CN220951278U - 一种太阳能盐水蒸发淡化和浓缩提盐装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种太阳能盐水蒸发淡化和浓缩提盐装置，包括盐水箱、淡化器、控制台以及用于向盐水箱内加入盐水的供水管，多个淡化器成一排平行架设在盐水箱之上，淡化器包括蒸发滚轴、透光防雾罩及冷凝收集槽，蒸发滚轴靠近盐水箱内盐水的一侧浸入盐水，透光防雾罩设置在所述蒸发滚轴之上，冷凝收集槽相对设置在蒸发滚轴两侧且与位于透光防雾罩的两端之下，蒸发滚轴一端与控制台相连，控制台驱动蒸发滚轴转动，通过转动不断将盐水箱中的盐水带出并蒸发浓缩盐水和水蒸气，盐水浓度饱和时析出晶体，水蒸气被冷凝为水滴流向冷凝收集槽，通过此种设计，在实现盐水淡化的同时进行浓缩提盐，简单、高效、提高了设备的普适性和经济性。

Description

一种太阳能盐水蒸发淡化和浓缩提盐装置

技术领域

本实用新型属于海水/盐水处理领域，具体涉及一种太阳能盐水蒸发淡化和浓缩提盐装置。

背景技术

长期以来，盐水的淡化和提盐是两种不同的工业门类，所运用的技术路线以及设备也并不相同。对于盐水淡化，目前主要使用膜法和热法；对于海水晒盐，目前一般直接在太阳下暴晒；对于工业高盐废水脱盐，目前主要依靠膜法、热法、冷冻结晶析出。这些技术受到低能效、高能耗、高碳排放、高设备维护成本等因素制约，决定了其经济性、可持续性已经无法满足日益增长的环保要求。因此，探索太阳能盐水淡化和提盐新技术，是“双碳”和“两山”背景下的必然选择。

近年来，一种全新型的太阳能光热界面蒸发技术，因其高速蒸发和高效能转换的特性而备受关注。相比传统方法，该技术无需整体加热大量盐水，而只需加热表层少量水体，从而显著提高了蒸发速率和太阳能利用效率，成为海水淡化领域的研究热点。然而，现有的太阳能界面蒸发器设计主要以提高水蒸发性能为主，对同时实现盐水蒸发淡化和提盐仍存在困难。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种利用太阳能同时实现盐水淡化和浓缩提盐的太阳能盐水蒸发淡化和浓缩提盐装置。

为达到上述目的，本实用新型采用的技术方案是：包括带有供水管的盐水箱，在盐水箱的一侧设置有控制供水管的控制台，在盐水箱上平行架设有若干组淡化器，所述淡化器包括蒸发滚轴、透光防雾罩及冷凝收集槽，所述蒸发滚轴一端与控制台相连，且蒸发滚轴轴线以下浸入盐水中，所述透光防雾罩套设在所述蒸发滚轴上，所述冷凝收集槽设置在所述蒸发滚轴两侧且位于所述透光防雾罩的两侧下端。

所述蒸发滚轴为圆柱状，所述透光防雾罩为半圆管状且所述蒸发滚轴的半径小于所述透光防雾罩的半径。

所述盐水箱盐水的液面高度不高于所述蒸发滚轴的轴线。

所述在盐水箱盐水的液面位置设置有控制盐水箱盐水液面高度的出水管。

所述蒸发滚轴的半径为10-100mm，且其表面设置有具有光热效应的多孔亲水性纤维布。

所述透光防雾罩采用半径为20-200mm的高全光谱透过率的玻璃或塑料制成。

所述蒸发滚轴与所述冷凝收集槽之间的距离为2-10mm。

所述冷凝收集槽的长度不小于所述透光防雾罩(22)的长度。

所述蒸发滚轴的转速为0.1-10rpm。

与现有技术相比，本实用新型具有以下有益效果：

本实用新型将多个淡化器架设在盐水箱之上，并且每个淡化器由蒸发滚轴、透光防雾罩、冷凝收集槽构成，通过蒸发滚轴的转动不断将盐水箱中的盐水带出并接受蒸发产生浓缩盐水和水蒸气，浓缩盐水随着蒸发滚轴的转动被带入盐水箱，当盐水箱浓度饱和时产生晶体析出，而水蒸气遇到透光防雾罩被冷凝为水滴沿着内壁流向其下方的冷凝收集槽，通过此种设计，在实现盐水淡化的同时也进行了浓缩提盐，并且仅使用太阳能即可高效地将盐水淡化以及浓缩提盐，适用于海水或盐水的淡化与提盐、高盐废水脱盐等领域，并且设计简单、成本低，有效提高了设备的普适性和经济性。

