CN209383435U - 一种海水淡化系统 - Google Patents
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Abstract
本实用新型属于海水淡化技术领域，具体涉及一种海水淡化系统，主要原理是将太阳辐射聚光同时利用光伏、光热采用扩容蒸发进行对海水淡化的系统；包括：预处理水池，用于盛放待处理的海水；光伏光热单元，利用太阳辐射转化为电能和热能以及对海水进行加热；扩容蒸发浓缩单元，用于将经过所述光伏光热单元加热后的海水分离成盐水和水蒸汽；真空冷凝单元，将所述扩容蒸发浓缩单元产生的水蒸汽冷凝为淡水后储存；所述预处理水池与所述光伏光热单元之间或者所述预处理水池的上游管路，设置有水泵，用于提供水压力。该系统解决孤岛以及高原地带日常生活所需淡水问题，避免调水耗费大量资源，降低经济成本，避免因为恶劣天气无法运水的缺陷。
Description
技术领域
本实用新型属于海水淡化技术领域，更详细地说涉及一种将太阳辐射聚光同时利用光伏、光热采用扩容蒸发进行对海水淡化的系统。
背景技术
海水淡化即利用海水脱盐生产淡水。是实现水资源利用的开源增量技术，可以增加淡水总量，且不受时空和气候影响，可以保障沿海居民饮用水和工业锅炉补水等稳定供水。从海水中取得淡水的过程谓海水淡化。现在所用的海水淡化方法有海水冻结法、电渗析法、蒸馏法、反渗透法、以及可实现盈利的碳酸铵离子交换法。
现有技术中比较常用的海水淡化法有多级闪蒸法和反渗透法(RO)。多级闪蒸法淡水分离设备及燃料油成本昂贵，并且化石能源会造成环境污染。而反渗透法(RO)装置能耗较高，需在高压下工作，膜组件易损，且出水品质一般。
实用新型内容
为了克服背景技术中提到的技术问题，解决孤岛以及高原地带日常生活所需淡水问题，避免调水耗费大量资源，降低经济成本，避免因为恶劣天气无法运水的缺陷，本实用新型提供了一种海水淡化系统。
本实用新型所采用的技术方案是：
一种海水淡化系统，包括：
预处理水池，用于盛放待处理的海水；
光伏光热单元，利用太阳辐射转化为电能和热能以及对海水进行加热；
扩容蒸发浓缩单元，用于将经过所述光伏光热单元加热后的海水分离成盐水和水蒸汽；
真空冷凝单元，将所述扩容蒸发浓缩单元产生的水蒸汽冷凝为淡水后储存；
所述预处理水池与所述光伏光热单元之间或者所述预处理水池的上游管路，设置有水泵，用于提供水压力。
上述的海水淡化系统中，所述光伏光热单元包括玻璃流道光伏光热组件和太阳集热器，所述预处理水池通过所述玻璃流道光伏光热组件与所述太阳集热器连接。
上述的海水淡化系统中，在所述玻璃流道光伏光热组件与所述太阳集热器之间还连接有热水箱。
上述的海水淡化系统中，所述扩容蒸发浓缩单元包括扩容蒸发器和浓海水罐，所述扩容蒸发器的底部通过管路与所述浓海水罐连通，所述扩容蒸发器还分别通过管路连通太阳集热器和真空冷凝单元。
上述的海水淡化系统中，所述真空冷凝单元包括凝汽器、真空泵和淡水罐；所述凝汽器与所述扩容蒸发器连通，所述凝汽器的底部通过管路分别连通所述淡水罐和所述真空泵。
上述的海水淡化系统中，在所述真空泵与所述凝汽器之间的管路段还连接有干燥器。
上述的海水淡化系统中，在所述预处理水池与所述玻璃流道光伏光热组件之间还连通有循环回路，所述循环回路的一部分至于所述凝汽器内，用于吸收热量。
上述的海水淡化系统中，所述玻璃流道光伏光热组件包括CPC聚光器、PV 电池板和玻璃流道；所述PV电池板的上面设置所述CPC聚光器，所述PV电池板的下面设置所述玻璃流道；所述玻璃流道的一端与所述预处理水池连通，另一端与所述热水箱连通。
上述的海水淡化系统中，在所述CPC聚光器与所述PV电池板之间、以及所述PV电池板与所述玻璃流道之间均设置有EVA层。
上述的海水淡化系统中，还包括淡水暂存箱，所述凝汽器的底部通过管路连接在所述淡水暂存箱的顶部，所述真空泵和所述干燥器也通过管路连通在所述淡水暂存箱的顶部。
本实用新型的技术效果：
本实用新型提高太阳能的综合利用率，所得淡水在20ppm以下，能达到生活饮用水国家标准，大大降低了孤岛以及边远地区居民用水成本；同时，玻璃流道光伏光热组件提高了光热吸收总量，且热阻更低，即时带走电池板的热量进行降温，这可使热效率和电效率达到67.8％和14.8％，大大降低产热产电成本。
