專(zhuān)利名稱(chēng)：一種太陽(yáng)能多效利用海水淡化方法及裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種太陽(yáng)能多效利用海水淡化方法和裝置，屬于太陽(yáng)能海水淡化的技 術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
海洋覆蓋地球表面積的71%，海水儲(chǔ)量約為13. 7億立方千米，占全球總水量的 95% ；陸地淡水儲(chǔ)量約為0. 35億立方千米，占全球水儲(chǔ)量的2. 53%，其中可供人類(lèi)直接利用 的淡水僅占淡水儲(chǔ)量的0.沈6%，不足地球總儲(chǔ)水量的十萬(wàn)分之七。我國(guó)海岸線(xiàn)長(zhǎng)，很多島 嶼、沿海及內(nèi)陸苦咸水地區(qū)都存在嚴(yán)重的淡水短缺問(wèn)題。因此，發(fā)展海水淡化技術(shù)對(duì)緩解當(dāng) 前淡水資源短缺、供需矛盾突出的問(wèn)題具有深遠(yuǎn)的戰(zhàn)略意義。海水淡化就是將海水(或苦咸水)中的鹽分和水分分離，最終得到淡水和濃縮鹽水 的過(guò)程。海水(或苦咸水)淡化最常用的技術(shù)主要有多效蒸餾法、多級(jí)閃蒸法和反滲透法。多效蒸餾法是將海水加熱蒸餾產(chǎn)生蒸汽，蒸汽在冷凝的過(guò)程中產(chǎn)生淡水并放出潛 熱，，淡水流入淡水池，潛熱用于加熱下一級(jí)中的海水并產(chǎn)生蒸汽，依此進(jìn)行多效利用，降低 熱能消耗。該過(guò)程除了消耗熱能以外，還需額外消耗一定電力驅(qū)動(dòng)水泵和風(fēng)機(jī)。多級(jí)閃蒸法是將加熱到一定溫度的海水依次引入若干個(gè)壓力逐漸降低的閃蒸室， 由于閃蒸室的壓力低于海水溫度對(duì)應(yīng)的飽和蒸汽壓力，故海水逐級(jí)進(jìn)入閃蒸室后迅速汽 化，鹽分濃度逐級(jí)增加，溫度逐級(jí)降低，避免了無(wú)機(jī)鹽析出結(jié)垢，直至排出，各級(jí)蒸汽冷凝后 獲得淡水。該過(guò)程除了消耗熱能以外，還需消耗大量電力驅(qū)動(dòng)真空泵和水泵。反滲透法是利用反滲透膜將海水和淡水隔開(kāi)，在海水側(cè)施加足夠大的壓力(超過(guò) 海水滲透壓)，將海水中的水分子反滲透到淡水側(cè)。該法不消耗熱能，但需消耗大量電力產(chǎn) 生足夠大的外壓，另外對(duì)反滲透膜的要求也很高。傳統(tǒng)的海水淡化技術(shù)投資高，能量消耗大，據(jù)統(tǒng)計(jì)，每天生產(chǎn)1300萬(wàn)噸淡化水的 裝置，每年需要消耗原油1.3億噸。除去這筆燃料的費(fèi)用外，由此帶來(lái)的溫室效應(yīng)、空氣污 染等問(wèn)題也不容忽視。就我國(guó)而言，西北偏遠(yuǎn)村莊、荒漠、孤島等地區(qū)電力嚴(yán)重缺乏，不可能 建立傳統(tǒng)的海水(或苦咸水)淡化裝置。太陽(yáng)能海水淡化淡水技術(shù)是解決這些地區(qū)淡水短缺 問(wèn)題的有效途徑，應(yīng)用前景廣闊。目前的太陽(yáng)能海水淡化技術(shù)，通常將太陽(yáng)能集熱與海水蒸餾 脫鹽集于一體，運(yùn)行維護(hù)簡(jiǎn)單，但裝置占地面積大，啟動(dòng)慢，單位面積 產(chǎn)水量低，受地區(qū)以及氣候條件影響很大，平均日產(chǎn)淡水量?jī)H為3 4
kg Km2, d),嚴(yán)重制約了其技術(shù)的應(yīng)用和推廣。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明目的在于克服現(xiàn)有太陽(yáng)能海水淡化技術(shù)的不足，提供一種無(wú)需輔助電動(dòng)設(shè) 備、啟動(dòng)迅速、產(chǎn)水率高的太陽(yáng)能多效利用海水淡化方法及裝置。太陽(yáng)能多效利用海水淡化方法是采用太陽(yáng)能熱管集熱器吸收太陽(yáng)光加熱增壓室內(nèi)的海水產(chǎn)生蒸汽，使增壓室壓力迅速提高，當(dāng)增壓室壓力達(dá)到第一級(jí)自動(dòng)噴水閥開(kāi)啟所 需壓力時(shí)，海水噴入第一級(jí)閃蒸室產(chǎn)生大量蒸汽，使第一級(jí)閃蒸室壓力迅速提高，推動(dòng)補(bǔ)水 閥門(mén)的活塞，將預(yù)熱儲(chǔ)水室內(nèi)的海水加入增壓室，補(bǔ)水閥門(mén)隨后關(guān)閉，第一級(jí)閃蒸室內(nèi)蒸汽 在第一級(jí)凝結(jié)換熱板上凝結(jié)，凝結(jié)的淡水沿著傾斜的第一級(jí)冷凝換熱板下滑至第一級(jí)淡水 