CN112093837A - 基于清洁能源的海水淡化处理方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及资源循环利用技术领域，特别涉及一种基于清洁能源的海水淡化处理方法，包括以下步骤：将预处理的海水经泵Ⅰ泵送入太阳能预热组件进行预热处理；将预热后的海水经泵Ⅱ泵送入太阳能淡化循环装置进行海水淡化处理获得高温蒸汽和高温浓缩海水；将高温蒸汽流经冷凝管Ⅰ和冷凝管Ⅱ进行冷凝处理后获得淡水；将高温浓缩海水经泵Ⅲ泵入太阳能预热组件内流经进水管Ⅰ、多个蛇形换热管和出水管Ⅰ降温处理后获得输送至制盐设备。本发明提供的一种基于清洁能源的海水淡化处理方法可有效利用太阳热能和太阳电能对海水进行淡化处理，且淡化处理全程无有害物质排出，有效保护环境，节能减排，最终获得了淡水、盐等产品。
Description
技术领域
本发明涉及海水淡化技术领域，特别涉及一种基于清洁能源的海水淡化处理方法。
背景技术
水资源是人类社会生产、生活的物质基础。我国淡水人均占有量只有世界平均水平的1/4，水资源压力巨大。特别是在沿海地区，由于经济发达，水资源的消耗量巨大。目前，我国已有300多个沿海城市出现缺水的问题。水资源短缺不仅限制了当地经济的发展速度和人民生活品质的进一步提高，而且过度开采地下水引起了海水倒灌、地面下陷等问题。因此，利用海水淡化技术从海洋中获取淡水是解决沿海城市缺水问题的有效途径。
传统的海水淡化技术使用化石能源作为动力，会导致各种大气污染物的排放，对环境造成负面的影响。而太阳能、风能等可再生能源蕴藏丰富，具有无污染、可再生的特点，非常适合作为海水淡化***的动力来源。但是，目前的太阳能光伏和光热发电***仍存在效率低、成本高的问题，若采用太阳能发电驱动反渗透海水淡化***，则会导致初投资过大、经济效益不佳。
发明内容
本发明的目的在于提供一种基于清洁能源的海水淡化处理方法，其可有效利用太阳热能和太阳电能对海水进行淡化处理，且淡化处理全程无有害物质排出，有效保护环境，节能减排，最终获得了淡水、盐等产品。
为了实现根据本发明的这些目的和其它优点，提供了一种基于清洁能源的海水淡化处理方法，包括以下步骤：
步骤一、将预处理的海水经泵Ⅰ泵送入太阳能预热组件进行预热处理；其中，所述太阳能预热组件包括倾斜固定的保温基板Ⅰ；多个太阳能集热片Ⅰ和多个太阳能电池板Ⅰ，其相互交替排布设置在保温基板Ⅰ上，且相互交替排布设置的多个太阳能集热片Ⅰ和多个太阳能电池板Ⅰ呈波浪状分布，其中，波峰处分布多个太阳能集热片，波谷处分布多个太阳能电池板Ⅰ；多个蛇形换热管，其一一对应设置在多个太阳能集热片的下方，且多个蛇形换热管的管壁部分嵌入式抵触设置在多个太阳能集热片Ⅰ的底部上；进水管Ⅰ和出水管Ⅰ，其设置在保温基板Ⅰ的两端，且多个蛇形换热管的两端分别连通至进水管Ⅰ和出水管Ⅰ；进水管Ⅱ和出水管Ⅱ，其分别连通至多个太阳能集热片Ⅰ的进水端和出水端；冷凝管Ⅰ，其设置太阳能电池板Ⅰ的底部，且间隔开设置在多个太阳能集热片Ⅰ之间；
