專利名稱：被動(dòng)式閃蒸太陽能海水淡化方法及裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于利用太陽能進(jìn)行海水淡化的技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種以太陽能為熱 源，利用重力壓差實(shí)現(xiàn)海水的閃蒸淡化的方法及裝置。
背景技術(shù)：
科學(xué)技術(shù)發(fā)展到今天，在太陽能、節(jié)能技術(shù)及海水淡化方面都取得了長足進(jìn)展，其 發(fā)展趨勢(shì)是盡可能的利用可再生的、環(huán)保的能源，并在低成本下向人們提供優(yōu)質(zhì)的資源。由 于太陽能具有取之不盡、用之不竭、資源豐富、對(duì)環(huán)境無污染等特點(diǎn)，因此具有廣闊的利用 和開發(fā)前景。近年來，隨著太陽能技術(shù)的發(fā)展，人們開始利用太陽能進(jìn)行海水淡化。目前比 較成熟的海水淡化技術(shù)主要是多效蒸餾、多效閃蒸及膜滲透。但上述技術(shù)主要適用于大規(guī) 模海水淡化，系統(tǒng)復(fù)雜，維護(hù)費(fèi)用高，投資成本高。與傳統(tǒng)的海水淡化相比，利用重力壓差實(shí)現(xiàn)海水的閃蒸淡化具有技術(shù)簡單、操作 方便、無需真空泵等機(jī)械裝置來維持閃蒸室內(nèi)的低壓狀態(tài)等優(yōu)點(diǎn)，從而決定了這種技術(shù)和 裝置具有較好的推廣價(jià)值。同時(shí)由于海水中溶解有不凝性氣體，當(dāng)海水淡化系統(tǒng)運(yùn)行一段 時(shí)間后，在閃蒸室和冷凝器中會(huì)有不凝性氣體的積聚，如果不排除這些氣體，會(huì)導(dǎo)致閃蒸室 內(nèi)壓力逐漸升高，直至海水淡化停止，因此必須增加定期排除不凝性氣體的裝置，使海水淡 化系統(tǒng)能夠持續(xù)不斷的運(yùn)行，這也是本專利的一個(gè)關(guān)鍵技術(shù)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是為了解決現(xiàn)有技術(shù)所存在的海水淡化成本高，污染重的問題，提 供一種高效、成本低、環(huán)保的太陽能海水淡化方法和裝置。本發(fā)明提供了一種海水淡化的方法在海水淡化之前先排除閃蒸室和冷凝器內(nèi)的 不凝性氣體，并在海水淡化過程中通過對(duì)控制閥門的間歇性開閉不斷排除海水淡化工程中 產(chǎn)生的不凝性氣體，使海水淡化能夠持續(xù)穩(wěn)定地進(jìn)行；閃蒸室和冷凝器分別通過管道與地 面的海水箱和淡水箱相連，閃蒸室內(nèi)的氣壓等于大氣壓力減去管內(nèi)海水產(chǎn)生的重力壓強(qiáng)， 管內(nèi)海水的壓力差使閃蒸室處于低壓狀態(tài)，從而使閃蒸室內(nèi)海水的沸點(diǎn)降低，發(fā)生閃蒸；海 水在換熱器內(nèi)加熱后，依靠虹吸作用進(jìn)入閃蒸室，被動(dòng)閃蒸，且閃蒸室內(nèi)的低壓不需要真空 泵的維持；換熱器同時(shí)虹吸蓄水池內(nèi)海水，與太陽能集熱器中的循環(huán)水發(fā)生熱交換，海水溫 度升高后進(jìn)入閃蒸室補(bǔ)充已經(jīng)蒸發(fā)的海水。本發(fā)明還提供了一種實(shí)現(xiàn)所述的被動(dòng)式閃蒸太陽能海水淡化方法的海水淡化裝 置，其結(jié)構(gòu)為海水池，海水池通過水泵和海水管道與蓄水箱相連；冷凝器的輸入端與蓄水 箱相連接，冷凝器的輸出端與換熱器的輸入端相連接，換熱器的輸出端與閃蒸室連接，冷凝 器與閃蒸室之間有管路相通，換熱器通過兩條管路與太陽能集熱器連接；冷凝器和換熱器 內(nèi)分別設(shè)置螺線管；冷凝器的底部設(shè)置淡水出口，通過淡水管道通入淡水箱；閃蒸室底部 設(shè)置濃海水出口，通過濃海水管道通入濃海水箱；冷凝器的側(cè)壁設(shè)置管路，與蓄水池接出的 一支管路合并為海水和不凝性氣體排泄管道通入海水池。
