CN107087452A - 一种利用太阳能进行盐碱地改良的装置 - Google Patents

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陈五奎
刘强
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Abstract

本发明公开了一种既能够改良盐碱地又可有效促进发展的利用太阳能进行盐碱地改良的装置。该利用太阳能进行盐碱地改良的装置，包括集水池和多条引水渠，所述引水渠的一端与集水池连通，引水渠的另一端沿盐碱地的斜坡底部延伸，所述引水渠的底部高于集水池的底部，还包括平板式太阳能集热板阵列、低温蒸馏设备、浓盐水池、冷却设备、淡水池、光伏发电组件，该利用太阳能进行盐碱地改良的装置可以形成一个完整的闭环生态循环改良***，不但实现了盐碱地的改良，同时还为人们提供了生活所需的淡水以及食盐，同时，光伏发电组件也可以为人们提供生活用电，不受地域限制，改善生态环境的同时可有效促进发展。适合在光伏技术领域推广应用。

Description

一种利用太阳能进行盐碱地改良的装置
技术领域
本发明涉及光伏技术领域，具体涉及一种利用太阳能进行盐碱地改良的装置。
背景技术
盐碱地是盐土、碱土以及各种盐化土壤、碱化土壤的总称。为明确起见，根据大量的研究成果，本文将含盐量超过0.3％的土地定义为盐碱地。盐碱地的土壤由于盐碱环境盐分含量高，有机质含量少，所以肥力低，对作物有害的阴、阳离子多，土壤板结，耕性差，作物不易促苗。从外观上来看，盐碱土与普通土是一样的，只是春秋时节，盐碱土上层会泛起一层白，即盐斑。白花花的盐碱地上寸草不生，所以盐碱地又被称之为“地球之癣”。盐碱地不仅难看，而且难于改良和利用，因此成为世界性的环境难题。
盐碱地在世界范围内广泛存在，也是我国重要土地资源的一部分，特别是干旱、半干旱地区，问题更为严重，中国的盐碱地面广量大，西北，华北，东北西部和滨海地区都有分布，类型多样，改造治理和合理开发利用这些资源，是中国农业可持续发展的重要途径之一，也对改善生态环境，推动区域经济、社会和生态可持续发展具有特别重要意义，然而这些地区往往是太阳能资源富集之地，大多分布于Ⅰ类资源区，如新疆、甘肃、青海、内蒙古、宁夏等地区，太阳能作为一种可永续利用的清洁能源，有着巨大的开发应用潜力，且在短期内不具有可替代性。
盐碱地的治理一直作为世界性的难题，长期困扰着国家、地区的发展，盐碱地的危害造成大量低产田和农民贫困，使面积土壤资源难以利用，农业综合生产能力下降，严重影响生产发展和农民生活水平的提高；随着社会和经济的飞速发展，能源的需要日益增加，化石能源的日趋枯竭和给生态环境造成的污染，严重威胁着社会和经济的可持续发展，近年来，太阳能作为一种取之不尽，用之不竭的绿色可再生能源，已经在世界范围内得到了广泛的关注，并迅速发展，是人类赖以生存和发展的最基础的能源形式。目前国内外针对盐碱地治理的方式方法主要集中在化学法、物理法或是种植植物等手段，而真正改良效果显著且经济价值高的综合体是缺失的。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种既能够改良盐碱地又可有效促进发展的利用太阳能进行盐碱地改良的装置。
本发明解决上述技术问题所采用的技术方案是：该利用太阳能进行盐碱地改良的装置，包括集水池和多条引水渠，所述引水渠的一端与集水池连通，引水渠的另一端沿盐碱地的斜坡底部延伸，所述引水渠的底部高于集水池的底部，还包括平板式太阳能集热板阵列、低温蒸馏设备、浓盐水池、冷却设备、淡水池、光伏发电组件，所述集水池与平板式太阳能集热板阵列之间设置有第一引水管，所述第一引水管上设置有第一水泵，所述第一引水管的一端伸入集水池内且伸入集水池的水平面下方，所述第一引水管的另一端与平板式太阳能集热板阵列的输入口连通，所述平板式太阳能集热板阵列的输出口与低温蒸馏设备的液体输入口通过第二引水管连通，所述低温蒸馏设备的液体输出口与浓盐水池的入口通过第三引水管连通，所述低温蒸馏设备的蒸汽出口与冷却设备的入口通过蒸汽管连通，所述冷却设备的出口与淡水池的入口通过第四引水管连通，所述淡水池上连接有供水管，所述供水管上设置有第二水泵，所述光伏发电组件分别与第一水泵、低温蒸馏设备、冷却设备、第二水泵供电连接。
