CN101993125B

CN101993125B - 一种太阳能真空海水淡化器

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Publication number: CN101993125B
Application number: CN2010105492381A
Authority: CN
Inventors: 杨辉雄
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2010-11-18
Filing date: 2010-11-18
Publication date: 2012-06-27
Anticipated expiration: 2030-11-18
Also published as: CN101993125A; WO2012065503A1

Abstract

本发明一种太阳能真空海水淡化器，包括：基体，海水导入单元，真空抽取设备，太阳能热水循环机构，冷却设备，淡水收集单元，盐份回收单元；其结构简单，其主要是利用抽取真空来导入海水，再借太阳能热水的温度来蒸馏海水，使其海水中的水、盐份分离，达到海水淡化的效果，其中是设有一基体，于基体内分隔有加热层、蒸发层及冷却层，而以太阳能热水循环设置于加热层，且利用穿设加热层而位于蒸发层的热导管，将热温传递加热海水，使其海水沸腾的蒸气接触冷却层的超冷导管，而蒸馏形成淡水而收集分段排出，而加热层的底部则设有排出盐份的排盐管；运用天然的太阳能资源来进行真空状的海水淡化，达到善用资源的目的，提高了淡水转化的效率。

Description

一种太阳能真空海水淡化器

技术领域

本发明涉及海水淡化技术领域，特别是指一种太阳能加热结构、可节约大量成本的海水淡化装置。

背景技术

地球上97.2％的水是不能饮用的海水，淡水仅占2.8％，其中70％又以南、北极的冰雪形态存在，实际供应人类生命活动的水只有不到总量的0.8％。“水是21世纪的石油”。***预测，21世纪淡水将成为世界最紧张的自然资源。目前，海水淡化技术有天然冷冻法、人工冷冻法、太阳能海水淡化法、核能淡化法以及多级闪蒸(MSF)和反渗透(RO)技术。其中应用最广泛的最多的是多级闪蒸(MSF)和反渗透(RO)技术。多级闪蒸(MSF)的生产能力占全世界海水淡化总产量的56％，世界上 4000t/d海水淡化装置中，MSF占77.3％，最大的单机造水能力达5.46× 104m ³ /d。然而能耗高是MSF工艺的最大问题，从而形成了MSF海水淡化工艺走向市场的瓶颈。反渗透(RO)的生产能力占全世界淡化水市场的88％，RO的单机造水能力一般不大于1×104m ³ /d。RO工艺存在问题是膜的寿命和抗污染问题，目前我国海水反渗透膜、高压泵、能量回收装置等关键设备的研制尚未取得突破性进展。用人工冷冻的方法从海水中提取淡水，最主要的问题还是成本太高。

目前普遍采用的海水淡化装置，其装置是利用船上引擎排气管及发电机引擎排气管，配合一冷凝设备所构成，其中该冷凝设备上设有一循环水入水口，一循环水出水口及一蒸馏进水口，而内部设有冷凝管；该主引擎排气管与发电机引擎排气管的***以一金属板包围形成一蒸发设备，而且金属板内部以一隔板分隔该主引擎排气管及该发电机引擎排气管，使该主引擎排气管所在为一密封状态的蒸汽室，而该发电机引擎排气管所对应的为一恒温室；另外，蒸汽室上端面开设有进水管及蒸汽管，其中进水管一端延伸进蒸汽室内且对应该主引擎排气管，另一端连接冷凝设备的蒸馏进水口，而该蒸汽管则与冷凝设备的冷凝管一端相连。

该种结构海水淡化装置的蒸汽室以主引擎排气管热量将水进行蒸发，其所产生的蒸汽量不高且具有蒸发效率不高的缺点。此外，该海水淡化装置将进水管一端延伸进蒸汽室内且对应该主引擎排气管，另一端连接冷凝设备的蒸馏进水口，其大部分蒸汽不会从蒸汽室进入该蒸汽管而产生凝结流回蒸汽室内，因此，其具有无法确实收集蒸馏水的缺点。再者，该装置进行海水淡化的过程均在常压下进行。由于常压下水的沸点为１００℃而海水的沸点与其近似但略高。在该高温下进行蒸馏时，不仅升温的耗能增加，于冷凝过程中亦须提供更大的热交换能力而使冷凝装置的耗能亦会随的增加。于是，单位造水量的成本随的提高。