步骤二、将预热后的海水经泵Ⅱ泵送入太阳能淡化循环装置进行海水淡化处理获得高温蒸汽和高温浓缩海水；其中，太阳能淡化循环装置，其包括倾斜设置的支撑槽；多个太阳能集热片Ⅱ和多个太阳能电池板Ⅱ，其相互交替排布设置在支撑槽的开口上，且所述多个太阳能集热片Ⅱ的上端分支成向阳侧的第一出液口和背阳侧的第二出液口，且循环回水管设置在支撑槽内底部；真空蒸发壳，其包括相互扣设的盖体和反光底部，盖体上均匀分布焦距不等的多个凸透镜，且盖体与反光底板之间的距离小于等于多个凸透镜中最大凸透镜焦距的长度；多组中空纤维膜丝，其纵向延伸设置在真空蒸发壳内，且多组中空纤维膜丝的一端分别连通至多个太阳能集热片Ⅱ的第一出液口；集液管，其设置在真空蒸发壳内，且多组中空纤维膜丝的另一端连通至集液管；所述集液管的一端封闭，所述集液管的另一端向外延伸并连通至所述进水管Ⅰ；蒸汽出口，其开设在真空蒸发壳上；循环回水管，其一端连接至多个太阳能集热片Ⅱ的下端的入水口，另一端连接至第二出液口，且循环回水管设置在支撑槽内底部；补液口，其开设在循环回水管上，且靠近第二出液口处设置；冷凝管Ⅱ，其盘绕设置在循环回水管和多个太阳能集热片Ⅱ之间的容纳空间内，且冷凝管Ⅱ分别与盘绕设置在循环回水管和多个太阳能集热片Ⅱ的侧壁抵触设置；
步骤三、将高温蒸汽流经冷凝管Ⅰ和冷凝管Ⅱ进行冷凝处理后获得淡水；以及
步骤四、将高温浓缩海水经泵Ⅲ泵入太阳能预热组件内流经进水管Ⅰ、多个蛇形换热管和出水管Ⅰ降温处理后获得输送至制盐设备。
优选的是，所述预处理为将海水过滤除去粒径大于1cm的杂物和泥沙。
优选的是，还包括：温度传感器Ⅰ，其设置在多个太阳能集热片Ⅰ中任一太阳能集热片Ⅰ的进水端处，温度传感器Ⅰ每间隔一定时间t1获取一次进水端处的海水的温度值Q1；
温度传感器Ⅱ，其设置在多个太阳能集热片Ⅰ中任一太阳能集热片Ⅰ的出水端处，温度传感器Ⅱ每间隔一定时间t2获取一次进水端处的海水的温度值Q2；
单片机，其与泵Ⅰ、泵Ⅱ、泵Ⅲ、温度传感器Ⅰ和温度传感器Ⅱ通讯连接，单片机内预存储有温度阈值M1＝80℃和温度阈值M2＝60℃，单片机还用于实时获取温度值Q1和温度值Q2，并将温度值Q1和温度值Q2分别与阈值M1进行比较计算：若连续三次获取的温度值Q1≥M1，且温度值Q2≥M1，则单片机控制同步启动泵Ⅰ、泵Ⅱ和泵Ⅲ；同步启动泵Ⅰ和泵Ⅱ后，单片机还用于实时获取温度值Q1和温度值Q2，并将温度值Q1与阈值M2进行比较计算：若连续两次获取的温度值Q1＜M2，则单片机控制同步关闭泵Ⅰ、泵Ⅱ和泵Ⅲ。
优选的是，所述太阳能淡化循环装置还包括：
温度传感器Ⅲ，其设置在所述多个太阳能集热片Ⅱ中任一太阳能集热片Ⅱ的上端；
多个阀门，其分别设置在所述多个太阳能集热片Ⅱ的第一出液口处；
单片机内预存储有温度阈值M3＝96℃，单片机还用于实时获取温度值Q3，并将温度值Q3与阈值M3进行比较计算：若连续两次获取的温度值Q3≥M3，则单片机控制同步开启多个阀门；开启多个阀门后，单片机还用于实时获取温度值Q3，并将温度值Q3与阈值M3进行比较计算：若连续三次获取的温度值Q3＜M3，则单片机控制同步关闭多个阀门。
优选的是，所述真空蒸发壳为扇形结构，多组中空纤维膜丝中任一组中空纤维膜丝以其下端为柄部向上呈发散状分布；
所述反光底部由多个弧形反光板拼接设置，且多个弧形反光板对应多组中空纤维膜丝设置，多个弧形反光板的轴向与多组中空纤维膜丝的延伸方向相适应。
优选的是，降温处理后的浓缩海水的含盐量与所述步骤一中的海水的含盐量的比值为5:2-7:2。
优选的是，所述步骤三中，淡水的溶解性总固体含量低于50mg/L。
优选的是，蓄电池，其与太阳能电池板Ⅰ和太阳能电池板Ⅱ电连接；所述蓄电池还与单片机、泵Ⅰ、泵Ⅱ、泵Ⅲ、温度传感器Ⅰ、温度传感器Ⅱ、温度传感器Ⅲ和多个阀门电连接。
本发明的有益效果是：
