CN211310918U - 一种基于太阳能的集海水淡化、发电和热回收一体化装置 - Google Patents

一种基于太阳能的集海水淡化、发电和热回收一体化装置 Download PDF

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Abstract

本实用新型公开了一种基于太阳能的集海水淡化、发电和热回收一体化装置，包括太阳能蒸发器，太阳能蒸发器的蒸汽出口连接蒸汽收集腔，蒸汽收集腔的壁面上装有热电模块；蒸汽收集腔的底部设有冷凝管，冷凝管置于余热回收单元内，且在余热回收单元内沿着冷凝管外壁缠绕有换热管道；本实用新型通过太阳能蒸馏方法实现海水淡化的同时兼具发电和热回收功能，实现海水淡化过程中能量的多级利用。

Description

一种基于太阳能的集海水淡化、发电和热回收一体化装置
技术领域
本实用新型属于太阳能海水淡化及多级能源利用技术领域，是一种基于太阳能的集海水淡化、发电和热回收一体化装置。
背景技术
目前海水淡化的方法较多，如常规的蒸馏法、反渗透膜法、渗析法等，但这些方法都需要消耗大量的燃料或电力，且面临化石能源短缺及使用过程易引起环境污染的问题，为此大力发展新型环保的海水淡化技术成为当前的迫切需要。
通过太阳能蒸馏作用进行太阳能海水淡化是重要方法之一，其操作基本上都是通过将海水吸收太阳能，经快速蒸发后冷凝得到淡水。该方法可以不消耗常规能源，并且结构简单、操作容易，在一些太阳光充足而又缺乏动力和电能的沿海偏远地区使用是非常合适的。
但目前大部分相关装置对太阳能的整体利用率并不是很高，而通过太阳能蒸馏方法实现海水淡化的同时兼具其它功能的多级综合利用装置更是少有报道，如何实现整个海水淡化过程的能量多级利用就显得非常重要。
实用新型内容
为了解决现有技术中的不足，本实用新型提出了一种基于太阳能的集海水淡化、发电和热回收一体化装置，实现整个海水淡化过程的能量多级利用。
本实用新型所采用的技术方案如下：
一种基于太阳能的集海水淡化、发电和热回收一体化装置，包括太阳能蒸发器，所述太阳能蒸发器的蒸汽出口连接蒸汽收集腔，所述蒸汽收集腔的壁面上装有热电模块；所述蒸汽收集腔的底部设有冷凝管，所述冷凝管置于余热回收单元内，且在余热回收单元内沿着冷凝管外壁缠绕有换热管道；
进一步，所述太阳能蒸发器的蒸汽出口与蒸汽收集腔的连接处设有膜蒸馏组件(MD膜)，无需把溶液加热到沸点，只要膜两侧维持适当的温差即可使蒸汽进入蒸汽收集腔；
进一步，所述蒸汽收集腔底部与冷凝管的连接处为斗状，且在斗状的上部装有轴流风扇；
进一步，所述余热回收单元包括保温层和保温层内的填充物；
进一步，所述填充物采用石蜡；
进一步，所述太阳能蒸发器包括真空集热管以及位于真空集热管下部的槽式聚光装置；
进一步，所述热电模块为温差发电器，温差发电器的热电冷侧贴壁设置在蒸汽收集腔顶部，热电热侧设置散热片。
本实用新型的有益效果：
1、本实用新型的太阳能海水淡化-发电-热回收一体化装置，采用真空玻璃管和槽式聚光相结合的方式形成聚光真空管太阳能蒸发器加热海水，热效率能达到93.5％，实现海水高效蒸馏，并且提高了海水淡化的产水量。在5倍聚光下，本作品淡水最高产量可达到5.55kg/(m2·h)。
2、本实用新型的太阳能海水淡化-发电-热回收一体化装置，利用外部带温差发电单元的蒸汽收集腔，对蒸汽冷凝潜热进行回收利用，将释放冷凝潜热引起的壁面温度与环境温度形成的温差转化为电能，实现能量的充分利用。
3、本实用新型的太阳能海水淡化-发电-热回收一体化装置的蒸汽凝结和热回收单元利用石蜡回收冷凝潜热，并实现余热的再次回收利用，可用于夜间其它方面。
4、本实用新型的太阳能海水淡化-发电-热回收一体化装置，结构简单，适用范围宽，功能密切联系生产生活。
附图说明
图1为本实用新型的结构剖视图；
图2本实用新型发电模块的安装示意图；
图中，1、保温层，2、填充物，3、冷水进水口，4、轴流风扇，5、蒸汽收集腔，6、热电模块，7、散热片，8、MD膜，9、海水注入口，10、太阳能蒸发器，11、热水出水口，12、淡水出水口，13、余热回收单元，14，架体，15、冷凝管，16、换热管道。
具体实施方式