所述太陽能集熱器為平板式太陽能集熱器或真空管式太陽能集熱器。所述冷凝器為單級(jí)冷凝器或多級(jí)冷凝器；所述閃蒸室為單級(jí)閃蒸室或多級(jí)閃蒸室。
所述太陽能集熱器、閃蒸室、冷凝器和蓄水箱距離地面不小于8m，且保持密閉。所述蓄水池和冷凝器上分別設(shè)置排泄閥門。所述海水和不凝性氣體排泄管道的兩條支路、淡水管道以及濃海水管道上分別設(shè) 置控制閥門。本發(fā)明的有益效果為本裝置利用重力壓差實(shí)現(xiàn)海水的閃蒸淡化，不需要真空泵 維持閃蒸室內(nèi)的低壓狀態(tài)，且閃蒸室中海水的補(bǔ)充和太陽能集熱器中液體的循環(huán)都靠自然 對(duì)流來實(shí)現(xiàn)，因此降低了海水淡化裝置的投資成本并減小了能耗，具有較好的推廣價(jià)值；在 裝置運(yùn)行過程中，可定期排除不凝性氣體，使海水淡化系統(tǒng)能持續(xù)不斷的運(yùn)行，提高使用價(jià) 值和工作效率；結(jié)構(gòu)簡單，操作方便，提高了熱效率和降低了投資成本，也為進(jìn)一步研究利 用太陽能進(jìn)行海水淡化提供了一個(gè)好的手段和方法。


圖1為本發(fā)明的被動(dòng)式閃蒸太陽能海水淡化裝置示意圖附圖標(biāo)記1一海水池；2—水泵；3—蓄水池；4一冷凝器；5—閃蒸室；6—換熱器；7—太陽能集熱器；8—濃海水箱；9一淡水箱；10—海水管道；11一海水和不凝性氣體排泄管道；12—淡水管道；13—濃海水管道；14一蓄水池排泄閥門；15—冷凝器排泄閥門；16—第一控制閥門；17—第二控制閥門；18—第三控制閥門；19一第四控制閥門；20—第五控制閥門；21—螺線管。
具體實(shí)施例方式本發(fā)明提供了一種被動(dòng)式閃蒸太陽能海水淡化方法及裝置，下面結(jié)合附圖和具體 實(shí)施方式對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步說明。圖1為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖。該裝置設(shè)有海水池1，海水池1通過水泵2和海水 管道10與蓄水箱3相連；冷凝器4的輸入端與蓄水箱3相連接，冷凝器4的輸出端與換熱 器6的輸入端相連接，換熱器6的輸出端與閃蒸室5連接，冷凝器4與閃蒸室5之間有管路 相通，換熱器6通過兩條管路與太陽能集熱器7連接；冷凝器4和換熱器6內(nèi)分別設(shè)置螺線 管21 ；冷凝器4的底部設(shè)置淡水出口，通過淡水管道12通入淡水箱9 ；閃蒸室5底部設(shè)置濃 海水出口，通過濃海水管道13通入濃海水箱8 ；冷凝器4的側(cè)壁設(shè)置管路，與蓄水池3接出 的一支管路合并為海水和不凝性氣體排泄管道11通入海水池1。其中，太陽能集熱器7、閃 蒸室5、冷凝器4和蓄水箱3距離地面10m，且保持密閉。冷凝器4具有對(duì)海水進(jìn)行預(yù)熱和 冷凝蒸汽的作用，冷凝器4內(nèi)的螺旋管21是實(shí)現(xiàn)換熱的部分。太陽能集熱器7則收集太陽 能，在換熱器6內(nèi)加熱海水，溫度升高的海水被虹吸到閃蒸室5內(nèi)進(jìn)行閃蒸，閃蒸產(chǎn)生的蒸 汽在冷凝器4內(nèi)冷凝形成淡水，淡水通過淡水管道12流入淡水箱9中，閃蒸后產(chǎn)生的濃海 水則通過濃海水管道13排入濃海水箱8中。