步骤一中，采用太阳能预热组件对海水进行预热至一定温度，一方面可利用多个太阳能集热片Ⅰ获取的太阳能，另一方面还可充分吸收多个蛇形换热管内的高温浓缩海水的热能以及冷凝管Ⅰ内的蒸汽的热能，达到预热海水、冷凝蒸汽及高温浓缩海水降温处理的三重目的，节能高效。多个太阳能电池板Ⅰ可将太阳能转换为电能储存起来，作为电源应用；步骤二中，将预热后的海水经泵Ⅱ泵送入太阳能淡化循环装置中，首先经多个太阳能集热片Ⅱ对预热海水进一步提温，使其达到较高温度；之后，靠近多个太阳能集热片Ⅱ的上表面的相对温度较高的海水经第一出液口进入多组中空纤维膜丝内，而靠近多个太阳能集热片Ⅱ的下底面的相对温度较低的海水经第二出液口进入循环回水管，以进一步提高其温度；经真空蒸发壳的内外温差作用，使得进入多组中空纤维丝内的高温海水快速蒸发出来并进入真空蒸发壳的空腔内，经蒸汽出口流出并依次进入冷凝管Ⅱ和冷凝管Ⅰ冷能处理后获得淡水；而多组中空纤维丝内多余的高温浓缩海水则经进水管Ⅰ流入多个蛇形换热管内进行换热降温处理；多个太阳能集热片Ⅰ和多个太阳能集热片Ⅱ的上表面设置为真空吸热膜层，而其下表面设置为接触式吸热层，以方便更好实现与多个蛇形管、冷凝管Ⅱ或冷凝管Ⅰ的换热；保温基板和支撑槽均设置有保温层，有效避免设备内的热量散失；真空蒸发壳上的多个凸透镜可对其内腔进行迅速体温，且进入其中的光线经放光底部反射后又可照向多组中空纤维丝的底部，对其全面进行加温照射，有效提高其中的海水蒸发速度；步骤三获得的淡水可根据指标进一步制备成生产用水或生活用水；高温浓缩海水可用于提盐或制卤。
综上，本发明提供的基于清洁能源的海水淡化处理方法可有效利用太阳热能和太阳电能对海水进行淡化处理，且淡化处理全程无有害物质排出，有效保护环境，节能减排，最终获得了淡水、盐等产品。
附图说明
图1为根据本发明一个实施例中所述的基于清洁能源的海水淡化处理方法的流程图；
图2为根据本发明一个实施例中所述的太阳能预热组件的剖面结构示意图；
图3为根据本发明一个实施例中所述的太阳能预热组件的透视结构示意图；
图4为根据本发明一个实施例中所述的太阳能淡化循环装置的横剖结构示意图；
图5为根据本发明一个实施例中所述的太阳能淡化循环装置的纵剖结构示意图；
图6为根据本发明再一个实施例中所述的太阳能淡化循环装置的纵剖结构示意图；
图7为根据本发明再一个实施例中所述的反光底板及多组中空纤维膜丝的俯视结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明做进一步的详细说明，以令本领域技术人员参照说明书文字能够据以实施。
应当理解，本文所使用的诸如“具有”、“包含”以及“包括”术语并不配出一个或多个其它元件或其组合的存在或添加。
如图1-3所示，一种基于清洁能源的海水淡化处理方法，包括以下步骤：
步骤一、将预处理的海水经泵Ⅰ泵送入太阳能预热组件进行预热处理；其中，所述太阳能预热组件10包括倾斜固定的保温基板Ⅰ101；多个太阳能集热片Ⅰ102和多个太阳能电池板Ⅰ103，其相互交替排布设置在保温基板Ⅰ上，且相互交替排布设置的多个太阳能集热片Ⅰ和多个太阳能电池板Ⅰ呈波浪状分布，其中，波峰处分布多个太阳能集热片，波谷处分布多个太阳能电池板Ⅰ；多个蛇形换热管104，其一一对应设置在多个太阳能集热片的下方，且多个蛇形换热管的管壁部分嵌入式抵触设置在多个太阳能集热片Ⅰ的底部上；进水管Ⅰ105和出水管Ⅰ106，其设置在保温基板Ⅰ的两端，且多个蛇形换热管的两端分别连通至进水管Ⅰ和出水管Ⅰ；进水管Ⅱ107和出水管Ⅱ108，其分别连通至多个太阳能集热片Ⅰ的进水端和出水端；冷凝管Ⅰ109，其设置太阳能电池板Ⅰ的底部，且间隔开设置在多个太阳能集热片Ⅰ之间；