为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型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用于解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。
如图1所示的一种基于太阳能的集海水淡化、发电和热回收一体化装置，包括太阳能蒸发器10，太阳能蒸发器10包括真空集热管以及位于真空集热管下部的槽式聚光装置；太阳能蒸发器10的蒸汽出口连接蒸汽收集腔5，蒸汽出口与蒸汽收集腔5的连接处设有膜蒸馏组件(MD膜)8，无需把溶液加热到沸点，只要膜两侧维持适当的温差即可使蒸汽进入蒸汽收集腔；如图2，蒸汽收集腔5的顶部和侧面设有热电模块6，热电模块6为温差发电器，温差发电器的热电冷侧贴壁设置在蒸汽收集腔5顶部和侧面，热电热侧设置散热片7。
在蒸汽收集腔5的底部设有冷凝管15，且蒸汽收集腔5底部与冷凝管15的连接处为斗状，在斗状的上部装有轴流风扇4。冷凝管15置于余热回收单元13内，余热回收单元13包括保温层1和保温层1内的石蜡填充物2，且在余热回收单元13内沿着冷凝管15外壁缠绕有换热管道16。余热回收单元13通过架体14固定安装。
本装置的工作过程为：过滤除杂后的海水从太阳能蒸发器10的海水注入口9注入真空集热管，真空集热管内的海水经槽式聚光装置(聚光比3-5倍)聚光加热下快速高效蒸发，蒸发形成的蒸汽进入蒸汽收集腔5，蒸汽被底部的轴流风扇4引入从冷凝管15进入余热回收单元13；蒸汽在冷凝管15内放热凝结变成液态水后从淡水出水口12中排出获得淡化后的生活用水；同时蒸汽在冷凝管15内释放的潜热被石蜡填充物2吸收储存；在白天日照充足的时候，蒸发、冷凝过程持续进行，石蜡填充物2也源源不断地吸收、储存热量，到了夜间，蒸发和冷凝停止，此时石蜡填充物2将吸收的热量释放后，从换热管道16的冷水进水口输入生活用水(冷水)在余热回收单元13内吸热后从热水出水口11中排出供生活用的热水。
白天的蒸发过程中产生的高温蒸汽在蒸汽收集腔5释放的热量使得蒸汽收集腔5外壁温度升高，从而使壁面和外部环境之间形成一定的温差。蒸汽收集腔5上的热电模块6在温差作用下即可发电。
以上实施例仅用于说明本实用新型的设计思想和特点，其目的在于使本领域内的技术人员能够了解本实用新型的内容并据以实施，本实用新型的保护范围不限于上述实施例。所以，凡依据本实用新型所揭示的原理、设计思路所作的等同变化或修饰，均在本实用新型的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种基于太阳能的集海水淡化、发电和热回收一体化装置，其特征在于，包括太阳能蒸发器(10)，所述太阳能蒸发器(10)的蒸汽出口连接蒸汽收集腔(5)，所述蒸汽收集腔(5)的壁面上装有热电模块(6)；所述蒸汽收集腔(5)的底部设有冷凝管(15)，所述冷凝管(15)置于余热回收单元(13)内，且在余热回收单元(13)内沿着冷凝管(15)外壁缠绕有换热管道(16)。
2.根据权利要求1所述的一种基于太阳能的集海水淡化、发电和热回收一体化装置，其特征在于，所述太阳能蒸发器(10)的蒸汽出口与蒸汽收集腔(5)的连接处设有膜蒸馏组件8。
3.根据权利要求2所述的一种基于太阳能的集海水淡化、发电和热回收一体化装置，其特征在于，所述蒸汽收集腔(5)底部与冷凝管(15)的连接处为斗状，且在斗状的上部装有轴流风扇(4)。
4.根据权利要求1所述的一种基于太阳能的集海水淡化、发电和热回收一体化装置，其特征在于，所述余热回收单元(13)包括保温层(1)和保温层(1)内的填充物(2)。
5.根据权利要求4所述的一种基于太阳能的集海水淡化、发电和热回收一体化装置，其特征在于，所述填充物(2)采用石蜡。
6.根据权利要求1所述的一种基于太阳能的集海水淡化、发电和热回收一体化装置，其特征在于，所述太阳能蒸发器(10)包括真空集热管以及位于真空集热管下部的槽式聚光装置。
7.根据权利要求1所述的一种基于太阳能的集海水淡化、发电和热回收一体化装置，其特征在于，所述热电模块(6)为温差发电器，温差发电器的热电冷侧贴壁设置在蒸汽收集腔(5)顶部，热电热侧设置散热片(7)。
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