淡水收集器(8)的进口连通，所述腔体(7)内由低到高依次设置有第一水位传感器(17)、第二水位传感器(18)、第三水位传感器(19)和第四水位传感器(20)，所述第一水位传感器(17)、所述第二水位传感器(18)、所述第三水位传感器(19)、所述第四水位传感器(20)、所述第一压力传感器(14)、所述第二压力传感器(15)、所述第三压力传感器(16)和所述温度传感器(13)均通过信号电缆与所述PLC控制器(31)连接，所述第一电动阀(21)、所述第二电动阀(22)、所述第三电动阀(23)、所述第四电动阀(24)、所述第五电动阀(25)、所述第六电动阀(26)、所述第七电动阀(27)、所述第八电动阀(28)和所述第九电动阀(29)均通过控制电缆与所述PLC控制器(31)连接并受所述PLC控制器(31)控制；其特征在于：所述方法包括如下步骤：

步骤一：启动所述真空泵(10)，开启所述第三电动阀(23)，在所述真空泵(10)的作用下所述一级闪蒸桶(3)内的压力逐渐降低，当所述一级闪蒸桶(3)内的压力达到所述第一压力传感器(14)设定的值，所述第一压力传感器(14)将监测到的信号传给所述PLC控制器(31)，所述PLC控制器(31)根据接收到的信号作出判断，控制所述第三电动阀(23)关闭，并打开所述第四电动阀(24)，同理在所述真空泵(10)的作用下所述二级闪蒸桶(4)内的压力逐渐降低，当所述二级闪蒸桶(4)内的压力达到所述第二压力传感器(15)设定的值，所述第二压力传感器(15)将监测到的信号传给所述PLC控制器(31)，所述PLC控制器(31)根据接收到的信号作出判断，控制所述第四电动阀(24)关闭并打开所述的第五电动阀(25)，同理在所述真空泵(10)的作用下所述三级闪蒸桶(5)内的压力逐渐降低，当所述三级闪蒸桶(5)内的压力达到所述第三压力传感器(16)设定的值，所述第三压力传感器(16)将监测到的信号传给所述PLC控制器(31)，所述PLC控制器(31)根据接收到的信号作出判断，控制所述第五电动阀(25)和所述真空泵(10)关闭；

步骤二：将所述海水进水泵(9)的进口连通海水，并启动所述海水进水泵(9)、所述海水循环泵(11)和所述浓海水出水泵(12)并打开所述第一电动阀(21)，此时海水经过所述海水进水泵(9)加压进入所述换热器(6)进行换热后进入所述一级闪蒸桶(3)、所述二级闪蒸桶(4)和所述三级闪蒸桶(5)的所述冷凝管(30)，然后通过管道流入所述太阳能集热器(1)，在所述太阳能集热器(1)内加热后经过所述海水循环泵(11)二次加压，然后通过所述一级闪蒸桶(3)的所述喷洒器进入所述一级闪蒸桶(3)，由于所述一级闪蒸桶(3)内的压力低于进入的海水所对应的饱和蒸汽压，所以海水在进入所述一级闪蒸桶(3)后，会立刻发生部分蒸发，同时未蒸发的海水温度降低，继续通过所述二级闪蒸桶(4)的所述喷洒器进入所述二级闪蒸桶(4)，所述二级闪蒸桶(4)内的压力低于进入海水对应的饱和蒸汽压，因而仍会有部分蒸发，同时未蒸发的海水温度继续降低，然后通过所述三级闪蒸桶(5)的所述喷洒器进入所述三级闪蒸桶(5)，继续发生闪蒸，部分未发生闪蒸的海水温度继续降低，并通过所述三级闪蒸桶(5)的所述海水出口在所述浓海水出水泵(12)的作用下流入所述换热器(6)的所述浓海水进口，与新海水进行换热后从所述换热器(6)的所述浓海水出口流出，所述一级闪蒸桶(3)、所述二级闪蒸桶(4)和所述三级闪蒸桶(5)中的蒸汽遇到所述冷凝管(30)后，冷凝得到淡水，被所述淡水槽(32)收集；

步骤三：所述PLC控制器(31)控制所述第八电动阀(28)打开，此时所述腔体(7)与所述三级闪蒸桶(5)连通，所述腔体(7)内的气体通过管道进入所述三级闪蒸桶(5)内，当两容器的压力平衡时，所述三级闪蒸桶(5)中的淡水通过管道在重力的作用下流入所述腔体(7)；

步骤四：当流入所述腔体(7)内的水位达到所述第二水位传感器(18)时，所述第二水位传感器(18)将监测到的信号传送给所述PLC控制器(31)，所述PLC控制器(31)根据接收到的信号作出判断，控制所述第八电动阀(28)关闭，控制所述第七电动阀(27)打开，由于所述三级闪蒸桶(5)与所述腔体(7)进行过压力平衡，所述腔体(7)内的压力从常压变成了负压，同时其内部的压力低于所述二级闪蒸桶(4)与所述一级闪蒸桶(3)的压力，因此当所述第七电动阀(27)打开后，所述二级闪蒸桶(4)内的淡水直接流进所述腔体(7)内；

步骤五：当流入所述腔体(7)内的水位达到所述第三水位传感器(19)时，所述第三水位传感器(19)将监测到的信号传送给所述PLC控制器(31)，所述PLC控制器(31)根据接收到的信号作出判断，控制所述第七电动阀(27)关闭，控制所述第六电动阀(26)打开，由于所述腔体(7)内的压力低于所述一级闪蒸桶(3)内的压力，因此当所述第六电动阀(26)打开后，所述一级闪蒸桶(3)内的淡水直接流进所述腔体(7)内；

步骤六：当流入所述腔体(7)内的水位达到所述第四水位传感器(20)时，所述第四水位传感器(20)将监测到的信号传给所述PLC控制器(31)，所述PLC控制器(31)根据接收到的信号作出判断，控制所述第六电动阀(26)关闭，控制所述第九电动阀(29)打开，所述腔体(7)内的压力恢复到常压，同时淡水在重力的作用下流入所述淡水收集器(8)；

步骤七：当所述腔体(7)内的淡水完全流出，所述腔体(7)内第一水位传感器(17)将监测到的信号传给所述PLC控制器(31)，所述PLC控制器(31)根据接收到的信号作出判断，控制所述第九电动阀(29)关闭。