步骤二、将预热后的海水经泵Ⅱ泵送入太阳能淡化循环装置进行海水淡化处理获得高温蒸汽和高温浓缩海水；其中，如图4-5所示，太阳能淡化循环装置20，其包括倾斜设置的支撑槽201；多个太阳能集热片Ⅱ202和多个太阳能电池板Ⅱ203，其相互交替排布设置在支撑槽的开口上，且所述多个太阳能集热片Ⅱ的上端分支成向阳侧的第一出液口2021和背阳侧的第二出液口2022；真空蒸发壳204，其包括相互扣设的盖体2041和反光底部2042，盖体上均匀分布焦距不等的多个凸透镜2043，且盖体与反光底板之间的距离小于等于多个凸透镜中最大凸透镜焦距的长度；多组中空纤维膜丝2044，其纵向延伸设置在真空蒸发壳内，且多组中空纤维膜丝的一端分别连通至多个太阳能集热片Ⅱ的第一出液口；集液管2045，其设置在真空蒸发壳内，且多组中空纤维膜丝的另一端连通至集液管；所述集液管的一端封闭，所述集液管的另一端向外延伸并连通至所述进水管Ⅰ；蒸汽出口2046，其开设在真空蒸发壳上；循环回水管205，其一端连接至多个太阳能集热片Ⅱ的下端的入水口，另一端连接至第二出液口，且循环回水管设置在支撑槽内底部；补液口2051，其开设在循环回水管上，且靠近第二出液口处设置；冷凝管Ⅱ206，其盘绕设置在循环回水管和多个太阳能集热片Ⅱ之间的容纳空间内，且冷凝管Ⅱ分别与盘绕设置在循环回水管和多个太阳能集热片Ⅱ的侧壁抵触设置；
步骤三、将高温蒸汽流经冷凝管Ⅰ和冷凝管Ⅱ进行冷凝处理后获得淡水；以及
步骤四、将高温浓缩海水经泵Ⅲ泵入太阳能预热组件内流经进水管Ⅰ、多个蛇形换热管和出水管Ⅰ降温处理后获得输送至制盐设备。
在本方案中，步骤一中，采用太阳能预热组件对海水进行预热至一定温度，比如60℃、65℃、70℃等，一方面可利用多个太阳能集热片Ⅰ获取的太阳能，另一方面还可充分吸收多个蛇形换热管内的高温浓缩海水的热能以及冷凝管Ⅰ内的蒸汽的热能，达到预热海水、冷凝蒸汽及高温浓缩海水降温处理的三重目的，节能高效。多个太阳能电池板Ⅰ可将太阳能转换为电能储存起来，作为电源应用；步骤二中，将预热后的海水经泵Ⅱ泵送入太阳能淡化循环装置中，首先经多个太阳能集热片Ⅱ对预热海水进一步提温，使其达到较高温度，比如85℃、90℃、95℃、甚至接近100℃；之后，靠近多个太阳能集热片Ⅱ的上表面的相对温度较高的海水经第一出液口进入多组中空纤维膜丝内，而靠近多个太阳能集热片Ⅱ的下底面的相对温度较低的海水经第二出液口进入循环回水管，以进一步提高其温度；经真空蒸发壳的内外温差作用，使得进入多组中空纤维丝内的高温海水快速蒸发出来并进入真空蒸发壳的空腔内，经蒸汽出口流出并依次进入冷凝管Ⅱ和冷凝管Ⅰ冷能处理后获得淡水；而多组中空纤维丝内多余的高温浓缩海水则经进水管Ⅰ流入多个蛇形换热管内进行换热降温处理；多个太阳能集热片Ⅰ和多个太阳能集热片Ⅱ的上表面设置为真空吸热膜层，而其下表面设置为接触式吸热层，以方便更好实现与多个蛇形管、冷凝管Ⅱ或冷凝管Ⅰ的换热；保温基板和支撑槽均设置有保温层，有效避免设备内的热量散失；真空蒸发壳上的多个凸透镜可对其内腔进行迅速体温，且进入其中的光线经放光底部反射后又可照向多组中空纤维丝的底部，对其全面进行加温照射，有效提高其中的海水蒸发速度；步骤三获得的淡水可根据指标进一步制备成生产用水或生活用水；高温浓缩海水可用于提盐或制卤。
综上，本发明提供的基于清洁能源的海水淡化处理方法可有效利用太阳热能和太阳电能对海水进行淡化处理，且淡化处理全程无有害物质排出，有效保护环境，节能减排，最终获得了淡水、盐等产品。