在海水淡化裝置啟動(dòng)過程前，關(guān)閉第一控制閥門16—第五控制閥門20，對(duì)閃蒸室 5和冷凝器4進(jìn)行抽真空，冷凝器排泄閥門15為抽真空排泄的接口，海水淡化裝置啟動(dòng)后則 處于關(guān)閉狀態(tài)；然后打開第四控制閥門19和第五控制閥門20，由于閃蒸室5和冷凝器4中 處于低壓狀態(tài)，因此濃海水和淡水會(huì)分別在濃海水管道13和淡水管道12內(nèi)上升，與地面形 成一定的高度差。閃蒸室5中的氣壓值等于大氣壓力與濃海水在濃海水管道13內(nèi)形成的 壓力之差。閃蒸室5在低壓狀態(tài)下，一方面溫度較高的海水會(huì)發(fā)生閃蒸，另一方面虹吸蓄水 池3中的海水經(jīng)冷凝器4和換熱器6進(jìn)入閃蒸室5，在途中實(shí)現(xiàn)預(yù)熱和加熱，這個(gè)過程和太 陽能集熱器7中水的運(yùn)行都靠液體的自然循環(huán)來實(shí)現(xiàn)，不需要額外的動(dòng)力。蓄水池排泄閥 門14在工作中與外界大氣相連通，維持蓄水池3處于大氣壓力狀態(tài)。第三控制閥門18控 制進(jìn)入閃蒸室5內(nèi)的海水量。在海水淡化過程中，不凝性氣體的排除過程為先打開第一控制閥門16，使海水 和不凝性氣體排泄管道11內(nèi)充滿海水，然后關(guān)閉第一控制閥門16，開啟第二控制閥門17， 此時(shí)海水會(huì)向下流動(dòng)，部分不凝性氣體進(jìn)入海水和不凝性氣體排泄管道11，緊接著關(guān)閉第 二控制閥門17，開啟第一控制閥門16讓海水從蓄水池3中流入，這樣周而復(fù)始不間斷的進(jìn) 行，從而實(shí)現(xiàn)排除冷凝器4和閃蒸室5內(nèi)的不凝性氣體。閃蒸室5可以是單級(jí)的，也可是多級(jí)的。冷凝器4可以單獨(dú)使用，也可分成幾級(jí)與 閃蒸室相連在一起共同使用。在本實(shí)施例中僅給出冷凝器4和閃蒸室5為單級(jí)的情況 太陽能集熱器7既可以是平板集熱器，也可以是真空管或者槽式集熱器。本實(shí)施 例中使用平板式集熱器。該海水淡化裝置，既可以單獨(dú)使用，也可以與其它的海水淡化方式混合使用。上列詳細(xì)說明是針對(duì)本發(fā)明可行實(shí)施例的具體說明，該系統(tǒng)的海水淡化屬于被動(dòng) 式的，其循環(huán)中除從海水池到蓄水池的過程，其余過程不需要?jiǎng)恿?，從而使海水淡化過程實(shí) 現(xiàn)了高效、低成本和低能耗的操作運(yùn)行。
權(quán)利要求
一種被動(dòng)式閃蒸太陽能海水淡化方法，其特征在于，在海水淡化之前先排除閃蒸室和冷凝器內(nèi)的不凝性氣體，并在海水淡化過程中通過對(duì)控制閥門的間歇性開閉不斷排除海水淡化工程中產(chǎn)生的不凝性氣體，使海水淡化能夠持續(xù)穩(wěn)定地進(jìn)行；閃蒸室和冷凝器分別通過管道與地面的海水箱和淡水箱相連，管內(nèi)海水的壓力差使閃蒸室處于低壓狀態(tài)，從而使閃蒸室內(nèi)海水的沸點(diǎn)降低，發(fā)生閃蒸；海水在換熱器內(nèi)加熱后，依靠虹吸作用進(jìn)入閃蒸室，被動(dòng)閃蒸，且閃蒸室內(nèi)的低壓不需要真空泵的維持。
