[发明专利]渔船用整体式小型太阳能被动式海水淡化装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种太阳能海水淡化设备，具体涉及一种用于海水淡化和净水处理的渔船上使用的小型太阳能发自流式海水淡化装置，属于太阳能热能技术领域。

背景技术

太阳能海水淡化器是一种重要的太阳能利用装置，对缺水地区的生产生活有重要意义。太阳能是一种取之不尽用之不竭的清洁能源，其储量丰富，取用方便，将太阳能应用于海水淡化技术，通过集热器收集太阳能，蒸馏海水获得淡水，这种不受电力条件限制，无污染、低能耗的技术，在能源及淡水资源紧缺的未来具有很强的竞争优势。

目前已公开的利用太阳能海水淡化系统热能专利已经十分多，基本分为2大类。第一类是采用各种多效蒸发或多效闪蒸技术进行海水淡化，必须负压运行，需要动力泵进行工质输送，需要真空泵维持负压。多效蒸发技术专利一般采用金属管横管或者竖管降膜蒸发多效回热式(例如中国实用新型专利申请号01240510.8)、都要采用真空泵维持多级蒸发器内负压运行(例如中国发明专利ZL200510042840.5)，这类结构用于常规能源的大型海水淡化装置已经成熟，但难以用在小型太阳能海水淡化器上。因为这类海水淡化装置必须要使用真空泵保持低压运行，因此对装置的密封性要求非常高，而且真空泵比较昂贵，长时间间断性工作容易损坏，并且小型装置运行，压力也很难保持稳定。第二大类是各类增湿除湿法。首先同时加热海水和空气，海水蒸发的蒸汽被高温空气吸收形成饱和湿空气，然后再冷却高温湿空气，使低温空气内的水蒸气冷凝为水。增湿除湿法比较适合于小型装置，但制水能力和能源使用效率过低。由于需要对空气进行加热和冷却，换热器耗能高，体积大。也难于商业化。而太阳能海水淡化器最有应用期望的场所如海岛、渔船恰恰是缺电场所。

本发明人在过去已经提出了2种小型太阳能多效蒸发自流式海水淡化装置，装置可在正压下运行，并且不需要任何动力装置,弥补了相关海水淡化装置的不足。其中，中国发明专利ZL201410271369.6，小型太阳能真空玻璃管型多级降膜蒸发回热式海水淡化装置，首先提出了被动式海水淡化的机理。使用太阳能中温集热器加热海水,将海水加热到温度大幅度超过大气压下水的饱和温度(100度)后蒸发为水蒸气，海水箱内水蒸气压力超过大气压。这样，可以在高压和常压下进行多级蒸发和回热冷却，利用系统各级工作温度的不同而进行多效蒸发和冷凝换热，逐级加热海水和冷却水蒸汽从而提高太阳能的利用率以及海水淡化制水率。实际设计的海水淡化器整体由独立的7级集热/换热/冷凝单元串联组成，每级功能相同，工作温度逐级降低，像搭积木一样组合。每一级都由一个带CPC集热板的全玻璃真空集热管，圆棒型热管和海水箱(它也是降膜/冷凝一体化换热器)组成。各级独立安装，用蒸汽管连接。在实际操作中发现，由于每一级都有一个海水箱，箱体散热损失交较大，不利于提高整体效率。同时各级独立的结构也造成制作成本过高，不利于商业化运作。本发明人其后又提出了改进型装置，专利公开号ZL201410271369.6，小型太阳能多效蒸发自流式海水淡化装置，将独立的串联式构造改变为功能式构造，整体系统分为集热单元海水淡化单元和尾端冷凝单元3大机械部分，各部分之间用蒸汽管路和回水管路连接。集热单元由热管式太阳能集热管和汽包组成，在汽包内产生水蒸气；制水单元为一自流式海水淡化器，主要由四级蒸发/冷凝器组成，安装在一个大箱体内，每一级的蒸发/冷凝器主要由一个耐压金属圆筒和安装在内部的管束型换热器组成，通过节流减压阀控制各级工作温度，实现蒸汽在非负压条件下逐级降温冷凝。冷凝单元包括自然对流型空冷器和淡水箱，自然对流型空冷器将最后一级蒸汽全部冷凝为淡水后收集储存在淡水箱中。由于所有换热器和海水箱都集合在一个保温箱体内，制作成本和热损失都大为降低。

发明内容

本专利考虑到渔船用太阳能海水淡化器的问题和特点，在上述专利技术原理的基础上，结合渔船特点，提出了紧凑型的用于渔船或其它船舶的海水淡化和净水处理的小型太阳能被动式海水淡化装置。整个装置外观上类似一个普通的太阳能热水器，除了集热管外，所有部件全部都集中安装在一个水平圆筒内，便于运输、安装和拆卸，节约宝贵的渔船空间。利用渔船海上作业的摇动特点，大幅减少换热器面积。整体结构紧凑简单，占地面积小，具有较高实际应用价值。

本发明是通过如下技术方案实现的：