一个优选方案中，所述预处理为将海水过滤除去粒径大于1cm的杂物和泥沙。将海水进行预处理，去除杂物和泥沙，避免发生阻塞，以有效保护太阳能预热组件和太阳能淡化循环装置。
一个优选方案中，还包括：温度传感器Ⅰ，其设置在多个太阳能集热片Ⅰ中任一太阳能集热片Ⅰ的进水端处，温度传感器Ⅰ每间隔一定时间t1获取一次进水端处的海水的温度值Q1；温度传感器Ⅱ，其设置在多个太阳能集热片Ⅰ中任一太阳能集热片Ⅰ的出水端处，温度传感器Ⅱ每间隔一定时间t2获取一次进水端处的海水的温度值Q2；单片机，其与泵Ⅰ、泵Ⅱ、泵Ⅲ、温度传感器Ⅰ和温度传感器Ⅱ通讯连接，单片机内预存储有温度阈值M1＝80℃和温度阈值M2＝60℃，单片机还用于实时获取温度值Q1和温度值Q2，并将温度值Q1和温度值Q2分别与阈值M1进行比较计算：若连续三次获取的温度值Q1≥M1，且温度值Q2≥M1，则单片机控制同步启动泵Ⅰ、泵Ⅱ和泵Ⅲ；同步启动泵Ⅰ和泵Ⅱ后，单片机还用于实时获取温度值Q1和温度值Q2，并将温度值Q1与阈值M2进行比较计算：若连续两次获取的温度值Q1＜M2，则单片机控制同步关闭泵Ⅰ、泵Ⅱ和泵Ⅲ。在本方案中，通过单片机与温度传感器Ⅰ和温度传感器Ⅱ配合控制泵Ⅰ、泵Ⅱ和泵Ⅲ的启闭，进而控制太阳能预热组件的水达到预定的要求，之后再进入太阳能循环淡化装置，是海水能够在太阳能循环淡化装置中顺利淡化处理的温度保障。
如图6所示，一个优选方案中，所述太阳能淡化循环装置还包括：温度传感器Ⅲ，其设置在所述多个太阳能集热片Ⅱ中任一太阳能集热片Ⅱ的上端；多个阀门2023，其分别设置在所述多个太阳能集热片Ⅱ的第一出液口处；单片机内预存储有温度阈值M3＝96℃，单片机还用于实时获取温度值Q3，并将温度值Q3与阈值M3进行比较计算：若连续两次获取的温度值Q3≥M3，则单片机控制同步开启多个阀门；开启多个阀门后，单片机还用于实时获取温度值Q3，并将温度值Q3与阈值M3进行比较计算：若连续三次获取的温度值Q3＜M3，则单片机控制同步关闭多个阀门。在本方案中，单片机与温度传感器Ⅲ配合控制多个阀门的启闭，以保证进入中空纤维膜丝中的海水达到临近蒸发温度，进而有效保证高温海水在中空纤维膜丝中的蒸发率，有效提高蒸发效率。
如图7所示，一个优选方案中，所述真空蒸发壳为扇形结构，多组中空纤维膜丝中任一组中空纤维膜丝以其下端为柄部向上呈发散状分布；所述反光底部由多个弧形反光板20421拼接设置，且多个弧形反光板对应多组中空纤维膜丝设置，多个弧形反光板的轴向与多组中空纤维膜丝的延伸方向相适应。在本方案中，多组中空纤维膜丝分散开设置，可提高其光照面积，进而使得蒸汽迅速溢出，提高蒸发下来。其中，多组中空纤维膜丝中任一组中空纤维膜丝的外径0.5-2.5mm，内径为0.3-1.8mm，中空纤维膜的膜材料选自混合纤维酯微孔滤膜、再生纤维素滤膜、聚酰胺滤膜、聚四氟乙烯滤膜以及聚氯乙烯滤膜等。
一个优选方案中，降温处理后的浓缩海水的含盐量与所述步骤一中的海水的含盐量的比值为5:2-7:2，比如：比值为5:2、6:2或者7:2，海水的高浓缩比表明本发明的海水淡化率至少为59％，在光照条件优越地区设置海水淡化率甚至高度71％。
一个优选方案中，所述步骤三中，淡水的溶解性总固体含量低于50mg/L。符合生产生活用水需求，可根据需要对其进一步进行加工处理。
一个优选方案中，蓄电池，其与太阳能电池板Ⅰ和太阳能电池板Ⅱ电连接；所述蓄电池还与单片机、泵Ⅰ、泵Ⅱ、泵Ⅲ、温度传感器Ⅰ、温度传感器Ⅱ、温度传感器Ⅲ和多个阀门电连接。蓄电池可用于储存电能并为电气设备供电。
