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CN105502542B - 太阳能真空集热管式海水淡化装置 - Google Patents

太阳能真空集热管式海水淡化装置 Download PDF

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CN105502542B CN201610077083.3A CN201610077083A CN105502542B CN 105502542 B CN105502542 B CN 105502542B CN 201610077083 A CN201610077083 A CN 201610077083A CN 105502542 B CN105502542 B CN 105502542B
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Abstract

本发明公开了一种利用太阳能真空集热管收集光热，在负压下加热海水，使海水中的水分子迅速蒸发为水蒸汽，然后再在常温常压下凝结为纯净水的一种技术。本发明太阳能真空集热管式海水淡化装置，主要由真空集热管（1）、蒸馏缶（2）、冷凝换热器（3）、布汽母管（7）、集汽母管（8）组成；其结构简单，实用性强，无需额外消耗能源，海水无须预处理，淡化水品质高，可自主运行操作简便，克服了传统的海水淡化装置淡化成本高，能源消耗多，海水淡化品质低的缺点。可广范应用于海岛、船舶、海洋作业平台等海水淡化应用，以及内陆苦咸水淡化和工业废水深度处理。该装置可单台独立分散设置安装也可多台并联作业。

Description

太阳能真空集热管式海水淡化装置
技术领域
本发明属于综合能源利用范畴，涉及一种海水淡化装置，特别涉及到一种太阳能真空集热管式太阳能海水淡化装置。
背景技术
太阳能是最重要的可再生能源，相比于其它可再生能源，太阳能取之不尽，用之不竭，不需要运输。目前的太阳能综合利用主要有光伏发电，光热发电，光热采暖，热水器等。另外，在浩瀚的海洋中，丰富的光照资源并未得到开发利用，同时，海洋中没用淡水资源，传统的海水淡化技术有反渗透法、低温多效、多级闪蒸、电渗析法、压汽蒸馏、露点蒸发法等。另外，中国发明专利申请CN104671314公开了一种透镜式太阳能海水淡化装置，以及中国发明专利申请CN104709955公开了一种蝶式太阳能海水淡化装置，其结构相对比较复杂，技术普及存在一定困难，本发明为上述两发明的技术补充。
传统的海水淡化技术其共同的缺点是能源消耗多，运行成本高，海水需要预处理后才能进行淡化等缺点，制约了海洋经济的发展进程。开发一种利用太阳能资源分离海水中淡水的装置，不失为一种有益之举。
发明内容
本发明的目的在于提供一种利用太阳能真空集热管收集光热，在负压下加热海水，使海水中的水分子迅速蒸发为水蒸汽，然后再在常温常压下凝结为纯净水的一种技术。本发明太阳能真空集热管式海水淡化装置，主要由真空集热管（1）、蒸馏缶（2）、冷凝换热器（3）、布汽母管（7）、集汽母管（8）组成；其特征在于真空集热管（1）为多支，其下端开口分别连接布汽母管（7），上端开口分别连接集汽母管（8），布汽母管（7）通过蒸汽管连通蒸馏缶（2）顶部，冷凝换热器（3）固定安装于蒸馏缶（2）内部中间位置，将蒸馏缶（2）分割为上部的蒸发舱（12）和下部的结晶舱（13），冷凝换热器（3）进口连通于集汽母管（8），出口连接淡水蓄水槽（4），在蒸馏缶（2）上设海水补水阀（5）；所述真空集热管（1）为两根同心圆玻璃管组成，在内管的外表面涂太阳选择性吸热层，下端涂有吸气剂，内管两端与外管两端熔封成为圆环状的开口，内外圆管之间抽成真空，真空集热管（1）水平安装倾角30~90度，背光面安装有阳光反射板（6）；所述冷凝换热器（3）为多管结构水平敷设；所述蒸馏缶（2）上部半球状蒸发舱（12）的正上方设有蒸汽出口，中间圆管状部位设置冷凝换热器（3），下部为结晶舱（13），蒸馏缶（2）侧壁上还设有海水补水阀（5），可根据蒸馏缶（2）内部水位情况自动补充海水。
当阳光照射到真空集热管（1）上时管内空气受热，上升至集汽母管（8），然后进入冷凝换热器（3），冷凝换热器（3）将海水加热蒸发为水蒸汽，水蒸汽经过蒸发舱（12）上方的蒸汽出口经布汽母管（7）进入真空集热管（1）进一步加热，在冷热气流的推动下蒸发舱（12）内形成一定的负压作用，加快了海水的蒸发过程；进入冷凝换热器（3）的水蒸汽受海水的冷却凝结为蒸馏水，经出口流至淡水蓄水槽（4）完成淡化过程；经过蒸发的海水形成浓盐水沉积在蒸馏缶（2）下部的结晶舱（13），并逐渐凝结为海盐。