进一步的是，所述光伏发电组件包括太阳能电池板阵列、直流接线箱、光伏并网逆变器、交流配电箱、控制器，所述太阳能电池板阵列、直流接线箱、光伏并网逆变器、交流配电箱依次相连，所述直流接线箱、光伏并网逆变器、交流配电箱分别与控制器相连。
进一步的是，所述平板式太阳能集热板阵列由多个集热器串联而成，每个集热器包括背板与边框组成的外壳，所述外壳内从下到上依次设置有保温层、钢管层、吸热层、透明盖板，所述钢管层包括进水钢管与出水钢管，所述进水钢管与出水钢管平行设置，所述进水钢管与出水钢管之间设置有多个互相平行的连接钢管，每个连接钢管的两端分别与进水钢管、出水钢管连通，所述进水钢管的一端为进水口，另一端与最外侧的连接钢管连通，所述出水钢管的一端为出水口，另一端与最外侧的连接钢管连通。
进一步的是，所述保温层采用岩棉材料制作而成。
进一步的是，所述吸热层为选择性蓝色吸收膜。
进一步的是，所述透明盖板采用钢化玻璃制作而成。
进一步的是，所述透明盖板的上方设置有遮挡装置,所述遮挡装置包括遮挡布、第一转轴、第二转轴、第一卷筒、第二卷筒、第一拉绳、第二拉绳、第一驱动电机、第二驱动电机、两个第一支撑立柱、两个第二支撑立柱；两个第一支撑立柱分别固定在边框的左侧上表面，两个第一支撑立柱互相平行且与透明盖板互相垂直，第一转轴的两端分别通过轴承固定在两个第一支撑立柱的上端，所述第一卷筒套设在第一转轴上，所述第一驱动电机固定在边框的左侧，且第一转轴的一端与第一驱动电机的输出轴通过传动机构连接，所述第一驱动电机上连接有用于控制第一驱动电机开闭的第一单片机，所述边框左侧设置有光敏传感器，所述光敏传感器与第一单片机电连接；两个第二支撑立柱分别固定在边框的右侧上表面，第二转轴的两端分别通过轴承固定在两个第二支撑立柱的上端，所述第二卷筒套设在第一转轴上，所述第二驱动电机固定在边框的右侧，且第二转轴的一端与第二驱动电机的输出轴通过传动机构连接，所述第二驱动电机上连接有用于控制第二驱动电机开闭的第二单片机，所述边框右侧设置有湿度传感器，所述湿度传感器与第二单片机电连接；所述遮挡布的一端缠绕在第一卷筒上，第一拉绳的一端、第二拉绳的一端固定在遮挡布的另一端，第一拉绳的另一端、第二拉绳的另一端缠绕在第二卷筒上。
本发明的有益效果：该利用太阳能进行盐碱地改良的装置的基本原理如下：盐碱地表层的水由土壤表层渗透，逐级吸收盐分，变为盐水，然后利用引水渠收集盐水进而引流进入集水池中，接着通过第一水泵将集水池的盐水沿第一引水管抽入平板式太阳能集热板阵列，由平板式太阳能集热板阵列的集热器加热盐水，被加热的盐水通过第二引水管流入低温蒸馏设备中进行低温蒸馏处理，被加热的盐水在低温蒸馏处理过程中部分水分蒸发变成水蒸气，水蒸气从蒸汽出口排出沿蒸汽管进入冷却设备中，在冷却设备中水蒸气被冷却成蒸馏水，进而通过第四引水管流入淡水池中，淡水池中的淡水通过第二水泵将其抽入供水管中为人们提供生活用水，人们使用淡水产生的生活污水或其他类淡水流入盐碱地中进入表层土继续渗透吸收盐分，完成多次循环，低温蒸馏设备中产生的浓盐水沿第三引水管进入浓盐水池，结晶饱和为粗盐，同时光伏发电组件分别与第一水泵、低温蒸馏设备、冷却设备、第二水泵供电连接，在工作过程中由光伏发电组件提供装置运行所耗电能，形成一个完整的闭环生态循环改良***，不但实现了盐碱地的改良，同时还为人们提供了生活所需的淡水以及食盐，同时，光伏发电组件也可以为人们提供生活用电，不受地域限制，改善生态环境的同时可有效促进发展。
附图说明