中国发明专利公开号CN200910022145.0，公开日：2009年09月23日，发明名称：一种太阳能海水淡化装置；公开了一种太阳能海水淡化装置，包括一个海水加热器、一个冷凝换热器，其特征在于，所述的海水加热器由集水池和覆盖在其上的冠形太阳能集热器构成，冷凝换热器通过海水入口管引入海水，并通过一与集水池联通的供水管将海水引致集水池中；冠形太阳能集热器由多块透光玻璃组成；每块透光玻璃皆为双凸镜，投射在每块透光玻璃表面上的太阳光分别聚焦在集水池内的海水液面上，冠形太阳能集热器顶部通过联通管与冷凝换热器相连，将集水池蒸发的水蒸气导流到冷凝换热器中经冷凝成为淡水从淡水管输出。所述的集水池为圆形集水池，其上沿外翻，并带有“凹”型槽，冠形太阳能集热器反扣在该“凹”型槽内，部分水蒸气遇到太阳能集热器内表面冷凝为液态水，集热器内表面滑落到“凹”型槽内，作为水封的用。所述每块透光玻璃皆为六边形，其内切圆为双凸镜面，各六边形透光玻璃相互连接后组成蜂窝状冠形太阳能集热器。所述的冷凝换热器包括多排蛇形盘管，蛇形盘管上设有与盘管走向垂直的套片式翅片，蛇形盘管入口设有下集管联通海水入口管；出口设有上集管联通供水管。

采用该种结构的太阳能海水淡化装置可以在一定程度上解决现有技术中海水淡化过程中的高成本问题，但是该种结构的太阳能海水淡化装置其结构较为复杂，且淡水转化效率不高。

发明内容

[0007] 为克服上述缺陷，本发明的目的即在于提供一种结构简单、淡水转化效率高的太阳能真空海水淡化器。

本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：

本发明一种太阳能真空海水淡化器，其主要是利用抽取真空来导入海水，再利用太阳能热水的温度来蒸馏海水，使其海水中的水、盐份分离，达到海水淡化，主要包括：一基体，一海水导入单元，一真空抽取设备，一太阳能热水循环机构，　一冷却设备，一淡水收集单元，　一盐份回收单元；

其中，所述基体包括：加热层、蒸发层及冷却层，该加热层中设有一热容室，而该热容室内对应设有穿出的复数支热导管，且在该热导管上设有一环隔板，而在该加热层上方对应设置蒸发层，且该蒸发层上方设置冷却层，在冷却层底部设置有一冷却板；　　

所述海水导入单元，是对应设置在基体的蒸发层中，主要包括海水导入管，该海水导入管管壁上具有诸多导入海水的透孔，以可将海水导入基体的蒸发层中，而在海水导入管上设有一入水量的控制阀；　　所述真空抽取设备，是对应连接在基体的蒸发层上，其设有一压力表对应感测蒸发层内部的真空状态的压力；　　所述太阳能热水循环机构，为对应设置连结在基体的加热层，其主要包括一保温储水桶，该保温储水桶设置有出、入循环管来对应一太阳能板设备，以将由太阳能板设备所产生的热水循环导入保温储水桶内，而该保温储水桶连结一动力泵浦，以可将桶内热水导入基体的加热层的热容室内，经由热导管传递热能至蒸发层，以将蒸发层中的海水加热蒸发，由热容室设有一导出管连结至保温储水桶以循环热水；　　所述冷却设备，是对应设置在基体冷却层的冷却板上，在冷却板上设有诸多散热鳍片，且在散热鳍片上组设有数超冷导管，以将低温传至冷却板，而让蒸气在冷却板凝结成水滴；　　所述淡水收集单元，是对应设置在基体蒸发层内，且对应在冷却层的冷却板下方，其是设有一承接淡化水滴的盛槽，该盛槽具有斜度，以让水往低处流入管路，在管路上设置有第一段、第二段磁阀开关，且二磁阀开关间设有一容槽，以承接第一段磁阀开关所导出的淡化水；　