槽，第一級(jí)淡水槽內(nèi)的淡水經(jīng)第一級(jí)淡水排水管在預(yù)熱儲(chǔ)水室內(nèi)冷卻后流入淡水收集箱； 增壓室內(nèi)的海水間歇性不斷噴入第一級(jí)閃蒸室產(chǎn)生蒸汽，使得第一級(jí)閃蒸室內(nèi)壓力不斷增 加，當(dāng)壓力增加到第二級(jí)自動(dòng)噴水閥開(kāi)啟所需壓力時(shí)，第一級(jí)閃蒸室內(nèi)的海水噴入第二級(jí) 閃蒸室產(chǎn)生大量蒸汽，第一級(jí)閃蒸室內(nèi)的蒸汽在第一級(jí)凝結(jié)換熱板上凝結(jié)放出的凝結(jié)潛熱 傳至第二級(jí)閃蒸室促使第二級(jí)閃蒸室內(nèi)海水蒸發(fā)，產(chǎn)生的蒸汽上升至第二級(jí)冷凝換熱板凝 結(jié)成淡水并沿著傾斜的第二級(jí)冷凝換熱板下滑至第二級(jí)淡水槽，第二級(jí)淡水槽內(nèi)的淡水經(jīng) 第二級(jí)淡水排水管在預(yù)熱儲(chǔ)水室里冷卻后，流入淡水收集箱；依次類(lèi)推，第n-1級(jí)閃蒸室內(nèi) 的海水間歇性不斷噴入第η級(jí)閃蒸室產(chǎn)生大量蒸汽，第n-1級(jí)閃蒸室內(nèi)的蒸汽凝結(jié)潛熱不 斷傳至第η級(jí)閃蒸室促進(jìn)海水蒸發(fā)，蒸汽上升至第η級(jí)冷凝換熱板凝結(jié)成淡水并沿著傾斜 的第η級(jí)冷凝換熱板下滑至第η級(jí)淡水槽，第η級(jí)淡水槽內(nèi)淡水經(jīng)第η級(jí)淡水排水管在預(yù) 熱儲(chǔ)水室里冷卻后流入淡水收集箱；第η級(jí)閃蒸室內(nèi)凝結(jié)潛熱經(jīng)第η級(jí)冷凝換熱板傳至預(yù) 熱儲(chǔ)水室加熱冷海水。所述的η > 3。太陽(yáng)能多效利用海水淡化裝置本體由下到上依次設(shè)有增壓室、絕熱板、第一級(jí)閃 蒸室、第一級(jí)冷凝換熱板、第二級(jí)閃蒸室、第二級(jí)冷凝換熱板、第n-1級(jí)閃蒸室、第n-1級(jí)冷 凝換熱板、第η級(jí)閃蒸室、第η級(jí)冷凝換熱板、預(yù)熱儲(chǔ)水室；所述的第一級(jí)冷凝換熱板、第二 級(jí)冷凝換熱板、第n-1級(jí)冷凝換熱板、第η級(jí)冷凝換熱板為傾斜布置；所述的第一級(jí)冷凝換 熱板低端的下方布置第一級(jí)淡水槽，第二級(jí)冷凝換熱板低端的下方布置第二級(jí)淡水槽，第 n-1級(jí)冷凝換熱板低端的下方布置第n-1級(jí)淡水槽，第η級(jí)冷凝換熱板低端的下方布置第η 級(jí)淡水槽；所述的增壓室的下部經(jīng)第一級(jí)自動(dòng)噴水閥與第一級(jí)閃蒸室上部的第一級(jí)噴頭相 連，第一級(jí)噴頭位于第一級(jí)淡水槽的下方；第一級(jí)閃蒸室的下部經(jīng)第二級(jí)自動(dòng)噴水閥與第 二級(jí)閃蒸室上部的第二級(jí)噴頭相連，第二級(jí)噴頭位于第二級(jí)淡水槽的下方；第二級(jí)閃蒸室 的下部經(jīng)第n-1級(jí)自動(dòng)噴水閥與第n-1級(jí)閃蒸室上部的第n-1級(jí)噴頭相連，第n_l級(jí)噴頭 位于第n-1級(jí)淡水槽的下方；第n-1級(jí)閃蒸室的下部經(jīng)第η級(jí)自動(dòng)噴水閥與第η級(jí)閃蒸室 上部的第η級(jí)噴頭相連，第η級(jí)噴頭位于第η級(jí)淡水槽的下方；所述的增壓室的上部經(jīng)補(bǔ)水 閥門(mén)和補(bǔ)水總閥門(mén)與預(yù)熱儲(chǔ)水室的下部相連；所述的增壓室底部布置有太陽(yáng)能熱管集熱器 的熱管；所述的第一級(jí)淡水槽上方設(shè)有第一級(jí)淡水排水管，第一級(jí)淡水排水管經(jīng)過(guò)預(yù)熱儲(chǔ) 水室內(nèi)部換熱后，經(jīng)第一級(jí)逆止閥與淡水收集箱連接；第二級(jí)淡水槽上方設(shè)有第二級(jí)淡水 排水管，第二級(jí)淡水排水管經(jīng)過(guò)預(yù)熱儲(chǔ)水室內(nèi)部后，經(jīng)第二級(jí)逆止閥與淡水收集箱連接；第 n-1級(jí)淡水槽上方設(shè)有第n-1級(jí)淡水排水管，第一淡水排水管經(jīng)過(guò)預(yù)熱儲(chǔ)水室內(nèi)部換熱后， 經(jīng)第n-1級(jí)逆止閥與淡水收集箱連接；第η級(jí)淡水槽上方設(shè)有第η級(jí)淡水排水管，第η級(jí)淡 水排水管經(jīng)過(guò)預(yù)熱儲(chǔ)水室內(nèi)部換熱后，經(jīng)第η級(jí)逆止閥與淡水收集箱連接；所述的第η級(jí)閃 蒸室的底部設(shè)有濃海水排放管，濃海水排放管經(jīng)過(guò)預(yù)熱儲(chǔ)水室內(nèi)部換熱后與濃海水排放逆 止閥連接；所述的預(yù)熱儲(chǔ)水室頂部設(shè)有海水進(jìn)水閥門(mén)。