图1是本发明所述利用太阳能进行盐碱地改良的装置结构示意图；
图2是本发明所述光伏发电组件的结构框图；
图3是本发明所述集热器的三维结构示意图；
图4是本发明所述钢管层的结构示意图；
图5是本发明所述集热器的截面示意图；
图6是本发明所述遮挡布的结构示意图；
图中标记说明：集水池1、平板式太阳能集热板阵列2、集热器21、背板211、边框212、保温层213、钢管层214、进水钢管21401、出水钢管21402、连接钢管21403、进水口21404、出水口21405、吸热层215、透明盖板216、遮挡装置217、遮挡布21701、第一转轴21702、第二转轴21703、第一卷筒21704、第二卷筒21705、第一拉绳21706、第二拉绳21707、第一驱动电机21708、第二驱动电机21709、第一支撑立柱21710、第二支撑立柱21711、第一单片机21712、第二单片机21713、光敏传感器21714、湿度传感器21715、引水渠3、低温蒸馏设备4、浓盐水池5、冷却设备6、淡水池7、光伏发电组件8、太阳能电池板阵列801、直流接线箱802、光伏并网逆变器803、交流配电箱804、控制器805、第一引水管9、第一水泵10、第二引水管11、第三引水管12、蒸汽管13、第四引水管14、供水管15、第二水泵16。
具体实施方式
下面结合附图，详细描述本发明的技术方案。
如图1至6所示，该利用太阳能进行盐碱地改良的装置，包括集水池1和多条引水渠3，所述引水渠3的一端与集水池1连通，引水渠3的另一端沿盐碱地的斜坡底部延伸，所述引水渠3的底部高于集水池1的底部，还包括平板式太阳能集热板阵列2、低温蒸馏设备4、浓盐水池5、冷却设备6、淡水池7、光伏发电组件8，所述集水池1与平板式太阳能集热板阵列2之间设置有第一引水管9，所述第一引水管9上设置有第一水泵10，所述第一引水管9的一端伸入集水池1内且伸入集水池1的水平面下方，所述第一引水管9的另一端与平板式太阳能集热板阵列2的输入口连通，所述平板式太阳能集热板阵列2的输出口与低温蒸馏设备4的液体输入口通过第二引水管11连通，所述低温蒸馏设备4的液体输出口与浓盐水池5的入口通过第三引水管12连通，所述低温蒸馏设备4的蒸汽出口与冷却设备6的入口通过蒸汽管13连通，所述冷却设备6的出口与淡水池7的入口通过第四引水管14连通，所述淡水池7上连接有供水管15，所述供水管15上设置有第二水泵16，所述光伏发电组件8分别与第一水泵10、低温蒸馏设备4、冷却设备6、第二水泵16供电连接。该利用太阳能进行盐碱地改良的装置的基本原理如下：盐碱地表层的水由土壤表层渗透，逐级吸收盐分，变为盐水，然后利用引水渠3收集盐水进而引流进入集水池1中，接着通过第一水泵10将集水池1的盐水沿第一引水管9抽入平板式太阳能集热板阵列2，由平板式太阳能集热板阵列2的集热器21加热盐水，被加热的盐水通过第二引水管11流入低温蒸馏设备4中进行低温蒸馏处理，被加热的盐水在低温蒸馏处理过程中部分水分蒸发变成水蒸气，水蒸气从蒸汽出口排出沿蒸汽管13进入冷却设备6中，在冷却设备6中水蒸气被冷却成蒸馏水，进而通过第四引水管14流入淡水池7中，淡水池7中的淡水通过第二水泵16将其抽入供水管15中为人们提供生活用水，人们使用淡水产生的生活污水或其他类淡水流入盐碱地中进入表层土继续渗透吸收盐分，完成多次循环，低温蒸馏设备4中产生的浓盐水沿第三引水管12进入浓盐水池5，结晶饱和为粗盐，同时光伏发电组件8分别与第一水泵10、低温蒸馏设备4、冷却设备6、第二水泵16供电连接，在工作过程中由光伏发电组件8提供装置运行所耗电能，形成一个完整的闭环生态循环改良***，不但实现了盐碱地的改良，同时还为人们提供了生活所需的淡水以及食盐，同时，光伏发电组件8也可以为人们提供生活用电，不受地域限制，改善生态环境的同时可有效促进发展。