尽管本发明的实施方案已公开如上，但其并不仅仅限于说明书和实施方式中所列运用，它完全可以被适用于各种适合本发明的领域，对于熟悉本领域的人员而言，可容易地实现另外的修改，因此在不背离权利要求及等同范围所限定的一般概念下，本发明并不限于特定的细节和这里示出与描述的图例。
Claims (8)
1.一种基于清洁能源的海水淡化处理方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤一、将预处理的海水经泵Ⅰ泵送入太阳能预热组件进行预热处理；其中，太阳能预热组件包括倾斜固定的保温基板Ⅰ；多个太阳能集热片Ⅰ和多个太阳能电池板Ⅰ，其相互交替排布设置在保温基板Ⅰ上，且相互交替排布设置的多个太阳能集热片Ⅰ和多个太阳能电池板Ⅰ呈波浪状分布，其中，波峰处分布多个太阳能集热片，波谷处分布多个太阳能电池板Ⅰ；多个蛇形换热管，其一一对应设置在多个太阳能集热片的下方，且多个蛇形换热管的管壁部分嵌入式抵触设置在多个太阳能集热片Ⅰ的底部上；进水管Ⅰ和出水管Ⅰ，其设置在保温基板Ⅰ的两端，且多个蛇形换热管的两端分别连通至进水管Ⅰ和出水管Ⅰ；进水管Ⅱ和出水管Ⅱ，其分别连通至多个太阳能集热片Ⅰ的进水端和出水端；冷凝管Ⅰ，其设置太阳能电池板Ⅰ的底部，且间隔开设置在多个太阳能集热片Ⅰ之间；
步骤二、将预热后的海水经泵Ⅱ泵送入太阳能淡化循环装置进行海水淡化处理获得高温蒸汽和高温浓缩海水；其中，太阳能淡化循环装置，其包括倾斜设置的支撑槽；多个太阳能集热片Ⅱ和多个太阳能电池板Ⅱ，其相互交替排布设置在支撑槽的开口上，且所述多个太阳能集热片Ⅱ的上端分支成向阳侧的第一出液口和背阳侧的第二出液口，且循环回水管设置在支撑槽内底部；真空蒸发壳，其包括相互扣设的盖体和反光底部，盖体上均匀分布焦距不等的多个凸透镜，且盖体与反光底板之间的距离小于等于多个凸透镜中最大凸透镜焦距的长度；多组中空纤维膜丝，其纵向延伸设置在真空蒸发壳内，且多组中空纤维膜丝的一端分别连通至多个太阳能集热片Ⅱ的第一出液口；集液管，其设置在真空蒸发壳内，且多组中空纤维膜丝的另一端连通至集液管；所述集液管的一端封闭，所述集液管的另一端向外延伸并连通至所述进水管Ⅰ；蒸汽出口，其开设在真空蒸发壳上；循环回水管，其一端连接至多个太阳能集热片Ⅱ的下端的入水口，另一端连接至第二出液口，且循环回水管设置在支撑槽内底部；补液口，其开设在循环回水管上，且靠近第二出液口处设置；冷凝管Ⅱ，其盘绕设置在循环回水管和多个太阳能集热片Ⅱ之间的容纳空间内，且冷凝管Ⅱ分别与盘绕设置在循环回水管和多个太阳能集热片Ⅱ的侧壁抵触设置；
步骤三、将高温蒸汽流经冷凝管Ⅰ和冷凝管Ⅱ进行冷凝处理后获得淡水；以及
步骤四、将高温浓缩海水经泵Ⅲ泵入太阳能预热组件内流经进水管Ⅰ、多个蛇形换热管和出水管Ⅰ降温处理后获得输送至制盐设备。
2.如权利要求1所述的基于清洁能源的海水淡化处理方法，其特征在于，所述预处理为将海水过滤除去粒径大于1cm的杂物和泥沙。
3.如权利要求1所述的基于清洁能源的海水淡化处理方法，其特征在于，还包括：
温度传感器Ⅰ，其设置在多个太阳能集热片Ⅰ中任一太阳能集热片Ⅰ的进水端处，温度传感器Ⅰ每间隔一定时间t1获取一次进水端处的海水的温度值Q1；
温度传感器Ⅱ，其设置在多个太阳能集热片Ⅰ中任一太阳能集热片Ⅰ的出水端处，温度传感器Ⅱ每间隔一定时间t2获取一次进水端处的海水的温度值Q2；
