[发明专利]利用自然能进行海水淡化的方法及装置

说明书

本发明属海水淡化，自然能利用领域。本方法和装置主要用于海水淡化，也为如何利用低品位自然能进行发电提供了方法。

由于世界性淡水资源日益贫乏，因此，海水淡化问题已越来越多引起人们的重视，许多国家都进行着各种各样的海水淡化的研究和开发。目前已比较成熟的技术有离子交换膜、反渗透膜以及蒸馏等，但这些技术都存在设备投资大，大量耗用外来能源，淡化成本高的缺点。目前，淡化水用得较多的中东国家其海水淡化平均成本约2.7美元/吨，供水量占全部供水量的2%，因此，尽管这些技术已成熟，但尚难以大规模使用。

与本发明临近的技术是“低温（24℃～27℃）能源激发器，低温（24℃～27℃）蒸馏器、（中国专利CN85  106310  A）是利用一个底部浸在海水里并与海水相通，能承受一个大气压差的容器，并设法使其容器内产生真空而蒸发海水，蒸汽通过汽轮机作功发电。这一技术在于蒸馏器与海水相通，只能在海面上，而不能建立于其他场地，同时建立真空时须提供大量的能，并不能维持稳定的真空，单位体积庞大，蒸发效率低，海水淡化成本高，能量平衡困难。

因此，本发明的目的在于如何解决海水淡化的能量平衡达到稳定连续生产十分廉价的淡水，并对外供应电力的方法和装置。

为了达到上述的采用一个加热器-利用大自然可利用能量（温度高于海水表层的任何热能）加热来自海表层的水，并在一个特制的闪蒸器内蒸发，利用一个抽气器抽掉系统内漏入的空气，达到维持和稳定真空。蒸汽通过蒸汽管道送至蒸汽透平机作功发电，经透平机膨胀作功后的蒸汽在凝汽内冷凝成淡水，发电机所发电力除系统本身使用外，多余的电力可外供，亦可储藏，以供系统无可利用能时作对系统的补充。从而实现了海水淡化过程中的能量平衡和廉价制取淡水（所造淡水的成本只相当设备投资的折旧）的目的。

本发明的工作进程：启动抽气器（12）使蒸汽闪蒸器（4）、凝汽器（9）、蒸汽管道（15）、蒸汽透平机（8）内均处于真空状态，开启引水泵（2）使海表层水经自然能加热器（3）吸收不自大自然的部分热能，并使水温升高，再进入闪蒸器（4），并维持一定的水位，当系统中的真空达到闪蒸器进水温度下的饱和压力时，海水开始蒸发，此时开启凝汽器冷凝水泵（6），凝汽器内的温度开始下降，凝汽器内真空进一步提高，此时再一启透器机进口阀（7），使蒸汽进入蒸汽透平机膨胀作功，蒸汽体积进一步扩大，进入凝汽器后的蒸汽在冷凝水作用下冷凝，体积骤降，缩小近10万倍，真空进一步提高，这样海水便连续不断地蒸发、作功膨胀，冷凝成淡水。在此同时，为了维持蒸汽透平机、凝汽器、闪蒸器真空，促进蒸汽的蒸发，作功膨胀和冷凝，抽气（器械）须继续工作，因为系统本身艾处于真空状态，因此，不可避免地从透平机轴封处、管道法兰等结合面漏入空气，以及海水中固有的部分气体，这些气体增加了系统中为凝结气体的分量，不仅降低了蒸汽凝汽温度，同时明显地降低传热系数，使凝汽的工作效率降低，真空得到破坏。因此，抽气器是保证连续高效蒸发、作功、冷凝的条件。进入闪蒸器（4）的海水，蒸发后水温有所下降（吸收汽化潜热，与水循环量有关）海水被浓缩，为利用热能，该部分水当温度高于海表层水温时，须设有再循环热量回收器（1），并且一部分可继续参与循环，另一部分（浓度较高的部分）经热量回收后排放，排水可作为提取矿物的原水。

本发明利用了大量的自然能源，不但使海水海差得到利用，同时又使太阳能等其他能源得到利用。本发明的蒸汽蒸发装置采用闪蒸技术使设备体积大大缩小，效率大大提高，而且由于大量利用自然热能，蒸汽透平机和凝汽器体积大大缩小，对冷凝海水的水温要求降低，方便了海边无深水海域地区和船舶等地的使用，投资也大大降低，因此，海水淡化的成本十分低廉。

附图说明：发明原理如图1、再循环热量回收器2、引水泵  3、自然能加热器  4、蒸汽闪蒸器  5、排水阀  6、冷凝水泵  7、透平机进口阀  8、蒸汽透平机  9、凝汽器  10、热井  11、淡水箱  12、抽气器  13、发电机  14、淡水出口  15、蒸汽管  16、空气管  17、排水  18、海表层水  19、放水管  20、调节阀