太阳能光发电是利用半导体界面的光生伏特效应而将光能直接转变为电能的一种新型发电技术。其主要通过光伏发电组件8实现，所述光伏发电组件8包括太阳能电池板阵列801、直流接线箱802、光伏并网逆变器803、交流配电箱804、控制器805，所述太阳能电池板阵列801、直流接线箱802、光伏并网逆变器803、交流配电箱804依次相连，所述直流接线箱802、光伏并网逆变器803、交流配电箱804分别与控制器805相连。上述光伏发电组件8具有无噪声、无污染、安全可靠，操作维护简单，可无人值守等一系列优点。
太阳能集热是太阳能热利用***的核心部件，太阳能集热器21吸收太阳辐射的光，产生很大的热能，提供源源不断的动力。太阳能集热器21是一种吸收太阳辐射能量并向工质传递热量的装置，它是一种特殊的热交换器，集热器21中的工质与远距离的太阳进行热交换。本发明所述平板式太阳能集热板阵列2由多个集热器21串联而成，每个集热器21包括背板211与边框212组成的外壳，所述外壳内从下到上依次设置有保温层213、钢管层214、吸热层215、透明盖板216，所述钢管层214包括进水钢管21401与出水钢管21402，所述进水钢管21401与出水钢管21402平行设置，所述进水钢管21401与出水钢管21402之间设置有多个互相平行的连接钢管21403，每个连接钢管21403的两端分别与进水钢管21401、出水钢管21402连通，所述进水钢管21401的一端为进水口21404，另一端与最外侧的连接钢管21403连通，所述出水钢管21402的一端为出水口21405，另一端与最外侧的连接钢管21403连通。
为了提高集热器21的集热效果，进一步避免热能流失，所述保温层213采用岩棉材料制作而成。
同时为了提高太阳光的吸收率，所述吸热层215为选择性蓝色吸收膜。
为了加工方便同时又不影响太阳光的吸收，所述透明盖板216采用钢化玻璃制作而成。
另外，所述透明盖板216的上方设置有遮挡装置217,所述遮挡装置217包括遮挡布21701、第一转轴21702、第二转轴21703、第一卷筒21704、第二卷筒21705、第一拉绳21706、第二拉绳21707、第一驱动电机21708、第二驱动电机21709、两个第一支撑立柱21710、两个第二支撑立柱21711；两个第一支撑立柱21710分别固定在边框212的左侧上表面，两个第一支撑立柱21710互相平行且与透明盖板216互相垂直，第一转轴21702的两端分别通过轴承固定在两个第一支撑立柱21710的上端，所述第一卷筒21704套设在第一转轴21702上，所述第一驱动电机21708固定在边框212的左侧，且第一转轴21702的一端与第一驱动电机21708的输出轴通过传动机构连接，所述第一驱动电机21708上连接有用于控制第一驱动电机21708开闭的第一单片机21712，所述边框212左侧设置有光敏传感器21714，所述光敏传感器21714与第一单片机21712电连接；两个第二支撑立柱21711分别固定在边框212的右侧上表面，第二转轴21703的两端分别通过轴承固定在两个第二支撑立柱21711的上端，所述第二卷筒21705套设在第一转轴21702上，所述第二驱动电机21709固定在边框212的右侧，且第二转轴21703的一端与第二驱动电机21709的输出轴通过传动机构连接，所述第二驱动电机21709上连接有用于控制第二驱动电机21709开闭的第二单片机21713，所述边框212右侧设置有湿度传感器21715，所述湿度传感器21715与第二单片机21713电连接；所述遮挡布21701的一端缠绕在第一卷筒21704上，第一拉绳21706的一端、第二拉绳21707的一端固定在遮挡布21701的另一端，第一拉绳21706的另一端、第二拉绳21707的另一端缠绕在第二卷筒21705上。