所述的η ≥ 3。所述的補(bǔ)水閥門(mén)包括活塞外筒、彈簧、旁路閥門(mén)、補(bǔ)水孔、活塞；活 塞外筒內(nèi)設(shè)有彈簧和活塞，緊鄰彈簧的活塞外筒的一端經(jīng)多孔介質(zhì)管與第一級(jí)閃蒸室的上部相連，活塞外筒另一端直接與第一級(jí)閃蒸室的上部相連，活塞外筒側(cè)面設(shè)有旁路閥門(mén)。所 述的裝置本體外覆蓋有保溫材料。所述的第一級(jí)冷凝換熱板、第二級(jí)冷凝換熱板、第n-1級(jí) 冷凝換熱板、第η級(jí)冷凝換熱板的傾角為5-30°。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下優(yōu)點(diǎn)
1、本發(fā)明采用太陽(yáng)能熱管集熱器吸收大面積上的太陽(yáng)光，將全部能量集中起來(lái)，用于 加熱增壓室內(nèi)少量海水，使得增壓室內(nèi)海水迅速蒸發(fā)產(chǎn)生蒸汽，提高增壓室內(nèi)壓力，快速啟 動(dòng)海水淡化裝置，并在5-30分鐘內(nèi)即可產(chǎn)生淡水，即使在陽(yáng)光不充足的地區(qū)或季節(jié)，都充 分及時(shí)地利用有陽(yáng)光的時(shí)間，產(chǎn)生淡水以備急需時(shí)使用；另外，采用太陽(yáng)能熱管加熱海水， 可以將增壓室布置在海平面以上或者以下，滿(mǎn)足不同需求，方便靈活。2、本發(fā)明利用增壓室產(chǎn)生的蒸汽提供海水淡化裝置運(yùn)行所需動(dòng)力，使得本發(fā)明的 方法和裝置無(wú)需電力驅(qū)動(dòng)設(shè)備，可徹底擺脫現(xiàn)有技術(shù)對(duì)電力的依賴(lài)，特別適合于偏遠(yuǎn)村莊、 荒漠、海島及其他無(wú)淡水、無(wú)電(或缺電)的地區(qū)使用，也可在航海船舶應(yīng)急時(shí)使用。3、本發(fā)明中的補(bǔ)水閥門(mén)本體，采用一側(cè)連接彈簧的中間帶有補(bǔ)水孔的柱狀活塞； 不連接彈簧的一側(cè)直接連通第一級(jí)閃蒸室，該側(cè)截面所受壓強(qiáng)隨第一級(jí)閃蒸室內(nèi)壓強(qiáng)的變 化而迅速變化；活塞另一側(cè)上連接有彈簧，通過(guò)多孔介質(zhì)管與第一級(jí)閃蒸室相通，該側(cè)截面 所受壓強(qiáng)需要經(jīng)過(guò)一段時(shí)間才能接近第一級(jí)閃蒸室內(nèi)壓強(qiáng)；每當(dāng)增壓室將海水噴入第一級(jí) 閃蒸室后，第一級(jí)閃蒸室內(nèi)壓力迅速增加，推動(dòng)活塞移動(dòng)并壓縮彈簧，使得補(bǔ)水孔連通增壓 室補(bǔ)水管道；隨著活塞兩側(cè)截面所受壓強(qiáng)逐漸接近，在彈簧的作用下活塞逐漸恢復(fù)原位，補(bǔ) 水閥門(mén)關(guān)閉，補(bǔ)水結(jié)束；依此循環(huán)，不需外部動(dòng)力，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)向增壓室補(bǔ)水。4、本發(fā)明中，在海水噴入下一級(jí)閃蒸室時(shí)，壓力突然下降發(fā)生閃蒸，蒸汽產(chǎn)生過(guò)程 中不涉及受熱面，有效防止了無(wú)機(jī)鹽結(jié)垢。5、本發(fā)明中，各閃蒸室溫度逐級(jí)降低，除第一級(jí)閃蒸室以外其余各級(jí)閃蒸室都能 夠高效吸收上一級(jí)閃蒸室水蒸氣凝結(jié)時(shí)的潛熱，促使閃蒸室底部海水蒸發(fā)，大大提高太陽(yáng) 能的利用效率；由于凝結(jié)換熱板上溫度均勻且兩側(cè)溫差小，有效抑制了無(wú)機(jī)鹽結(jié)垢。6、各級(jí)閃蒸室內(nèi)的壓力及水位都高于淡水收集箱，故可以直接利用帶有逆止閥的 淡水排水管將淡水槽內(nèi)的淡水引出閃蒸室，并經(jīng)預(yù)熱儲(chǔ)水室回收顯熱，提高能量利用效率。7、最后一級(jí)閃蒸室內(nèi)的壓力及水位都高于大氣壓，故可以直接利用帶有逆止閥的 濃海水排水管在預(yù)熱儲(chǔ)水室內(nèi)回收大部分顯熱后將海水排放到外界。8、本發(fā)明方法和裝置的能量利用效率高，單位集熱面積的淡水產(chǎn)率是普通太陽(yáng)能 海水淡化裝置的10-200倍。