附图说明

图1是太阳能盐水蒸发淡化和浓缩提盐装置的示意图；

图2是太阳能盐水蒸发淡化和浓缩提盐装置中的淡化器的示意图。

附图标记说明：

1-盐水箱；2-淡化器；21-蒸发滚轴；22-透光防雾罩；23-冷凝收集槽；3-控制台；4-供水管；5-出水管。

具体实施方式

为使本实用新型的上述目的、特征和优点能够更为明显易懂，下面结合附图对本实用新型的具体实施例做详细的说明。

本实用新型的实施例，结合图1所示，本实用新型提出一种太阳能盐水蒸发淡化和浓缩提盐装置，包括盐水箱1、淡化器2、控制台3以及用于向所述盐水箱1中加入盐水的供水管4，多个所述淡化器2成一排平行架设在所述盐水箱1之上，所述淡化器2包括蒸发滚轴21、透光防雾罩22及冷凝收集槽23，所述蒸发滚轴21靠近所述盐水箱1内盐水的一侧浸入盐水，所述透光防雾罩22设置在所述蒸发滚轴21之上，所述冷凝收集槽23相对设置在所述蒸发滚轴21两侧且位于所述透光防雾罩22的两端之下，所述控制台3设置在所述盐水箱1中与所述蒸发滚轴21垂直的一侧板上，并将所述蒸发滚轴21靠近所述控制台3的一端垂直连接在所述控制台3上。

控制台3可以调节由供水管4注入到盐水箱1中的液体流速与流量，还可以调节蒸发滚轴21在不同光照、盐浓度等工况下的转速，转速通常为0.1-10rpm，光照强温度高时可调大转速，使滚轴表面的温度、蒸发速率和浓缩盐水的浓度保持在合适状态。

需要说明的是，盐水箱1为耐强酸强碱的材料制成，本实施例中的盐水箱1为方形立体结构，并且顶部敞开，然后将一排淡化器2架设在盐水箱1之上，每个淡化器2都与盐水箱1的底面保持平行，使其能够均匀的充分接受光照，每个淡化器2都由蒸发滚轴21和透光防雾罩22及冷凝收集槽23构成，蒸发滚轴21靠近盐水箱1内盐水液面的一侧浸入盐水中一定高度，但并未完全浸没入盐水中，如此可以在蒸发滚轴21的部分表面吸附上盐水；透光防雾罩22设置在蒸发滚轴21之上，且与透光防雾罩22保持平行，用以接收蒸发滚轴21表面的盐水在发生蒸发浓缩时产生的水蒸气并使其冷凝为水滴，透光防雾罩22靠近控制台3的一端可以与控制台3进行连接，将透光防雾罩22固定在控制台3上，也可以与靠近控制台3一侧的水箱侧板相连接，也可以将透光防雾罩22靠近冷凝收集槽23的两端固定在冷凝收集槽23之上，透光防雾罩22位置固定，不随着蒸发滚轴21的转动而转动；冷凝收集槽23相对设置在蒸发滚轴21两侧，与蒸发滚轴21保持平行，并且位于透光防雾罩21的两端之下，使得透光防雾罩22内壁冷凝的淡水刚好能顺着内壁流到冷凝收集槽23中，其作用是收集透光防雾罩22内壁冷凝产生的淡水；本装置进一步集成了控制台3，用以对浓缩蒸发和提盐工艺过程进行调节和控制，将控制台3设置在盐水箱1与所述蒸发滚轴21垂直的一侧板上，也就是盐水箱1中与淡化器2垂直的一个侧板之上，并将蒸发滚轴21靠近所述控制台3的一端与控制台3垂直连接，用于浓缩蒸发和提盐工艺通过控制器3驱动蒸发滚轴21进行转动；供水管4受控制台3的控制，当盐水液面下降至蒸发滚轮21不再浸入盐水中时，需要向盐水箱1中加入盐水时，控制台3控制供水管4向盐水箱1中加入盐水，不需人工操作加入盐水，简单智能。