通过在透明盖板216的上方设置有遮挡装置217，在下雨天，可以利用遮挡装置217将透明盖板216遮住，避免雨水直接滴落在透明盖板216表面，也就避免了在透明盖板216表面形成泥点，不会对透明盖板216的透光性造成影响，可以保证集热器21能够吸收到足够多的太阳光。该遮挡装置217的工作过程如下：在晴朗的天气，启动第一驱动电机21708，第一驱动电机21708转动从而带动第一转轴21702转动，第一转轴21702转动会带动第一卷筒21704转动，第一卷筒21704转动使得遮挡布21701逐渐全部缠绕在第一卷筒21704上，当遮挡布21701不遮挡透明盖板216时，第一驱动电机21708停止工作，此时，透明盖板216完全暴露在阳光下，从而进行正常的集热，在下雨天，驱动第二驱动电机21709，第二驱动电机21709转轴从而带动第二转轴21703转动，第二转轴21703转动会带动第二卷筒21705转动，第二卷筒21705转动先使得第一拉绳21706、第二拉绳21707逐渐缠绕在第二卷筒21705上，由于第一拉绳21706的一端、第二拉绳21707的一端固定在遮挡布21701的另一端，第一拉绳21706、第二拉绳21707移动时会带动遮挡布21701移动，遮挡布21701在移动的过程中逐渐将透明盖板216覆盖住，从而避免雨水滴落在透明盖板216表面。另外，通过在第一驱动电机21708上连接用于控制第一驱动电机21708开闭的第一单片机21712，所述边框212左侧设置有光敏传感器21714，所述光敏传感器21714与第一单片机21712电连接，当天气晴朗时，光敏传感器21714检测到较强的光敏信号时，传递光敏该信号给第一单片机21712，第一单片机21712接收到该信号控制第一驱动电机21708启动，将遮挡布21701拉开，通过在第二驱动电机21709上连接用于控制第二驱动电机21709开闭的第二单片机21713，所述边框212右侧设置有湿度传感器21715，所述湿度传感器21715与第二单片机21713电连接，在下雨天时，湿度传感器21715检测到较大的湿度信号，传递该湿度信号给第二单片机21713，第二单片机21713接收到该信号控制第二驱动电机21709启动，将遮挡布21701覆盖在透明盖板216上，起到挡雨的效果，整个过程可以自动完成，无需人工控制，给人们打来了极大的方便。

Claims (7)

1.一种利用太阳能进行盐碱地改良的装置，其特征在于：包括集水池(1)和多条引水渠(3)，所述引水渠(3)的一端与集水池(1)连通，引水渠(3)的另一端沿盐碱地的斜坡底部延伸，所述引水渠(3)的底部高于集水池(1)的底部，还包括平板式太阳能集热板阵列(2)、低温蒸馏设备(4)、浓盐水池(5)、冷却设备(6)、淡水池(7)、光伏发电组件(8)，所述集水池(1)与平板式太阳能集热板阵列(2)之间设置有第一引水管(9)，所述第一引水管(9)上设置有第一水泵(10)，所述第一引水管(9)的一端伸入集水池(1)内且伸入集水池(1)的水平面下方，所述第一引水管(9)的另一端与平板式太阳能集热板阵列(2)的输入口连通，所述平板式太阳能集热板阵列(2)的输出口与低温蒸馏设备(4)的液体输入口通过第二引水管(11)连通，所述低温蒸馏设备(4)的液体输出口与浓盐水池(5)的入口通过第三引水管(12)连通，所述低温蒸馏设备(4)的蒸汽出口与冷却设备(6)的入口通过蒸汽管(13)连通，所述冷却设备(6)的出口与淡水池(7)的入口通过第四引水管(14)连通，所述淡水池(7)上连接有供水管(15)，所述供水管(15)上设置有第二水泵(16)，所述光伏发电组件(8)分别与第一水泵(10)、低温蒸馏设备(4)、冷却设备(6)、第二水泵(16)供电连接。
2.如权利要求1所述的利用太阳能进行盐碱地改良的装置，其特征在于：所述光伏发电组件(8)包括太阳能电池板阵列(801)、直流接线箱(802)、光伏并网逆变器(803)、交流配电箱(804)、控制器(805)，所述太阳能电池板阵列(801)、直流接线箱(802)、光伏并网逆变器(803)、交流配电箱(804)依次相连，所述直流接线箱(802)、光伏并网逆变器(803)、交流配电箱(804)分别与控制器(805)相连。