单片机，其与泵Ⅰ、泵Ⅱ、泵Ⅲ、温度传感器Ⅰ和温度传感器Ⅱ通讯连接，单片机内预存储有温度阈值M1＝80℃和温度阈值M2＝60℃，单片机还用于实时获取温度值Q1和温度值Q2，并将温度值Q1和温度值Q2分别与阈值M1进行比较计算：若连续三次获取的温度值Q1≥M1，且温度值Q2≥M1，则单片机控制同步启动泵Ⅰ、泵Ⅱ和泵Ⅲ；同步启动泵Ⅰ和泵Ⅱ后，单片机还用于实时获取温度值Q1和温度值Q2，并将温度值Q1与阈值M2进行比较计算：若连续两次获取的温度值Q1＜M2，则单片机控制同步关闭泵Ⅰ、泵Ⅱ和泵Ⅲ。
4.如权利要求1所述的基于清洁能源的海水淡化处理方法，其特征在于，所述太阳能淡化循环装置还包括：
温度传感器Ⅲ，其设置在所述多个太阳能集热片Ⅱ中任一太阳能集热片Ⅱ的上端；
多个阀门，其分别设置在所述多个太阳能集热片Ⅱ的第一出液口处；
单片机内预存储有温度阈值M3＝96℃，单片机还用于实时获取温度值Q3，并将温度值Q3与阈值M3进行比较计算：若连续两次获取的温度值Q3≥M3，则单片机控制同步开启多个阀门；开启多个阀门后，单片机还用于实时获取温度值Q3，并将温度值Q3与阈值M3进行比较计算：若连续三次获取的温度值Q3＜M3，则单片机控制同步关闭多个阀门。
5.如权利要求1所述的基于清洁能源的海水淡化处理方法，其特征在于，所述真空蒸发壳为扇形结构，多组中空纤维膜丝中任一组中空纤维膜丝以其下端为柄部向上呈发散状分布；
所述反光底部由多个弧形反光板拼接设置，且多个弧形反光板对应多组中空纤维膜丝设置，多个弧形反光板的轴向与多组中空纤维膜丝的延伸方向相适应。
6.如权利要求1所述的基于清洁能源的海水淡化处理方法，其特征在于，降温处理后的浓缩海水的含盐量与所述步骤一中的海水的含盐量的比值为5:2-7:2。
7.如权利要求1所述的基于清洁能源的海水淡化处理方法，其特征在于，所述步骤三中，淡水的溶解性总固体含量低于50mg/L。
8.如权利要求1所述的基于清洁能源的海水淡化处理方法，其特征在于，还包括蓄电池，其与太阳能电池板Ⅰ和太阳能电池板Ⅱ电连接；所述蓄电池还与单片机、泵Ⅰ、泵Ⅱ、泵Ⅲ、温度传感器Ⅰ、温度传感器Ⅱ、温度传感器Ⅲ和多个阀门电连接。
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Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN113429049A (zh) * | 2021-06-24 | 2021-09-24 | 江苏科技大学 | 一种清洁能源发电及海水淡化*** |
| CN113816454A (zh) * | 2021-08-20 | 2021-12-21 | 常州大学 | 苦咸水蒸发除盐装置 |
Citations (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE102007045270A1 (de) * | 2007-08-28 | 2009-03-05 | Gerhard Hanik | Verfahren und Vorrichtung zum Entsalzen von Meerwasser |
| CN102052773A (zh) * | 2009-11-01 | 2011-05-11 | 俞祖文 | 反射槽式真空平板太阳能集热器 |
| CN206767688U (zh) * | 2017-03-15 | 2017-12-19 | 江苏德邦工程有限公司 | 新型高效便携式全太阳能海水淡化装置 |