圖1是太陽(yáng)能多效利用海水淡化裝置的結(jié)構(gòu)示意圖； 圖2是本發(fā)明的補(bǔ)水閥門(mén)結(jié)構(gòu)示意圖中增壓室1、絕熱板2、第一級(jí)閃蒸室3、第一級(jí)冷凝換熱板4、淡水收集箱5、第二級(jí) 閃蒸室6、第η級(jí)逆止閥7、第二級(jí)冷凝換熱板8、第n-1級(jí)閃蒸室9、第n-1級(jí)冷凝換熱板10、 第n-1級(jí)逆止閥11、第二級(jí)逆止閥12、第η級(jí)閃蒸室13、第一級(jí)逆止閥14、第η級(jí)冷凝換熱 板15、第一級(jí)淡水排水管16、第n-1級(jí)淡水排水管17、第二級(jí)淡水排水管18、第一級(jí)淡水排 水管19、濃海水排放管20、海水進(jìn)水閥門(mén)21、預(yù)熱儲(chǔ)水室22、第η級(jí)淡水槽23、第η級(jí)噴頭 24、第n-1級(jí)淡水槽25、第η級(jí)自動(dòng)噴水閥沈、第η_1級(jí)噴頭27、第n_l級(jí)自動(dòng)噴水閥28、第二級(jí)淡水槽四、第二級(jí)噴頭30、第二級(jí)自動(dòng)噴水閥31、第一級(jí)淡水槽32、第一級(jí)噴頭33、 第一級(jí)自動(dòng)噴水閥34、補(bǔ)水總閥門(mén)35、補(bǔ)水閥門(mén)36、熱管37、太陽(yáng)能熱管集熱器38、濃海水 排放逆止閥39、活塞外筒36-1、旁路閥門(mén)36-3、彈簧36_2、補(bǔ)水孔36_4、活塞36_5、多孔介 質(zhì)管36-6。
具體實(shí)施例方式
太陽(yáng)能多效利用海水淡化方法是采用太陽(yáng)能熱管集熱器吸收太陽(yáng)光加熱增壓室內(nèi) 的海水產(chǎn)生蒸汽，使增壓室壓力迅速提高，當(dāng)增壓室壓力達(dá)到第一級(jí)自動(dòng)噴水閥開(kāi)啟所需 壓力時(shí)，海水噴入第一級(jí)閃蒸室產(chǎn)生大量蒸汽，使第一級(jí)閃蒸室壓力迅速提高，推動(dòng)補(bǔ)水閥 門(mén)的活塞，將預(yù)熱儲(chǔ)水室內(nèi)的海水加入增壓室，補(bǔ)水閥門(mén)隨后關(guān)閉，第一級(jí)閃蒸室內(nèi)的蒸汽 在第一級(jí)凝結(jié)換熱板上凝結(jié)，凝結(jié)的淡水沿著傾斜的第一級(jí)冷凝換熱板下滑至第一級(jí)淡水 槽，第一級(jí)淡水槽內(nèi)的淡水經(jīng)第一級(jí)淡水排水管在預(yù)熱儲(chǔ)水室內(nèi)冷卻后流入淡水收集箱； 增壓室內(nèi)的海水間歇性不斷噴入第一級(jí)閃蒸室產(chǎn)生蒸汽，使得第一級(jí)閃蒸室內(nèi)壓力不斷增 加，當(dāng)壓力增加到第二級(jí)自動(dòng)噴水閥開(kāi)啟所需壓力時(shí)，第一級(jí)閃蒸室內(nèi)的海水噴入第二級(jí) 閃蒸室產(chǎn)生大量蒸汽，第一級(jí)閃蒸室內(nèi)的蒸汽在第一級(jí)凝結(jié)換熱板上凝結(jié)放出的凝結(jié)潛熱 傳至第二級(jí)閃蒸室促使第二級(jí)閃蒸室內(nèi)海水蒸發(fā)，產(chǎn)生的蒸汽上升至第二級(jí)冷凝換熱板凝 結(jié)成淡水并沿著傾斜的第二級(jí)冷凝換熱板下滑至第二級(jí)淡水槽，第二級(jí)淡水槽內(nèi)的淡水經(jīng) 第二級(jí)淡水排水管在預(yù)熱儲(chǔ)水室里冷卻后，流入淡水收集箱；依次類(lèi)推，第n-1級(jí)閃蒸室內(nèi) 的海水間歇性不斷噴入第η級(jí)閃蒸室產(chǎn)生大量蒸汽，第n-1級(jí)閃蒸室內(nèi)的蒸汽凝結(jié)潛熱不 斷傳至第η級(jí)閃蒸室促進(jìn)海水蒸發(fā)，蒸汽上升至第η級(jí)冷凝換熱板凝結(jié)成淡水并沿著傾斜 的第η級(jí)冷凝換熱板下滑至第η級(jí)淡水槽，第η級(jí)淡水槽內(nèi)淡水經(jīng)第η級(jí)淡水排水管在預(yù) 熱儲(chǔ)水室里冷卻后流入淡水收集箱；第η級(jí)閃蒸室內(nèi)凝結(jié)潛熱經(jīng)第η級(jí)冷凝換熱板傳至預(yù) 熱儲(chǔ)水室加熱冷海水。所述的η > 3。