需要说明的是，通过此种设计，实现太阳能盐水蒸发淡化和浓缩提盐的过程如下：

(1)控制台3控制驱动蒸发滚轴21转动，使蒸发滚轴21浸入盐水的一侧远离所述水箱1内的盐水液面，转动直至浸水的一侧正对太阳光接收太阳能；

(2)当蒸发滚轴21浸水的一侧接收太阳能时，会将太阳能转化为热能，其表面吸附的盐水会受热蒸发，盐水蒸发会产生水蒸气向上运动，同时由于蒸发滚轴21表面吸附的盐水蒸发掉溶剂后，变为吸附在蒸发滚轴21表面的浓度更高的浓缩盐水；当水蒸气遇到透光防雾罩22的内壁时，由于透光防雾罩22内的温度低于外部光照温度，因此水蒸气会发生冷凝，变成小水滴附着在透光防雾罩22的内壁上，然后由于重力作用，小水滴会顺着透光防雾罩22的内壁向下流，刚好流入冷凝收集槽23中，可以在冷凝收集槽23上接一根排水管，将收集到的淡水排出到指定容器进行存放，实现了蒸发淡化的过程；

(3)当蒸发滚轴21继续转动，至将蒸发滚轴21原浸水的一侧再次浸入盐水，此时原浸水的一侧因为(2)中表面已吸附有浓缩盐水，因此会将浓缩盐水带回盐水箱1中，此时盐水箱中的溶液浓度会增加；

(4)不断重复循环(1)-(3)的操作，当盐水箱1中的盐水溶解度达到最大时，盐水溶液开始饱和，此时会有晶体状的盐析出并沉淀在箱底，实现了浓缩提盐的过程；

综上可知，通过本实用新型设计的装置，在实现太阳能盐水蒸发淡化的同时又完成了浓缩提盐。

本实用新型的另一实施例中，结合图2所示，所述蒸发滚轴21为圆柱状，所述透光防雾罩22为半圆管状且所述蒸发滚轴21的半径小于所述透光防雾罩22的半径。

需要说明的是，由于圆柱状的滚轴摩擦系数较小，转动起来阻力小，能耗低，因此将蒸发滚轴21设计为圆柱状，为了能使透光防雾罩22能充分的将蒸发滚轴21套在蒸发滚轴21之上，故将透光防雾罩22设置为与蒸发滚轴21形状相似的半圆管状，并将透光防雾罩22的半径设置为大于蒸发滚轴21的半径，本实施例中蒸发滚轴21的半径在10-100mm之间，透光防雾罩22的半径在20-200mm之间，具体可根据实施者自行设置。

本实用新型的另一实施例中，所述盐水的液面高度不超过所述蒸发滚轴21的轴线。

需要说明的是，当圆柱转动正对阳光时，能够接受光照的最大表面为半个圆柱，因此，若盐水箱1内的盐水液面高度如果超过蒸发滚轴21的轴线时，则会产生浸水的表面大于半个圆柱，此时蒸发滚轴21会有一部分浸了盐水表面接受不到太阳光照，无法进行蒸发浓缩，因此会降低蒸发浓缩的效率，故设计盐水液面高度不超过所述蒸发滚轴21的轴线，理想情况下，蒸发滚轴21刚好一半圆柱浸入盐水，也就是盐水液面高度刚好位于蒸发滚轴21的轴线时，能够提高蒸发浓缩效率，因此本实施例设置盐水液面高度为蒸发滚轴21的轴线处。

本实用新型的另一实施例中，所述蒸发滚轴21表面设置光热效应的多孔的亲水性纤维布。

需要说明的是，光热效应是指在物体照射光之后，物体表面发生变温现象，使物体表面温度上升，产生热量，将辐射的光能转化为热能，提高了蒸发效率；亲水性纤维是吸湿性较强的纤维，可以是天然纤维、合成纤维等，它们的亲水性能在家纺、医疗、卫生、护肤等方面有较广泛的应用，亲水纤维的纤维表面具有大量的亲水基团，能够迅速吸收并储存水分，通过多孔的亲水性纤维布可以吸附大量的盐水，增加了蒸发滚轴21的吸附盐水的能力。