所述盐份回收单元，其是在蒸发层的漏斗状的环隔板底端盐份沉淀处导接一回收管路，在回收管路上设有防止外部空气渗入第一、第二隔膜阀。

进一步的，所述加热层上所设的环隔板为漏斗状。

进一步的，所述海水导入管上设有一入水量的控制阀。

进一步的，所述动力泵浦为一自动抽水泵。

进一步的，所述冷却层中的冷却板为Ｖ形。

进一步的，所述太阳能真空海水淡化器还包括：用于控制动力泵浦启闭、控制阀海水导入水量多少、真空抽取设备启闭、磁阀开关及隔膜阀的启闭的控制单元，该控制单元同时供应电力。

进一步的，所述控制单元采用太阳能电源供应方式。

进一步的，所述控制单元采用市电电源供应方式。

采用该种结构的太阳能真空海水淡化器，其机构简单，其主要是利用抽取真空来导入海水，再借太阳能热水的温度来蒸馏海水，使其海水中的水、盐份分离，达到海水淡化的效果，其中是设有一基体，于基体内分隔有加热层、蒸发层及冷却层，而以太阳能热水循环设置于加热层，且利用穿设加热层而位于蒸发层的热导管，将热温传递加热海水，使其海水沸腾的蒸气接触冷却层的超冷导管，而蒸馏形成淡水而收集分段排出，而加热层的底部则设有排出盐份的排盐管；运用天然的太阳能资源来进行真空状的海水淡化，达到善用资源的目的，提高了淡水转化的效率。

附图说明

为了易于说明，本发明由下述的较佳实施例及附图作以详细描述。

图1为本发明一种太阳能真空海水淡化器一种实施方式的整体结构示意图；

图2为本发明一种太阳能真空海水淡化器一种实施方式的工作过程示意图；

图3为本发明一种太阳能真空海水淡化器一种实施方式的冷却设备局部结构示意图；

图4为本发明一种太阳能真空海水淡化器一种实施方式的淡水收集单元局部结构示意图；

图5为本发明一种太阳能真空海水淡化器一种实施方式的控制结构方框图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

请参阅图1至图5本发明一种太阳能真空海水淡化器，其主要是利用抽取真空来导入海水，再利用太阳能热水的温度来蒸馏海水，使其海水中的水、盐份分离，达到海水淡化，主要包括：一基体１，　一海水导入单元２，　一真空抽取设备３，一太阳能热水循环机构４，　一冷却设备５，一淡水收集单元６，　一盐份回收单元７；

其中，所述基体１包括：加热层１１、蒸发层１２及冷却层１３，该加热层１１中设有一热容室１１１，而该热容室１１１内对应设有穿出的复数支热导管１１２，且在该热导管１１２上设有一环隔板１１３，而在该加热层１１上方对应设置蒸发层１２，且该蒸发层１２上方设置冷却层１３，在冷却层１３底部设置有一冷却板１３１；　　

所述海水导入单元２，是对应设置在基体１的蒸发层１２中，主要包括海水导入管２１，该海水导入管２１管壁上具有诸多导入海水的透孔２１１，以可将海水导入基体１的蒸发层１２中，而在海水导入管２１上设有一入水量的控制阀２２；　　所述真空抽取设备３，是对应连接在基体１的蒸发层１２上，其设有一压力表３１对应感测蒸发层１２内部的真空状态的压力；　　所述太阳能热水循环机构４，为对应设置连结在基体１的加热层１１，其主要包括一保温储水桶４１，该保温储水桶４１设置有出、入循环管４２、４３来对应一太阳能板设备４４，以将由太阳能板设备４４所产生的热水循环导入保温储水桶４１内，而该保温储水桶４１连结一动力泵浦４５，以可将桶内热水导入基体１的加热层１１的热容室１１１内，经由热导管１１２传递热能至蒸发层１２，以将蒸发层１２中的海水加热蒸发，由热容室１１１设有一导出管４６连结至保温储水桶４１以循环热水；　　所述冷却设备５，是对应设置在基体１冷却层１３的冷却板１３１上，在冷却板１３１上设有诸多散热鳍片５１，且在散热鳍片５１上组设有数超冷导管５２，以将低温传至冷却板１３１，而让蒸气在冷却板１３１凝结成水滴；　　所述淡水收集单元６，是对应设置在基体１蒸发层１２内，且对应在冷却层１３的冷却板１３１下方，其是设有一承接淡化水滴的盛槽６１，该盛槽６１具有斜度，以让水往低处流入管路６２，在管路６２上设置有第一段、第二段磁阀开关６３、６５，且二磁阀开关间设有一容槽６４，以承接第一段磁阀开关６３所导出的淡化水；　