如圖1、2所示，太陽(yáng)能多效利用海水淡化裝置本體由下到上依次設(shè)有增壓室1、絕 熱板2、第一級(jí)閃蒸室3、第一級(jí)冷凝換熱板4、第二級(jí)閃蒸室6、第二級(jí)冷凝換熱板8、第n-1 級(jí)閃蒸室9、第n-1級(jí)冷凝換熱板10、第η級(jí)閃蒸室13、第η級(jí)冷凝換熱板15、預(yù)熱儲(chǔ)水室 22 ；所述的第一級(jí)冷凝換熱板4、第二級(jí)冷凝換熱板8、第n-1級(jí)冷凝換熱板10、第η級(jí)冷凝 換熱板15為傾斜布置；所述的第一級(jí)冷凝換熱板4低端的下方布置第一級(jí)淡水槽32，第二 級(jí)冷凝換熱板8低端的下方布置第二級(jí)淡水槽四，第n-1級(jí)冷凝換熱板10低端的下方布置 第n-1級(jí)淡水槽25，第η級(jí)冷凝換熱板15低端的下方布置第η級(jí)淡水槽23 ；所述的增壓室 1的下部經(jīng)第一級(jí)自動(dòng)噴水閥34與第一級(jí)閃蒸室3上部的第一級(jí)噴頭33相連，第一級(jí)噴頭 33位于第一級(jí)淡水槽32的下方；第一級(jí)閃蒸室3的下部經(jīng)第二級(jí)自動(dòng)噴水閥31與第二級(jí) 閃蒸室6上部的第二級(jí)噴頭30相連，第二級(jí)噴頭30位于第二級(jí)淡水槽四的下方；第二級(jí) 閃蒸室6的下部經(jīng)第n-1級(jí)自動(dòng)噴水閥觀與第n-1級(jí)閃蒸室9上部的第n_l級(jí)噴頭27相 連，第n-1級(jí)噴頭27位于第n-1級(jí)淡水槽25的下方；第n_l級(jí)閃蒸室9的下部經(jīng)第η級(jí)自 動(dòng)噴水閥26與第η級(jí)閃蒸室13上部的第η級(jí)噴頭M相連，第η級(jí)噴頭M位于第η級(jí)淡 水槽23的下方；所述的增壓室1的上部經(jīng)補(bǔ)水閥門(mén)36和補(bǔ)水總閥門(mén)35與預(yù)熱儲(chǔ)水室22 的下部相連；所述的增壓室1底部布置有太陽(yáng)能熱管集熱器38的熱管37 ；所述的第一級(jí)淡 水槽32上方設(shè)有第一級(jí)淡水排水管19，第一級(jí)淡水排水管16經(jīng)過(guò)預(yù)熱儲(chǔ)水室22內(nèi)部換 熱后，經(jīng)第一級(jí)逆止閥14與淡水收集箱5連接；第二級(jí)淡水槽四上方設(shè)有第二級(jí)淡水排水管18，第二級(jí)淡水排水管18經(jīng)過(guò)預(yù)熱儲(chǔ)水室22內(nèi)部后，經(jīng)第二級(jí)逆止閥12與淡水收集箱 5連接；第n-1級(jí)淡水槽25上方設(shè)有第n-1級(jí)淡水排水管17，第一淡水排水管17經(jīng)過(guò)預(yù)熱 儲(chǔ)水室22內(nèi)部換熱后，經(jīng)第n-1級(jí)逆止閥11與淡水收集箱5連接；第η級(jí)淡水槽23上方 設(shè)有第η級(jí)淡水排水管16，第η級(jí)淡水排水管16經(jīng)過(guò)預(yù)熱儲(chǔ)水室22內(nèi)部換熱后，經(jīng)第η級(jí) 逆止閥7與淡水收集箱5連接；所述的第η級(jí)閃蒸室13的底部設(shè)有濃海水排放管20，濃海 水排放管20經(jīng)過(guò)預(yù)熱儲(chǔ)水室22內(nèi)部換熱后與濃海水排放逆止閥39連接；所述的預(yù)熱儲(chǔ)水 室22頂部設(shè)有海水進(jìn)水閥門(mén)21。所述的η彡3。所述的補(bǔ)水閥門(mén)36包括活塞外筒36-1、彈簧36_2、旁路閥門(mén)36_3、補(bǔ)水孔36_4、 活塞36-5 ；活塞外筒36-1內(nèi)設(shè)有彈簧36-2和活塞36_5，緊鄰彈簧36_2的活塞外筒36_1 的一端經(jīng)多孔介質(zhì)管36-6與第一級(jí)閃蒸室3的上部相連，活塞外筒36-1另一端直接與第 一級(jí)閃蒸室3的上部相連，活塞外筒36-1側(cè)面設(shè)有旁路閥門(mén)36-3。所述的裝置本體外覆蓋有保溫材料。所述的第一級(jí)冷凝換熱板4、第二級(jí)冷凝換熱板8、第n-1級(jí)冷凝換熱板10、第η級(jí) 冷凝換熱板15的傾角為5-30°。本發(fā)明的工作過(guò)程
首先，將預(yù)熱儲(chǔ)水室加滿(mǎn)海水后關(guān)閉海水進(jìn)水閥門(mén)，打開(kāi)補(bǔ)水總閥門(mén)和旁路閥門(mén)對(duì)增 壓室進(jìn)行第一次補(bǔ)水，補(bǔ)水結(jié)束后補(bǔ)水旁路閥門(mén)；太陽(yáng)能熱管集熱器吸收大面積的太陽(yáng)光， 將全部能量集中起來(lái)加熱增壓室內(nèi)的海水，使得增壓室內(nèi)海水迅速加熱蒸發(fā)產(chǎn)生蒸汽，其 內(nèi)壓力迅速提高，當(dāng)增壓室內(nèi)壓力達(dá)到第一級(jí)自動(dòng)噴水閥開(kāi)啟所需壓力時(shí)，增壓室內(nèi)的海 水經(jīng)第一級(jí)噴頭噴入第一級(jí)閃蒸室發(fā)生閃蒸，產(chǎn)生大量蒸汽，第一級(jí)閃蒸室壓力迅速提高， 推動(dòng)補(bǔ)水閥門(mén)的活塞并壓縮彈簧，活塞中間的補(bǔ)水孔移動(dòng)到恰當(dāng)位置，補(bǔ)水閥門(mén)開(kāi)啟，開(kāi)始 