本实用新型的另一实施例中，结合图2所示，所述蒸发滚轴21与所述冷凝收集槽23之间的距离为2-10mm。

需要说明的是，蒸发滚轴21与所述冷凝收集槽23之间留有一定距离，是防止蒸发滚轴21在转动时会与冷凝收集槽23发生摩擦，可能会导致冷凝槽23侧翻，导致收集的淡水流失，本实施例中，冷凝收集槽23与蒸发滚轴21之间留有2-10mm间隙，确保冷凝槽能正常收集淡水，提高了装置的安全性。

本实用新型的另一实施例中，结合图2所示，所述透光防雾罩22由高透光率玻璃制成。

需要说明的是，为了使蒸发滚轴21表面吸附的盐水能充分接受太阳能，因此设计的透光防雾罩22具有高的全太阳光谱透光率，可以是全太阳光谱透光玻璃材料制成，常见的普通玻璃透光率约为80％，本实施例中设计的透光防雾罩22的透光率只需大于普通玻璃透光率即可，透光率越高，蒸发效果越好，具体实施者可自行设置。

本实用新型的另一实施例中，所述冷凝收集槽23的长度不小于所述透光防雾罩22的长度。

需要说明的是，若冷凝收集槽23的长度小于透光防雾罩22的长度，则可能透光防雾罩22内壁流下的淡水可能因没有对应的冷凝收集槽23而流失，因此将冷凝收集槽23的长度设计为不小于所述透光防雾罩22的长度，使得透光防雾罩22内壁流下的淡水能够被充分收集，本实施例中设计的冷凝收集槽23的长度与所述透光防雾罩22的长度相等。

本实施例的另一实施例中，结合图1所示，在盐水箱1盐水的液面位置设置有控制盐水箱盐水液面高度的出水管5。

本实用新型制造的太阳能盐水蒸发淡化和浓缩提盐装置，仅使用太阳能即可在盐水淡化的同时完成浓缩提盐，适用于海水/盐水的淡化提盐、高盐废水脱盐等领域，并且具有效率高、结构设计简单、成本低的优点，有效提高了设备的普适性和经济性。

Claims (9)

1.一种太阳能盐水蒸发淡化和浓缩提盐装置，其特征在于：包括带有供水管(4)的盐水箱(1)，在盐水箱(1)的一侧设置有控制供水管(4)的控制台(3)，在盐水箱(1)上平行架设有若干组淡化器(2)，所述淡化器(2)包括蒸发滚轴(21)、透光防雾罩(22)及冷凝收集槽(23)，所述蒸发滚轴(21)一端与控制台(3)相连，且蒸发滚轴(21)轴线以下浸入盐水中，所述透光防雾罩(22)套设在所述蒸发滚轴(21)上，所述冷凝收集槽(23)设置在所述蒸发滚轴(21)两侧且位于所述透光防雾罩(22)的两侧下端。

2.根据权利要求1所述的太阳能盐水蒸发淡化和浓缩提盐装置，其特征在于，所述蒸发滚轴(21)为圆柱状，所述透光防雾罩(22)为半圆管状且所述蒸发滚轴(21)的半径小于所述透光防雾罩(22)的半径。

3.根据权利要求1所述的太阳能盐水蒸发淡化和浓缩提盐装置，其特征在于，所述盐水箱(1)盐水的液面高度不高于所述蒸发滚轴(21)的轴线。

4.根据权利要求3所述的太阳能盐水蒸发淡化和浓缩提盐装置，其特征在于，所述在盐水箱(1)盐水的液面位置设置有控制盐水箱盐水液面高度的出水管(5)。

5.根据权利要求1所述的太阳能盐水蒸发淡化和浓缩提盐装置，其特征在于，所述蒸发滚轴(21)的半径为10-100mm，且其表面设置有具有光热效应的多孔亲水性纤维布。

6.根据权利要求1所述的太阳能盐水蒸发淡化和浓缩提盐装置，其特征在于，所述透光防雾罩(22)采用半径为20-200mm的高全光谱透过率的玻璃或塑料制成。

7.根据权利要求1所述的太阳能盐水蒸发淡化和浓缩提盐装置，其特征在于，所述蒸发滚轴(21)与所述冷凝收集槽(23)之间的距离为2-10mm。

8.根据权利要求1所述的太阳能盐水蒸发淡化和浓缩提盐装置，其特征在于，所述冷凝收集槽(23)的长度不小于所述透光防雾罩(22)的长度。

9.根据权利要求1所述的太阳能盐水蒸发淡化和浓缩提盐装置，其特征在于，所述蒸发滚轴(21)的转速为0.1-10rpm。