[实用新型]一种基于太阳能中温聚热的正压运行多效蒸发海水淡化系统

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种海水淡化系统，特别涉及一种基于太阳能中温聚热的正压运行多效蒸发海水淡化系统，属于太阳能热利用领域。

背景技术

能源与资源是维系人类社会生存与发展的最基本要素。太阳能是一种取之不尽、分布广泛的可再生清洁能源，其开发利用对于解决全球能源与环境危机具有重要的意义。水是自然资源的重要组成部分，人类生产生活离不开水。地球虽然有71%的表面为水所覆盖，但人类真正能够利用的河流水、淡水湖泊水以及浅层地下水约占全球淡水总储量的0.3%，仅占全球总储水量的十万分之七。地球上淡水资源的分布也极不均匀。约65％的水资源集中在不到10个国家，而约占世界人口总数40％的 80个国家和地区却严重缺水。对于沿海缺水区域及无水岛礁，海水淡化是解决水资源短缺的有效途径。在一些干旱与半干旱内陆地区，如我国新疆部分地区，由于土地盐碱化，下游河水中含盐过高，已无法饮用及用于农业灌溉。此外，采用洗盐方式降低耕地盐度，洗出来的盐碱水也需要淡化处理。因此，沿海地区海水及内陆地区盐碱水淡化，对于解决当地淡水资源短缺，促进工农业及经济可持续发展具有重要作用。

人类很早就利用太阳能为海水淡化供给能量，发展了多种形式的太阳能闷晒式海水蒸馏装置，并采用外部反射镜、太阳集热器加热等方式加以改进。这些装置基本不需外部输入其它能量，但产水量和热利用效率不高。主要原因有两点：一是太阳辐射能量密度低（1000 W/ m²），且同时加热装置中全部进液，水汽化温度不高；二是水的蒸发潜热较大（一个大气压下，100℃时水的汽化潜热为2257.2kJ/kg），水蒸气凝结后的潜热在此类装置中未被重复利用。对于水汽化温度不高的问题，随着制造技术的发展，近年来采用光学聚光来提高太阳辐射的能量密度，获得较高温位热能，已实现从低倍聚光（低于10倍）到高倍聚光（超过1000倍）的各种应用。采用光学聚光器为海水淡化系统供能，有效提高了供能热源温度及产水量。但太阳聚光器一般包括高质量的曲面光学镜面，运行中使用复杂的跟踪系统追踪太阳，也存在建造和运行维护成本较高的问题。

为将水蒸气潜热复用，提高系统产水率和能量利用效率，现代规模化的热法海水淡化技术采用多级闪蒸法（MSF）和多效蒸馏法（MED）。MSF将原料海水加热到一定温度后引入闪蒸室，闪蒸室中的压力控制在低于热海水温度对应的饱和蒸汽压，故热海水进入闪蒸室后即成为过热溶液而急速部分气化，热海水自身温度降低，所产生的蒸汽冷凝后即为淡水。MED是让加热后的海水在多个串联的水平管喷淋降膜蒸发器中蒸发，用一定量的蒸汽输入首效，前一效蒸发出来的蒸汽作为后一效的热源，后一效的蒸发温度和压力均低于前一效，经过多次蒸发和冷凝，得到多倍于蒸汽量的蒸馏水的淡化过程。热法MSF和MED技术运行温度不高，可重复利用水蒸气冷凝的潜热，获得多倍产水量，但需要大量蒸汽，目前一般与电厂共建，通过回收利用电厂废热，降低生产蒸汽的能耗与成本；由于负压运行，系统结构及运行控制复杂，耗电及造水成本高。

可见，太阳能海水淡化技术取得了一定的进展，但前述关键困难仍然没有解决。针对这些存在的问题，本实用新型利用非聚光的太阳能聚热集能装置实现中温供能，并在此基础上设计了一种正压运行的多效蒸发海水淡化系统，不仅解决了太阳辐射能量密度低造成的供能温度低，或者利用光学聚光系统造成系统复杂的问题，而且避免了多效蒸发海水淡化系统在负压工作，从而简化了系统结构，降低了能耗与造水成本。

发明内容

本实用新型的目的在于提供一种基于太阳能中温聚热的正压运行多效蒸发海水淡化系统，在利用非聚光的太阳能聚热集能装置实现中温供能，并可控产生水蒸气的基础上，通过正压蒸发实现在中温稳定运行的多效蒸发海水淡化系统。

一种基于太阳能中温聚热的正压运行多效蒸发海水淡化系统，主要由多个太阳能中温聚热可控蒸汽产生装置和普通太阳集热器阵列供能的多级预热恒温池组成；其中，太阳能中温聚热可控蒸汽产生装置主要包括金属蒸汽发生管、金属聚热集热板、透光隔热材料、夹层玻璃、支架和普通隔热材料等六个部分；通过金属聚热集热板将收集的太阳能汇聚至金属蒸汽产生管，加热管内含海水，使之发生汽化相变。