[发明专利]一种太阳能海水淡化协同余热发电装置

说明书

本发明提供一种太阳能海水淡化协同余热发电装置，属于海水淡化领域，具体技术方案如下：一种太阳能海水淡化协同余热发电装置，包括海水蒸发器、导气管和发电装置，所述海水蒸发器为密闭的腔体，所述海水蒸发器通过导气管与所述发电装置连接，所述海水蒸发器内设置有能够在海水上漂浮的多孔材料，在所述海水蒸发器内注入海水的水平面低于导气管与海水蒸发器的连通接口，所述发电装置为蒸汽冷凝发电装置。本发明利用海绵的多孔特性，对其表面进行修饰处理，使之高效地吸收太阳的能量，从而能在海水和空气的相界面处对水分子进行高效的集热，继而产生水蒸气实现海水淡化。

技术领域

本发明属于海水淡化领域，尤其涉及一种基于废旧海绵再利用的太阳能海水淡化协同余热发电装置。

背景技术

我国每人每年平均占有水资源量仅为2600立方米，是一个严重缺水的国家，伴随沿海城市及矿区对地下水的过度开发引起的严重海水入侵现象，使得当地的淡水缺乏问题尤为突出。这不仅使得农业减产，还严重的影响了人类的身体健康。目前解决水资源短缺的有效手段之一便是海水淡化技术，但是目前的海水淡化技术存在着如下问题：蒸馏法，由于仪器设备要求较高，能耗高而无法大规模投入使用；离子交换法，产生的废液极难回收，对环境污染极大且能耗较高；被动式蒸发技术，对太阳能的利用率不足，从而降低了产生蒸汽的效率。

2014年，麻省理工学院的Hadi Ghasemi等人制备了双层新型石墨多孔材料，并提出利用这种可漂浮式多孔介质高效吸收太阳能产蒸汽策略。与传统的太阳能产蒸汽过程中对水体整体加热方式相比，这种石墨多孔材料通过把水引到相界面处，使太阳能在相界面处对水分子进行加热，避免了热量向下部水体的损失，有效地提高了蒸汽的加热效率。

海绵作为一种日常生活中常用材料已经有几十年的历史，应用广泛，用量巨大，每年生产中产生的废料以万吨计算。大量的海绵废料和边角料被当作垃圾处理，这些海绵被大自然分解的过程是十分漫长的；而如果采取燃烧的方式处理海绵废料，还会对环境造成恶劣影响。我国大力提倡勤俭节约，保护环境，并且随着人们的环保意识不断加强，很多企业实行了再生产和废品利用，海绵就是其中一种。与此同时，我们注意到海绵是一种多孔材料，具有良好的吸水性，能够用于清洁物品。

太阳能既是一次能源，又是可再生能源。它资源丰富，既可免费使用，又无需运输，对环境无任何污染。太阳能的辐射强度非常大，每一秒钟辐射到地面上的能量和五百万吨煤的能量相当，可见其有巨大的潜力。目前的太阳能海水淡化技术的分类一般分为两种：被动式和主动式，被动式系统的动力不是来自于诸如泵、吹风机之类的电力拖动，也不是来自于诸如集热器之类的额外的主动集热装置，完全靠自身采集太阳能促进海水蒸发。而在主动式系统里面，增装了一些集热模块，从动力到控制，从集热到散热，来增强体系内的热量传输和质量传输，从而提高装置的工作温度。充分发展和利用太阳能可为人类创造了一种新的生活形态，使社会及人类进入一个节约能源减少污染的时代。所以本发明利用太阳的能量将海水蒸发进行淡化，进一步结合海绵多孔等特性将其改造，完成淡化装置。在太阳能海水淡化过程中，充分利用光热界面效应快速蒸发海水，同时利用蒸汽蒸发及冷却过程损失的热量，尝试温差的耦合发电，在产生淡水的同时能够生产电能，形成海水淡化发电一体化装置。

发明内容

本发明的目的在于合理利用太阳能蒸发海水淡化过程中的能源，提高海水淡化效率，回收利用废旧海绵，通过海绵改性制得相界面蒸发器，使用相界面蒸发技术提高蒸发效率，同时在蒸汽冷凝过程中对余热加以利用，本发明提供一种太阳能海水淡化协同余热发电装置。

为了实现上述目的，本发明采取如下的技术方案：

一种太阳能海水淡化协同余热发电装置，包括海水蒸发器、导气管和发电装置，所述海水蒸发器为密闭的腔体，所述海水蒸发器通过导气管与所述发电装置连接，所述海水蒸发器内设置有能够在海水上漂浮的多孔材料，在所述海水蒸发器内注入海水的水平面低于导气管与海水蒸发器的连通接口，所述发电装置为蒸汽冷凝发电装置。