給增壓室補(bǔ)水，隨后活塞兩側(cè)壓強(qiáng)逐漸接近，在彈簧作用下活塞恢復(fù)原位，補(bǔ)水孔關(guān)閉，一 次補(bǔ)水結(jié)束，此后，增壓室每次向第一級(jí)閃蒸室噴水發(fā)生閃蒸時(shí)，都推動(dòng)活塞，開(kāi)啟補(bǔ)水閥 門(mén)自動(dòng)向增壓室補(bǔ)水，每次補(bǔ)水量與噴出量相當(dāng)；第一級(jí)閃蒸室內(nèi)蒸汽在第一級(jí)凝結(jié)換熱 板上凝結(jié)，凝結(jié)的淡水沿著傾斜的第一冷凝換熱板下滑至第一級(jí)淡水槽，第一級(jí)淡水槽內(nèi) 的淡水經(jīng)帶有第一級(jí)逆止閥的第一級(jí)淡水排水管在預(yù)熱儲(chǔ)水室內(nèi)冷卻后流入淡水收集箱; 閃蒸過(guò)程中，海水無(wú)機(jī)鹽濃度增加，海水溫度降低到第一級(jí)閃蒸室此時(shí)壓力所對(duì)應(yīng)的飽和 溫度并落入第一級(jí)閃蒸室底部；增壓室內(nèi)的海水間歇性地不斷噴入第一級(jí)閃蒸室并發(fā)生閃 蒸，使得第一級(jí)閃蒸室內(nèi)壓力不斷增加，當(dāng)壓力增加到第二級(jí)自動(dòng)噴水閥開(kāi)啟所需壓力時(shí)， 第一級(jí)閃蒸室內(nèi)的海水經(jīng)第二級(jí)噴頭噴入第二級(jí)閃蒸室發(fā)生閃蒸，產(chǎn)生大量蒸汽，海水中 無(wú)機(jī)鹽濃度隨之增加，海水溫度降低到第二級(jí)閃蒸室此時(shí)壓力所對(duì)應(yīng)的飽和溫度以提供閃 蒸所需的汽化潛熱，濃縮后的海水落入第二級(jí)閃蒸室底部；第一級(jí)閃蒸室內(nèi)的蒸汽在第一 級(jí)凝結(jié)換熱板上凝結(jié)時(shí)將放出的凝結(jié)潛熱，經(jīng)第一級(jí)凝結(jié)換熱板傳至第二級(jí)閃蒸室促使海 水蒸發(fā)產(chǎn)生蒸汽；產(chǎn)生的蒸汽上升至第二級(jí)冷凝換熱板凝結(jié)成淡水并沿著傾斜的第二級(jí)冷 凝換熱板下滑至第二級(jí)淡水槽，經(jīng)帶有第二級(jí)逆止閥的第二級(jí)淡水排水管在預(yù)熱儲(chǔ)水室里 冷卻后流入淡水收集箱；依此類(lèi)推；第n-1級(jí)閃蒸室內(nèi)的海水間歇性地不斷噴入第η級(jí)閃 蒸室發(fā)生閃蒸，第n-1級(jí)閃蒸室內(nèi)的蒸汽凝結(jié)潛熱經(jīng)第n-1級(jí)凝結(jié)換熱板傳至第η級(jí)閃蒸 室促進(jìn)海水蒸發(fā)，蒸汽上升至第η級(jí)冷凝換熱板凝結(jié)成淡水并沿著傾斜的第η級(jí)冷凝換熱板下滑至第η級(jí)淡水槽，第η級(jí)淡水槽內(nèi)淡水經(jīng)帶有第η級(jí)逆止閥的第η級(jí)淡水排水管在 預(yù)熱儲(chǔ)水室里冷卻后流入淡水收集箱，第η級(jí)閃蒸室內(nèi)凝結(jié)潛熱經(jīng)第η級(jí)冷凝換熱板傳至 預(yù)熱儲(chǔ)水室加熱冷海水；第η級(jí)閃蒸室內(nèi)的濃海水經(jīng)濃海水排放管在預(yù)熱儲(chǔ)水室內(nèi)部冷卻 后通過(guò)濃海水排放逆止閥排放。實(shí)施例1
太陽(yáng)能熱管集熱器的采光面積為3 m2，集熱器效率為60%;增壓室橫截為 0. 2X0. 3X0. 5 m的長(zhǎng)方體，裝置共有四級(jí)閃蒸室，各級(jí)閃蒸室截面形狀與增壓室相同，高 度為0.4 m，預(yù)熱儲(chǔ)水室截面為0.5 X 0.5 m，高為1.0 m。第一自動(dòng)噴水閥開(kāi)啟時(shí)需要的壓差 設(shè)定為40KPa，第二級(jí)自動(dòng)噴水閥開(kāi)啟時(shí)需要的壓差設(shè)定為30KPa，第三級(jí)自動(dòng)噴水閥開(kāi)啟 時(shí)需要的壓差設(shè)定為20KPa，第四級(jí)自動(dòng)噴水閥開(kāi)啟時(shí)需要的壓差設(shè)定為lOKPa。裝置啟動(dòng) 后，每隔6-10小時(shí)向預(yù)熱儲(chǔ)水室內(nèi)注入海水。該套系統(tǒng)在華東地區(qū)夏季晴天時(shí)開(kāi)啟25-30 分鐘后開(kāi)始獲得淡水，日產(chǎn)水量為200-300Kg。實(shí)施例2