| CN207596506U (zh) * | 2017-10-27 | 2018-07-10 | 天津城建大学 | 太阳能海水蒸发、浓缩、结晶一体化装置 |
| CN108285185A (zh) * | 2018-03-21 | 2018-07-17 | 华南理工大学 | 一种模块化太阳能中空纤维膜海水淡化器及其淡化方法 |
| CN111018023A (zh) * | 2020-01-03 | 2020-04-17 | 内蒙古工业大学 | 基于碳复合材料中空纤维膜的太阳能淡化水***及其方法 |
| CN111661889A (zh) * | 2020-07-09 | 2020-09-15 | 中国科学技术大学 | 一种太阳能淡化水装置 |
-
2020
- 2020-09-21 CN CN202010994241.8A patent/CN112093837B/zh active Active
Patent Citations (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE102007045270A1 (de) * | 2007-08-28 | 2009-03-05 | Gerhard Hanik | Verfahren und Vorrichtung zum Entsalzen von Meerwasser |
| CN102052773A (zh) * | 2009-11-01 | 2011-05-11 | 俞祖文 | 反射槽式真空平板太阳能集热器 |
| CN206767688U (zh) * | 2017-03-15 | 2017-12-19 | 江苏德邦工程有限公司 | 新型高效便携式全太阳能海水淡化装置 |
| CN207596506U (zh) * | 2017-10-27 | 2018-07-10 | 天津城建大学 | 太阳能海水蒸发、浓缩、结晶一体化装置 |
| CN108285185A (zh) * | 2018-03-21 | 2018-07-17 | 华南理工大学 | 一种模块化太阳能中空纤维膜海水淡化器及其淡化方法 |
| CN111018023A (zh) * | 2020-01-03 | 2020-04-17 | 内蒙古工业大学 | 基于碳复合材料中空纤维膜的太阳能淡化水***及其方法 |
| CN111661889A (zh) * | 2020-07-09 | 2020-09-15 | 中国科学技术大学 | 一种太阳能淡化水装置 |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN113429049A (zh) * | 2021-06-24 | 2021-09-24 | 江苏科技大学 | 一种清洁能源发电及海水淡化*** |
| CN113816454A (zh) * | 2021-08-20 | 2021-12-21 | 常州大学 | 苦咸水蒸发除盐装置 |
| CN113816454B (zh) * | 2021-08-20 | 2022-07-05 | 常州大学 | 苦咸水蒸发除盐装置 |
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| Publication number | Publication date |
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