本实用新型的玻璃流道光伏光热组件部分吸收太阳能产生电能和热能，其中太阳能产生的电能代替常规电能(市电)以驱动运行过程的各耗电负载并产生热能，为扩容蒸发提供热海水进行一级淡化，利用了低品位热，且在最小的外界能量(低温工况)下操作，装置所需场地和资金最小，并得到高品质淡水，光伏部分余下的电能居民还可自用，真正实现能量的梯级利用与多级利用。该小型集成化装置可分布式运行，适合用水量分散的地区，有效节省人力物力，同时达到了节能减排的效果。
附图说明
为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本实用新型海水淡化系统的一个实施方式的连接示意图；
图2是本实用新型光伏光热单元的一个实施方式的内部结构示意图；
图3是本实用新型扩容蒸发器的一个实施方式的结构示意图；
图4是本实用新型凝汽器的一个实施方式的结构示意图。
附图标记说明如下：
1、预处理水池；2、水泵；3、玻璃流道光伏光热组件；4、太阳集热器； 5、热水箱；6、扩容蒸发器；7、浓海水罐；8、凝汽器；9、真空泵；10、淡水罐；11、干燥器；12、循环回路；13、蠕动泵；14、电动调节阀；301、CPC聚光器；302、PV电池板；303、玻璃流道；304、EVA层；801、折流板。
具体实施方式
为使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将对本实用新型的技术方案进行详细的描述。显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所得到的所有其它实施方式，都属于本实用新型所保护的范围。
我国某些孤岛以及青海、西藏等高原地带日常生活所需淡水多从大陆或附近岛屿调水解决用水问题，资源耗量大，经济成本高，且在恶劣天气无法送达，因此在许多沿海地区和边远的内陆地区就近用海水或苦咸水淡化制取淡水成了解决问题的突破口。
为了同时解决上述问题，本实用新型提供一种海水淡化系统，该系统包括用于盛放待处理海水的预处理水池1；该预处理水池1通过水泵2抽吸海水，进入到光伏光热单元，在光伏光热单元与水泵2之间还连通有电动调节阀14，该光伏光热单元利用太阳辐射转化为电能和热能，热能直接对海水进行加热，电能可以进行蓄电储存也用于对各用电器进行供电，加热后的海水进入到扩容蒸发浓缩单元，在扩容蒸发浓缩单元中将经过所述光伏光热单元加热后的海水分离成盐水和水蒸汽，水蒸汽在真空冷凝单元中该水蒸汽冷凝为淡水后储存。
作为本实用新型的一个实施方式，请参见图1，采用水泵2抽待淡化的海水进入到预处理水池1内，预处理水池1连通有循环回路12，还连接玻璃流道光伏光热组件3。请参见图2，其中玻璃流道光伏光热组件3包括CPC聚光器 301、PV电池板302和玻璃流道303；所述PV电池板302的上面设置所述CPC 聚光器301，所述PV电池板302的下面设置所述玻璃流道303；所述玻璃流道 303的一端与所述预处理水池1连通，另一端与所述热水箱5连通；在所述CPC 聚光器301与所述PV电池板302之间、以及所述PV电池板302与所述玻璃流道303之间均设置有EVA层304。
继续参见图1，其中PV电池板302转化的电能一部分通过逆变器并网给用户直接使用，在中国可以采用220V电压并入用户供电网；在玻璃流道光伏光热组件3运行过程中，
请参见图1、图2，可以采用将玻璃流道光伏光热组件3安装到试验台上，采用现有技术双轴追踪太阳辐照，阳光经CPC聚光器301汇集后照射到PV电池板302表面，PV电池板302接收太阳光将其中一部分能量转化为电能，在玻璃流道303中，PV电池板302和冷却的海水之间的热阻较低，冷却的海水可以从PV电池板302中带走更多的热量，海水由此而温度升高。
参见图1和图3，需要说明的是，图3中的原料水就是经过加热后的海水，饱和水是浓盐水，饱和蒸汽是水蒸汽。经过初步加热后的海水可以直接进入到热水箱5内，热水箱5与太阳集热器4之间的连接关系还可以是热水箱5设置在太阳集热器4的顶部，同时连通经过玻璃流道光伏光热组件3加热后的海水，双重吸热，经过吸热后的海水可以采用在太阳集热器4与扩容蒸发器6之间增设盐水泵2，将达到温度的海水泵2入到扩容蒸发器6内，扩容蒸发器6和凝汽器8由于连接有真空泵9，在扩容蒸发器6内保持有真空度，在扩容蒸发器6 内高温海水因压力的陡然降低而部分汽化，汽化产生的蒸汽经上方的管道在经过除雾器(图中未示出)后进入凝汽器8冷凝，余下的浓盐水则在扩容蒸发器 6下部由蠕动泵13抽走至浓海水罐7。