太陽(yáng)能熱管集熱器的采光面積為5 m2，集熱器效率為60%;增壓室橫截為 0. 5X0. 5X0. 5 m的正方體，裝置共有四級(jí)閃蒸室，各級(jí)閃蒸室截面形狀與增壓室相同，高 度為0.4 m，預(yù)熱儲(chǔ)水室截面與增壓室相同，高為1.2 m。第一級(jí)自動(dòng)噴水閥開(kāi)啟時(shí)需要的 壓差設(shè)定為80KPa，第二級(jí)自動(dòng)噴水閥開(kāi)啟時(shí)需要的壓差設(shè)定為60KPa，第三級(jí)自動(dòng)噴水閥 開(kāi)啟時(shí)需要的壓差設(shè)定為40KPa，第四級(jí)自動(dòng)噴水閥開(kāi)啟時(shí)需要的壓差設(shè)定為20KPa。每隔 3-5小時(shí)向預(yù)熱儲(chǔ)水室內(nèi)注入海水。該套裝置在華東地區(qū)秋季晴天時(shí)開(kāi)啟15-25分鐘后開(kāi) 始獲得淡水，日產(chǎn)水量為300-400Kg。實(shí)施例3:
太陽(yáng)能熱管集熱器的采光面積為1 Om2，集熱器效率為6 5% ；增壓室橫截為 0.6X0.6X0.6 m的正方體，裝置共有五級(jí)閃蒸室，各級(jí)閃蒸室截面形狀與增壓室相同，高 度為0.5 m，預(yù)熱儲(chǔ)水室截面為1.2X1.2 m，高為2. 0 m。第一自動(dòng)噴水閥開(kāi)啟時(shí)需要的壓 差設(shè)定為50KPa，第二級(jí)自動(dòng)噴水閥開(kāi)啟時(shí)需要的壓差設(shè)定為50KPa，第三級(jí)自動(dòng)噴水閥開(kāi) 啟時(shí)需要的壓差設(shè)定為40KPa，第四級(jí)自動(dòng)噴水閥開(kāi)啟時(shí)需要的壓差設(shè)定為30KPa，第五 級(jí)自動(dòng)噴水閥開(kāi)啟時(shí)需要的壓差設(shè)定為20KP。每隔5-8小時(shí)向預(yù)熱儲(chǔ)水室內(nèi)注入海水。天 黑后，整套裝置停止工作，關(guān)閉所有閥門(mén)。該套裝置在華東地區(qū)冬季晴天時(shí)開(kāi)啟30-40分鐘 后開(kāi)始獲得淡水，日產(chǎn)水量為400 800Kg。
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權(quán)利要求
1.一種太陽(yáng)能多效利用海水淡化方法，其特征在于采用太陽(yáng)能熱管集熱器吸收太陽(yáng) 光加熱增壓室內(nèi)的海水產(chǎn)生蒸汽，使增壓室壓力迅速提高，當(dāng)增壓室壓力達(dá)到第一級(jí)自動(dòng) 噴水閥開(kāi)啟所需壓力時(shí)，海水噴入第一級(jí)閃蒸室產(chǎn)生大量蒸汽，使第一級(jí)閃蒸室壓力迅速 提高，推動(dòng)補(bǔ)水閥門(mén)的活塞，將預(yù)熱儲(chǔ)水室內(nèi)的海水加入增壓室，補(bǔ)水閥門(mén)隨后關(guān)閉，第一 級(jí)閃蒸室內(nèi)的蒸汽在第一級(jí)凝結(jié)換熱板上凝結(jié)，凝結(jié)的淡水沿著傾斜的第一級(jí)冷凝換熱板 下滑至第一級(jí)淡水槽，第一級(jí)淡水槽內(nèi)的淡水經(jīng)第一級(jí)淡水排水管在預(yù)熱儲(chǔ)水室內(nèi)冷卻后 流入淡水收集箱；增壓室內(nèi)的海水間歇性不斷噴入第一級(jí)閃蒸室產(chǎn)生蒸汽，使得第一級(jí)閃 蒸室內(nèi)壓力不斷增加，當(dāng)壓力增加到第二級(jí)自動(dòng)噴水閥開(kāi)啟所需壓力時(shí)，第一級(jí)閃蒸室內(nèi) 的海水噴入第二級(jí)閃蒸室產(chǎn)生大量蒸汽，第一級(jí)閃蒸室內(nèi)的蒸汽在第一級(jí)凝結(jié)換熱板上凝 結(jié)放出的凝結(jié)潛熱傳至第二級(jí)閃蒸室促使第二級(jí)閃蒸室內(nèi)海水蒸發(fā)，產(chǎn)生的蒸汽上升至第 二級(jí)冷凝換熱板凝結(jié)成淡水并沿著傾斜的第二級(jí)冷凝換熱板下滑至第二級(jí)淡水槽，第二級(jí) 淡水槽內(nèi)的淡水經(jīng)第二級(jí)淡水排水管在預(yù)熱儲(chǔ)水室里冷卻后，流入淡水收集箱；依次類(lèi)推， 第n-1級(jí)閃蒸室內(nèi)的海水間歇性不斷噴入第η級(jí)閃蒸室產(chǎn)生大量蒸汽，第η-1級(jí)閃蒸室內(nèi) 的蒸汽凝結(jié)潛熱不斷傳至第η級(jí)閃蒸室促進(jìn)海水蒸發(fā)，蒸汽上升至第η級(jí)冷凝換熱板凝結(jié) 成淡水并沿著傾斜的第η級(jí)冷凝換熱板下滑至第η級(jí)淡水槽，第η級(jí)淡水槽內(nèi)淡水經(jīng)第η 級(jí)淡水排水管在預(yù)熱儲(chǔ)水室里冷卻后流入淡水收集箱；第η級(jí)閃蒸室內(nèi)凝結(jié)潛熱經(jīng)第η級(jí) 冷凝換熱板傳至預(yù)熱儲(chǔ)水室加熱冷海水。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種太陽(yáng)能多效利用海水淡化方法，其特征在于所述的 η > 3。