2.一種實(shí)現(xiàn)權(quán)利要求1所述的被動(dòng)式閃蒸太陽能海水淡化方法的海水淡化裝置，其特 征在于海水池(1)，海水池(1)通過水泵(2)和海水管道(10)與蓄水箱(3)相連；冷凝器 (4)的輸入端與蓄水箱(3)相連接，冷凝器⑷的輸出端與換熱器(6)的輸入端相連接，換 熱器(6)的輸出端與閃蒸室(5)連接，冷凝器(4)與閃蒸室(5)之間有管路相通，換熱器 (6)通過兩條管路與太陽能集熱器(7)連接；冷凝器(4)和換熱器(6)內(nèi)分別設(shè)置螺線管 (21)；冷凝器(4)的底部設(shè)置淡水出口，通過淡水管道(12)通入淡水箱(9)；閃蒸室(5)底 部設(shè)置濃海水出口，通過濃海水管道(13)通入濃海水箱(8)；冷凝器(4)的側(cè)壁設(shè)置管路， 與蓄水池(3)接出的一支管路合并為海水和不凝性氣體排泄管道(11)通入海水池(1)。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種被動(dòng)式閃蒸太陽能海水淡化裝置，其特征在于所述太 陽能集熱器(7)為平板式太陽能集熱器或真空管式太陽能集熱器。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種被動(dòng)式閃蒸太陽能海水淡化裝置，其特征在于所述冷 凝器(4)為單級(jí)冷凝器或多級(jí)冷凝器；所述閃蒸室(5)為單級(jí)閃蒸室或多級(jí)閃蒸室。
5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種被動(dòng)式閃蒸太陽能海水淡化裝置，其特征在于所述太 陽能集熱器(7)、閃蒸室(5)、冷凝器(4)和蓄水箱(3)距離地面不小于8m，且保持密閉。
6.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種被動(dòng)式閃蒸太陽能海水淡化裝置，其特征在于所述蓄 水池(3)和冷凝器(4)上分別設(shè)置排泄閥門。
7.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種被動(dòng)式閃蒸太陽能海水淡化裝置，其特征在于所述海 水和不凝性氣體排泄管道(11)的兩條支路、淡水管道(12)以及濃海水管道(13)上分別設(shè) 置控制閥門。
全文摘要
本發(fā)明屬于利用太陽能進(jìn)行海水淡化的技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種被動(dòng)式閃蒸太陽能海水淡化方法及裝置。在工作之前先排除閃蒸室和冷凝器內(nèi)的不凝性氣體，并在工作過程中通過對(duì)控制閥門的間歇性開閉不斷排除海水淡化工程中產(chǎn)生的不凝性氣體，使海水淡化能夠持續(xù)穩(wěn)定地進(jìn)行；閃蒸室和冷凝器分別通過管道與地面的海水箱和淡水箱相連，管內(nèi)海水的壓力差使閃蒸室處于低壓狀態(tài)，從而使閃蒸室內(nèi)海水的沸點(diǎn)降低，發(fā)生閃蒸；海水在換熱器內(nèi)加熱后，依靠虹吸作用進(jìn)入閃蒸室，被動(dòng)閃蒸，且閃蒸室內(nèi)的低壓不需要真空泵的維持。本裝置結(jié)構(gòu)簡單，操作方便，提高了熱效率并降低了投資成本，也為進(jìn)一步研究利用太陽能進(jìn)行海水淡化提供了一個(gè)好的手段和方法。
文檔編號(hào)C02F1/14GK101838024SQ201010180209
公開日2010年9月22日 申請(qǐng)日期2010年5月18日 優(yōu)先權(quán)日2010年5月18日
發(fā)明者徐進(jìn)良, 紀(jì)獻(xiàn)兵 申請(qǐng)人:華北電力大學(xué)