[发明专利]多组集热轮启蒸发水盐分离系统及方法

权利要求书

1.一种多组集热轮启蒸发水盐分离系统，其特征在于，该系统包括：蓄水箱和多组集热装置、聚光集热器、升热室、蒸发室、冷凝器、缓冲室、浓盐水槽、淡水箱、真空泵；所述蓄水箱用于储存低温盐水原液，蓄水箱出口连接一个三通管构成两个通路，一通路与冷凝器的内管入口相连，另一通路与每组集热装置的第1台集热器入口相连；所述系统包含M组集热装置，每组集热装置由N台集热器串联组成，共有MN个集热器，M组集热装置之间为并联；所述聚光集热器由抛物镜和真空管构成，作为辅助加热装置设置于集热装置与升热室之间，聚光集热器入口连接各集热装置第N台集热器出口，聚光集热器出口连接升热室的壳程入口，连通口设置带有流量计的止回控制阀；所述升热室为管壳式构造，升热室的管程入口与每组集热装置第台集热器的出口相连，每个连通口均设置带有流量计的止回控制阀，所述升热室的壳程出口与每组集热装置第台集热器入口连接，其中为向下取整符号，T_v为给定蒸发室压力P_v对应的盐水相变温度，T₀为给定的初始原液温度，T₁为第1台集热器的出口温度；其中α为温度裕量，取2～4℃；所述蒸发室入口与升热室的管程出口相连，所述蒸发室有两个出口，顶端蒸汽出口与冷凝器相连，底部浓缩液出口与缓冲室相连；所述冷凝器为套管式构造，内外管间的管环入口与蒸发室的蒸汽出口相连，管环出口与淡水箱相连，内管入口与蓄水箱连接，出口连接各集热装置第台集热器入口，T_c为冷凝器出口温度，确定所述出口温度的数学表达式为：

其中c_p为盐水比热容，r为压力P_v对应的蒸汽潜热；所述缓冲室出口设置浮球自启阀，与浓盐水槽相连；所述淡水箱顶部设置真空泵抽吸口，底部设置排气阀；所述真空泵连接淡水箱的顶部，使蒸发室、冷凝器管环处于微负压环境中。

2.根据权利要求1所述的一种多组集热轮启蒸发水盐分离系统，其特征在于，所述M组集热装置并联排列，每组集热装置由N台真空管型集热器梯级串联，每台集热器主要由若干真空集热管和1个水箱构成；第1台集热器水箱装满水体，横截面积为A₁，第i(＝1～N-1)台集热器水箱的水体横截面积为第i+1台集热器水箱的水体横截面积比第i台减少水位呈逐级降低状态；第1台集热器水箱出水口底高h₁与第2台水位齐平，第i(＝2～N)台集热器水箱的出水口底高h_i由下式确定：

其中0＜h_i＜2R，R为水箱横截面半径，y表示竖直方向，且向上为正；每组集热装置第1台集热器水箱出口处设置出水控制阀，第N台集热器水箱水面以下设置有温度传感器，当第N台集热器内的温度传感器测得水温T_N≥T_b±2℃时，其中T_b为给定初始盐度C₀和常压对应的盐水沸点温度，出水控制阀开启，第1台集热器水箱上部温度高于T₀+ΔT₁的盐水自流进入第2台水箱底部，第2台集热器水箱水位随之上升，超过出口底高的盐水从出口自流进入第3台集热器水箱底部；因而第i(＝3～N-1)台集热器水箱的水体自流进入第i+1台集热器水箱，最终第N台集热器水箱接受第N-1台集热器水箱自流进入的高温盐水，再进入聚光集热器内，使水温进一步提高以达到热源温度要求；且第i(＝1～N-1)台集热器水箱流出盐水温度与第i+1台集热器水箱盐水最低温度相同。

3.根据权利要求1所述的一种多组集热轮启蒸发水盐分离系统，其特征在于，所述第m(＝1～M)组集热装置第1台集热器水箱入口处设置进水控制阀，第N-1台和第N台集热器水箱出水口底高处均设置水位传感器，当第N-1台或第N台集热器水箱水位传感器感应到水位低于水箱出口底高，进水控制阀开启，蓄水箱开始向第1台集热器水箱加水，直至水位传感器感应到水位补足为止，进水控制阀关闭；每组集热装置内的进口水位控制优先于出口温度控制，且两类控制允许同步同时触发；所述聚光集热器的出口高度高于所述升热室的壳程入口高度；所述冷凝器管环入口高度高于蒸发室蒸汽出口高度，冷凝器管环出口高度高于淡水箱入口高度，蒸发室的浓缩液出口高度高于缓冲室入口高度，缓冲室的出口高度高于浓盐水槽的入口高度。