有益效果
本发明发明太阳能真空集热管式海水淡化装置，利用太阳能光热资源，将海水进行负压蒸馏，然后凝结获得纯水的技术，其结构简单，实用性强，无需额外消耗能源，海水无须预处理，淡化水品质高，可自主运行操作简便，克服了传统的海水淡化装置淡化成本高，能源消耗多，海水淡化品质低的缺点。可广范应用于海岛、船舶、海洋作业平台等海水淡化应用，该装置可单台独立分散设置安装也可多台并联作业。
附图说明
图1为本发明的第一种实施方式结构示意图；
图2为本发明的第二种实施方式结构示意图；
图中：1真空集热管，2蒸馏缶，3冷凝换热器，4淡水蓄水槽，5海水补水阀，6反射板，7布汽母管，8集汽母管，9刮板机，10刮板机驱动轮，11盐仓，12 蒸发舱，13 结晶舱， 14 排污阀。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步说明：
本发明的最佳实施方式：
本发明太阳能真空集热管式海水淡化装置，主要由真空集热管（1）、蒸馏缶（2）、冷凝换热器（3）、布汽母管（7）、集汽母管（8）组成；其特征在于真空集热管（1）为多支，其下端开口分别连接布汽母管（7），上端开口分别连接集汽母管（8），布汽母管（7）通过蒸汽管连通蒸馏缶（2）顶部，冷凝换热器（3）固定安装于蒸馏缶（2）内部中间位置，将蒸馏缶（2）分割为上部的蒸发舱（12）和下部的结晶舱（13），冷凝换热器（3）进口连通于集汽母管（8），出口连接淡水蓄水槽（4）；所述真空集热管（1）为两根同心圆玻璃管组成，在内管的外表面涂太阳选择性吸热层，下端涂有吸气剂，内管两端与外管两端熔封成为圆环状的开口，内外圆管之间抽成真空，真空集热管（1）水平安装倾角30~90度，背光面安装有阳光反射板（6）；所述冷凝换热器（3）为多管结构水平敷设，其表面采取金属搪玻璃工艺或采用耐腐蚀材质制作；所述蒸馏缶（2）上部半球状蒸发舱（12）的正上方设有蒸汽出口，中间圆管状部位设置冷凝换热器（3），下部结晶舱（13）的底部设有刮板机（9），刮板机（9）沿结晶舱（13）侧面斜板提升口联接盐仓（11）入口，定期转动刮板机驱动轮（10）驱动刮板沿结晶舱（13）底部将结晶盐输送至盐仓（11）；蒸馏缶（2）、盐仓（11）、海水补水阀（5）内壁及刮板机采取耐磨防腐处理；布汽母管（7）、集汽母管（8）、蒸馏缶（2）及蒸汽管均采取保温措施以提高热能的利用效率。
本发明的第二种实施方式：
本发明太阳能真空集热管式海水淡化装置，主要由真空集热管（1）、蒸馏缶（2）、冷凝换热器（3）、布汽母管（7）、集汽母管（8）组成；其特征在于真空集热管（1）为多支，其下端开口分别连接布汽母管（7），上端开口分别连接集汽母管（8），布汽母管（7）通过蒸汽管连通蒸馏缶（2）顶部，冷凝换热器（3）固定安装于蒸馏缶（2）内部中间位置，将蒸馏缶（2）分割为上部的蒸发舱（12）和下部的结晶舱（13），冷凝换热器（3）进口连通于集汽母管（8），出口连接淡水蓄水槽（4）；所述真空集热管（1）为两根同心圆玻璃管组成，在内管的外表面涂太阳选择性吸热层，下端涂有吸气剂，内管两端与外管两端熔封成为圆环状的开口，内外圆管之间抽成真空，真空集热管（1）水平安装倾角30~90度，背光面安装有阳光反射板（6）；所述冷凝换热器（3）为多管结构水平敷设，其表面采取金属搪玻璃工艺或采用耐腐蚀材质制作；所述蒸馏缶（2）为陀螺形空腔体，上部半球状蒸发舱（12）的正上方设有蒸汽出口，中间圆管状部位设置冷凝换热器（3），下部可拆卸的结晶舱（13）呈漏斗形状，下端开口设有排污阀（14）；本发明经过一段时间的运行后结晶舱（13）内的海水成为浓盐水后，可打开排污阀（14）将浓盐水排掉，当盐结晶到一定程度后定期拆下结晶舱（13）部分手工清理结晶盐；蒸馏缶（2）、排污阀（14）、海水补水阀（5）内壁采取防腐处理；布汽母管（7）、集汽母管（8）、蒸馏缶（2）及蒸汽管均采取保温措施以提高热能的利用效率。
本发明太阳能真空集热管式海水淡化装置，结构简单、工艺成熟、成本低廉，可批量生产，无需专门的特种制作设备；市场应用广，可广泛应用于海岛、船舶、海洋作业平台等海水淡化应用，以及内陆苦咸水淡化和工业废水深度处理。