3.如权利要求1所述的利用太阳能进行盐碱地改良的装置，其特征在于：所述平板式太阳能集热板阵列(2)由多个集热器(21)串联而成，每个集热器(21)包括背板(211)与边框(212)组成的外壳，所述外壳内从下到上依次设置有保温层(213)、钢管层(214)、吸热层(215)、透明盖板(216)，所述钢管层(214)包括进水钢管(21401)与出水钢管(21402)，所述进水钢管(21401)与出水钢管(21402)平行设置，所述进水钢管(21401)与出水钢管(21402)之间设置有多个互相平行的连接钢管(21403)，每个连接钢管(21403)的两端分别与进水钢管(21401)、出水钢管(21402)连通，所述进水钢管(21401)的一端为进水口(21404)，另一端与最外侧的连接钢管(21403)连通，所述出水钢管(21402)的一端为出水口(21405)，另一端与最外侧的连接钢管(21403)连通。
4.如权利要求3所述的利用太阳能进行盐碱地改良的装置，其特征在于：所述保温层(213)采用岩棉材料制作而成。
5.如权利要求4所述的利用太阳能进行盐碱地改良的装置，其特征在于：所述吸热层(215)为选择性蓝色吸收膜。
6.如权利要求5所述的利用太阳能进行盐碱地改良的装置，其特征在于：所述透明盖板(216)采用钢化玻璃制作而成。
7.如权利要求6所述的利用太阳能进行盐碱地改良的装置，其特征在于：所述透明盖板(216)的上方设置有遮挡装置(217),所述遮挡装置(217)包括遮挡布(21701)、第一转轴(21702)、第二转轴(21703)、第一卷筒(21704)、第二卷筒(21705)、第一拉绳(21706)、第二拉绳(21707)、第一驱动电机(21708)、第二驱动电机(21709)、两个第一支撑立柱(21710)、两个第二支撑立柱(21711)；两个第一支撑立柱(21710)分别固定在边框(212)的左侧上表面，两个第一支撑立柱(21710)互相平行且与透明盖板(216)互相垂直，第一转轴(21702)的两端分别通过轴承固定在两个第一支撑立柱(21710)的上端，所述第一卷筒(21704)套设在第一转轴(21702)上，所述第一驱动电机(21708)固定在边框(212)的左侧，且第一转轴(21702)的一端与第一驱动电机(21708)的输出轴通过传动机构连接，所述第一驱动电机(21708)上连接有用于控制第一驱动电机(21708)开闭的第一单片机(21712)，所述边框(212)左侧设置有光敏传感器(21714)，所述光敏传感器(21714)与第一单片机(21712)电连接；两个第二支撑立柱(21711)分别固定在边框(212)的右侧上表面，第二转轴(21703)的两端分别通过轴承固定在两个第二支撑立柱(21711)的上端，所述第二卷筒(21705)套设在第一转轴(21702)上，所述第二驱动电机(21709)固定在边框(212)的右侧，且第二转轴(21703)的一端与第二驱动电机(21709)的输出轴通过传动机构连接，所述第二驱动电机(21709)上连接有用于控制第二驱动电机(21709)开闭的第二单片机(21713)，所述边框(212)右侧设置有湿度传感器(21715)，所述湿度传感器(21715)与第二单片机(21713)电连接；所述遮挡布(21701)的一端缠绕在第一卷筒(21704)上，第一拉绳(21706)的一端、第二拉绳(21707)的一端固定在遮挡布(21701)的另一端，第一拉绳(21706)的另一端、第二拉绳(21707)的另一端缠绕在第二卷筒(21705)上。
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