所述盐份回收单元７，其是在蒸发层１２的漏斗状的环隔板１１３底端盐份沉淀处导接一回收管路７１，在回收管路７１上设有防止外部空气渗入第一、第二隔膜阀７２、７３。

所述加热层１１上所设的环隔板１１３为漏斗状。

所述海水导入管２１上设有一入水量的控制阀２２。

所述动力泵浦４５为一自动抽水泵。

所述冷却层１３中的冷却板１３１为Ｖ形。

所述太阳能真空海水淡化器还包括：用于控制动力泵浦４５启闭、控制阀２２海水导入水量多少、真空抽取设备３启闭、磁阀开关及隔膜阀的启闭的控制单元８，该控制单元８同时供应电力。

使用时，首先，该基体１内是利用真空抽取设备３来将基体１的蒸发层１２抽取空气，以形成真空状态，同时利用压力表对应感测蒸发层１２的真空状态的压力，当蒸发层１２呈真空负压的状态时，其海水导入单元２的海水导入管２１会将海水抽入，经由管壁上的透孔２１１，让海水由蒸发层１２注入，而承载在漏斗状的环隔板１１３上方，其导入海水的入水量则由控制阀２２来对应控制；尔后，再将太阳能热水循环机构４中的热水导入基体１加热层１１的热容室１１１，即经由太阳能板设备４４所产生的热水由出循环管４２导入保温储水桶４１内，而保温储水桶４１连结一动力泵浦４５，以可将桶内热水导入基体１的加热层１１的热容室１１１，经由热导管１１２将热水的热能传递至蒸发层１２，以将环隔板１１３上方的海水加热蒸发，续由热容室１１１的导出管４６将退温的热水导回保温储水桶４１，再藉入循环管４３将水导回太阳能板设备４４加热，以保持热水循环；然后，加热层１１内的热导管４６利用太阳能热水循环机构４中的热水将海水加热，使其蒸发而留下盐分，而蒸气上升至冷却层１３时，利用冷却设备５中的超冷导管５２将低温传达到Ｖ形冷却板１３１，让蒸气在Ｖ形冷却板１３１凝结成水滴，而蒸气的温度也可利用散热鳍片５１来导出，且同时经由超冷导管５２冷却；然后，在Ｖ形冷却板１３１所凝结的淡化水滴，经由淡水收集单元６的盛槽６１来承接，且以盛槽６１高低设计，让水往低处流入管路６２，而此时是打开第一段磁阀开关６３，而关闭第二段磁阀开关６５，水则流入容槽６４内，当容槽６４蓄水量满了，再打开第二段磁阀开关６５，而关闭第一段磁阀开关６３，来防止外部空气渗入基体１内部，以确保蒸发层１２的真空状态；另外，在加热层１１的环隔板１１３底端所沉淀的盐份，是利用盐份回收单元７的回收管路７１来导出，且利用二段式阀门设计，即打开第一隔膜阀７２时，关闭第二隔膜阀７３，以让具有盐粒的稠状物导入回收管路７１，尔后，再打开第二隔膜阀７３，关闭第一隔膜阀７２，让盐粒的稠状物排出，以防止外部空气渗入基体１部，以确保蒸发层１２的真空状态。

再者，请一并参阅图5所示，本发明中所有的设备的运作，如控制动力泵浦４５的启闭、海水导入水量的控制阀２２、真空抽取设备３的启闭、磁阀开关及隔膜阀的启闭运作，均利用控制单元８来控制及供电，而其供电方式可采用太阳能电源供应，或一般市电供应。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则的内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围的内。