Claims (7)

1.太阳能真空集热管式海水淡化装置，主要由真空集热管（1）、蒸馏缶（2）、冷凝换热器（3）、布汽母管（7）、集汽母管（8）组成；其特征在于：真空集热管（1）为多支，其下端开口分别连接布汽母管（7），上端开口分别连接集汽母管（8），布汽母管（7）通过蒸汽管连通蒸馏缶（2）顶部，冷凝换热器（3）固定安装于蒸馏缶（2）内部中间位置，将蒸馏缶（2）分割为上部的蒸发舱（12）和下部的结晶舱（13），冷凝换热器（3）进口连通于集汽母管（8），出口连接淡水蓄水槽（4），在蒸馏缶（2）上设海水补水阀（5）。
2.根据权利要求1所述太阳能真空集热管式海水淡化装置，其特征在于：所述真空集热管（1）为两根同心圆玻璃管组成，在内管的外表面涂太阳选择性吸热层，下端涂有吸气剂，内管两端与外管两端熔封成为圆环状的开口，内外圆管之间抽成真空，真空集热管（1）水平安装倾角30~90度，背光面安装有阳光反射板（6）。
3.根据权利要求1所述太阳能真空集热管式海水淡化装置，其特征在于：所述冷凝换热器（3）为多管结构水平敷设。
4.根据权利要求1所述太阳能真空集热管式海水淡化装置，其特征在于：第一种实施方式为：所述蒸馏缶（2）上部半球状蒸发舱（12）的正上方设有蒸汽出口，中间圆管状部位设置冷凝换热器（3），下部结晶舱（13）的底部设有刮板机（9），刮板机（9）沿结晶舱（13）侧面斜板提升口联接盐仓（11）入口。
5.根据权利要求1所述太阳能真空集热管式海水淡化装置，其特征在于：第二种实施方式为：所述蒸馏缶（2）为陀螺形空腔体，上部半球状蒸发舱（12）的正上方设有蒸汽出口，中间圆管状部位设置冷凝换热器（3），下部可拆卸的结晶舱（13）呈漏斗形状，下端开口设有排污阀（14）。
6.根据权利要求4所述太阳能真空集热管式海水淡化装置，其特征在于：所述蒸馏缶（2）、盐仓（11）、海水补水阀（5）内壁及刮板机采取耐磨防腐处理；布汽母管（7）、集汽母管（8）、蒸馏缶（2）及蒸汽管均采取保温措施。
7.根据权利要求5所述太阳能真空集热管式海水淡化装置，其特征在于：所述蒸馏缶（2）、排污阀（14）、海水补水阀（5）内壁采取防腐处理；布汽母管（7）、集汽母管（8）、蒸馏缶（2）及蒸汽管均采取保温措施。
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