参见图1和图4，运行时，真空泵9维持着扩容蒸发器6以及凝汽器8的真空度，保证扩容蒸发器6内的蒸汽可顺利到达凝汽器8，循环回路12的一端连接凝汽器的顶端管口121，另一端连接凝汽器顶端的管口122，循环回路12 中的冷却海水不断地在凝汽器8的冷凝管中流过给壳体内的蒸汽冷却使其冷凝，蒸汽充分冷凝后即可产出淡水进入淡水罐10中储存。参见图4，在凝汽器 8中还设置有折流板801，使得换热更充分、冷凝效果更好。在所述真空泵9 与所述凝汽器8之间的管路段还连接有干燥器11。需要说明的是，在凝汽器8 与淡水罐10之间还连通有一个淡水暂存箱15；其中凝汽器8的底部通过管路连接在淡水暂存箱15的顶部，真空泵9和干燥器11也通过管路连通在淡水暂存箱15的顶部。
本实用新型提高太阳能的综合利用率，所得淡水在20ppm以下，能达到生活饮用水国家标准，大大降低了孤岛以及边远地区居民用水成本；同时，玻璃流道光伏光热组件提高了光热吸收总量，且热阻更低，即时带走电池板的热量进行降温，这可使热效率和电效率达到67.8％和14.8％，大大降低产热产电成本。
本实用新型的玻璃流道光伏光热组件部分吸收太阳能产生电能和热能，其中太阳能产生的电能代替常规电能(市电)以驱动运行过程的各耗电负载并产生热能，为扩容蒸发提供热海水进行一级淡化，利用了低品位热，且在最小的外界能量(低温工况)下操作，装置所需场地和资金最小，并得到高品质淡水，光伏部分余下的电能居民还可自用，真正实现能量的梯级利用与多级利用。该小型集成化装置可分布式运行，适合用水量分散的地区，有效节省人力物力，同时达到了节能减排的效果。
以上所述，仅为本实用新型的具体实施方式，但本实用新型的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。因此，本实用新型的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。
Claims (10)
1.一种海水淡化系统，其特征在于，包括：
预处理水池，用于盛放待处理的海水；
光伏光热单元，利用太阳辐射转化为电能和热能以及对海水进行加热；
扩容蒸发浓缩单元，用于将经过所述光伏光热单元加热后的海水分离成盐水和水蒸汽；
真空冷凝单元，将所述扩容蒸发浓缩单元产生的水蒸汽冷凝为淡水后储存；
所述预处理水池与所述光伏光热单元之间或者所述预处理水池的上游管路，设置有水泵，用于提供水压力。
2.根据权利要求1所述的海水淡化系统，其特征在于，所述光伏光热单元包括玻璃流道光伏光热组件和太阳集热器，所述预处理水池通过所述玻璃流道光伏光热组件与所述太阳集热器连接。
3.根据权利要求2所述的海水淡化系统，其特征在于，在所述玻璃流道光伏光热组件与所述太阳集热器之间还连接有热水箱。
4.根据权利要求3所述的海水淡化系统，其特征在于，所述扩容蒸发浓缩单元包括扩容蒸发器和浓海水罐，所述扩容蒸发器的底部通过管路与所述浓海水罐连通，所述扩容蒸发器还分别通过管路连通太阳集热器和真空冷凝单元。
5.根据权利要求4所述的海水淡化系统，其特征在于，所述真空冷凝单元包括凝汽器、真空泵和淡水罐；所述凝汽器与所述扩容蒸发器连通，所述凝汽器的底部通过管路分别连通所述淡水罐和所述真空泵。
6.根据权利要求5所述的海水淡化系统，其特征在于，在所述真空泵与所述凝汽器之间的管路段还连接有干燥器。
7.根据权利要求6所述的海水淡化系统，其特征在于，在所述预处理水池与所述玻璃流道光伏光热组件之间还连通有循环回路，所述循环回路的一部分至于所述凝汽器内，用于吸收热量。
8.根据权利要求7所述的海水淡化系统，其特征在于，所述玻璃流道光伏光热组件包括CPC聚光器、PV电池板和玻璃流道；所述PV电池板的上面设置所述CPC聚光器，所述PV电池板的下面设置所述玻璃流道；所述玻璃流道的一端与所述预处理水池连通，另一端与所述热水箱连通。
9.根据权利要求8所述的海水淡化系统，其特征在于，在所述CPC聚光器与所述PV电池板之间、以及所述PV电池板与所述玻璃流道之间均设置有EVA层。
10.根据权利要求9所述的海水淡化系统，其特征在于，还包括淡水暂存箱，所述凝汽器的底部通过管路连接在所述淡水暂存箱的顶部，所述真空泵和所述干燥器也通过管路连通在所述淡水暂存箱的顶部。
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