Claims

1.一种太阳能真空海水淡化器，主要包括：基体（１），　海水导入单元（２），　真空抽取设备（３），太阳能热水循环机构（４），　冷却设备（５），淡水收集单元（６），　盐份回收单元（７）；

其特征在于，所述基体（１）包括：加热层（１１）、蒸发层（１２）及冷却层（１３），该加热层（１１）中设有热容室（１１１），而该热容室（１１１）内对应设有穿出的复数支热导管（１１２），且在该热导管（１１２）上设有环隔板（１１３），而在该加热层（１１）上方对应设置蒸发层（１２），且该蒸发层（１２）上方设置冷却层（１３），在冷却层（１３）底部是设置冷却板（１３１）；　　

所述海水导入单元（２），是对应设置在基体（１）的蒸发层（１２）中，主要包括海水导入管（２１），该海水导入管（２１）管壁上具有诸多导入海水的透孔（２１１），以可将海水导入基体（１）的蒸发层（１２）中，而在海水导入管（２１）上设有一入水量的控制阀（２２）；

　　所述真空抽取设备（３），是对应连接在基体（１）的蒸发层（１２）上，其设有压力表（３１）对应感测蒸发层（１２）内部的真空状态的压力；

　　所述太阳能热水循环机构（４），为对应设置连结在基体（１）的加热层（１１），其主要包括保温储水桶（４１），该保温储水桶（４１）设置有出、入循环管（４２）、（４３）来对应太阳能板设备（４４），以将由太阳能板设备（４４）所产生的热水循环导入保温储水桶（４１）内，而该保温储水桶（４１）连结动力泵浦（４５），以可将桶内热水导入基体（１）的加热层（１１）的热容室（１１１）内，经由热导管（１１２）传递热能至蒸发层（１２），以将蒸发层（１２）中的海水加热蒸发，由热容室（１１１）设有导出管（４６）连结至保温储水桶（４１）以循环热水；

　　所述冷却设备（５），是对应设置在基体（１）冷却层（１３）的冷却板（１３１）上，在冷却板（１３１）上设有诸多散热鳍片（５１），且在散热鳍片（５１）上组设有超冷导管（５２），以将低温传至冷却板（１３１），而让蒸气在冷却板（１３１）凝结成水滴；

　　所述淡水收集单元（６），是对应设置在基体（１）蒸发层（１２）内，且对应在冷却层（１３）的冷却板（１３１）下方，其是设有承接淡化水滴的盛槽（６１），该盛槽（６１）具有斜度，以让水往低处流入管路（６２），在管路（６２）上设置有第一段、第二段磁阀开关（６３）、（６５），且二磁阀开关间设有容槽（６４），以承接第一段磁阀开关（６３）所导出的淡化水；　

　所述盐份回收单元（７），其是在蒸发层（１２）的漏斗状的环隔板（１１３）底端盐份沉淀处导接一回收管路（７１），在回收管路（７１）上设有防止外部空气渗入第一、第二隔膜阀（７２）、（７３）。

2．如权利要求1所述的太阳能真空海水淡化器，其特征在于：所述加热层（１１）上所设的环隔板（１１３）为漏斗状。

3．如权利要求2所述的太阳能真空海水淡化器，其特征在于：所述动力泵浦（４５）为一自动抽水泵。

4．如权利要求3所述的太阳能真空海水淡化器，其特征在于：所述冷却层（１３）中的冷却板（１３１）为Ｖ形。

5．如权利要求4所述的太阳能真空海水淡化器，其特征在于：所述太阳能真空海水淡化器还包括：用于控制动力泵浦（４５）启闭、控制阀（２２）海水导入水量多少、真空抽取设备（３）启闭、磁阀开关及隔膜阀的启闭的控制单元（８），该控制单元（８）同时供应电力。

6．如权利要求5所述的太阳能真空海水淡化器，其特征在于：所述控制单元（８）采用太阳能电源供应方式。

7．如权利要求5所述的太阳能真空海水淡化器，其特征在于：所述控制单元（８）采用市电电源供应方式。