3.—種如權(quán)利要求1所述方法設(shè)計(jì)的太陽(yáng)能多效利用海水淡化裝置，其特征在于裝置 本體由下到上依次設(shè)有增壓室(1)、絕熱板(2)、第一級(jí)閃蒸室(3)、第一級(jí)冷凝換熱板(4)、 第二級(jí)閃蒸室(6)、第二級(jí)冷凝換熱板(8)、第η-1級(jí)閃蒸室(9)、第η-1級(jí)冷凝換熱板(10)、 第η級(jí)閃蒸室(13)、第η級(jí)冷凝換熱板(15)、預(yù)熱儲(chǔ)水室(22)；所述的第一級(jí)冷凝換熱板 (4)、第二級(jí)冷凝換熱板(8)、第η-1級(jí)冷凝換熱板(10)、第η級(jí)冷凝換熱板(15)為傾斜布 置；所述的第一級(jí)冷凝換熱板(4)低端的下方布置第一級(jí)淡水槽(32)，第二級(jí)冷凝換熱板(8)低端的下方布置第二級(jí)淡水槽(29)，第η-1級(jí)冷凝換熱板(10)低端的下方布置第η-1 級(jí)淡水槽(25)，第η級(jí)冷凝換熱板(15)低端的下方布置第η級(jí)淡水槽(23)；所述的增壓室 (1)的下部經(jīng)第一級(jí)自動(dòng)噴水閥(34)與第一級(jí)閃蒸室(3)上部的第一級(jí)噴頭(33)相連，第 一級(jí)噴頭(33)位于第一級(jí)淡水槽(32)的下方；第一級(jí)閃蒸室(3)的下部經(jīng)第二級(jí)自動(dòng)噴水 閥(31)與第二級(jí)閃蒸室(6)上部的第二級(jí)噴頭(30)相連，第二級(jí)噴頭(30)位于第二級(jí)淡 水槽(29)的下方；第二級(jí)閃蒸室(6)的下部經(jīng)第η-1級(jí)自動(dòng)噴水閥(28)與第η_1級(jí)閃蒸室(9)上部的第η-1級(jí)噴頭(27)相連，第η-1級(jí)噴頭(27)位于第η_1級(jí)淡水槽(25)的下方； 第η-1級(jí)閃蒸室(9)的下部經(jīng)第η級(jí)自動(dòng)噴水閥(26)與第η級(jí)閃蒸室(13)上部的第η級(jí) 噴頭(24)相連，第η級(jí)噴頭(24)位于第η級(jí)淡水槽(23)的下方；所述的增壓室(1)的上部 經(jīng)補(bǔ)水閥門(mén)(36 )和補(bǔ)水總閥門(mén)(35 )與預(yù)熱儲(chǔ)水室(22 )的下部相連；所述的增壓室(1)底 部布置有太陽(yáng)能熱管集熱器(38)的熱管(37)；所述的第一級(jí)淡水槽(32)上方設(shè)有第一級(jí) 淡水排水管(19)，第一級(jí)淡水排水管(16)經(jīng)過(guò)預(yù)熱儲(chǔ)水室(22)內(nèi)部換熱后，經(jīng)第一級(jí)逆止 閥(14)與淡水收集箱(5)連接；第二級(jí)淡水槽(29)上方設(shè)有第二級(jí)淡水排水管(18)，第二 級(jí)淡水排水管(18)經(jīng)過(guò)預(yù)熱儲(chǔ)水室(22)內(nèi)部后，經(jīng)第二級(jí)逆止閥(12)與淡水收集箱(5)連接；第n-1級(jí)淡水槽(25)上方設(shè)有第n-1級(jí)淡水排水管(17)，第一淡水排水管(17)經(jīng)過(guò) 預(yù)熱儲(chǔ)水室(22)內(nèi)部換熱后，經(jīng)第n-1級(jí)逆止閥(11)與淡水收集箱(5)連接；第η級(jí)淡水 槽(23)上方設(shè)有第η級(jí)淡水排水管(16)，第η級(jí)淡水排水管(16)經(jīng)過(guò)預(yù)熱儲(chǔ)水室(22)內(nèi) 部換熱后，經(jīng)第η級(jí)逆止閥(7)與淡水收集箱(5)連接；所述的第η級(jí)閃蒸室(13)的底部設(shè) 有濃海水排放管(20)，濃海水排放管(20)經(jīng)過(guò)預(yù)熱儲(chǔ)水室(22)內(nèi)部換熱后與濃海水排放 逆止閥(39)連接；所述的預(yù)熱儲(chǔ)水室(22)頂部設(shè)有海水進(jìn)水閥門(mén)(21)。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種太陽(yáng)能多效利用海水淡化裝置，其特征在于所述的 η > 3。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種太陽(yáng)能多效利用海水淡化裝置，其特征在于所述的補(bǔ) 水閥門(mén)(36 )包括活塞外筒(36-1)、彈簧(36-2 )、旁路閥門(mén)(36_3 )、補(bǔ)水孔(36-4 )、活塞 (36-5);活塞外筒(36-1)內(nèi)設(shè)有彈簧(36-2)和活塞(36-5)，緊鄰彈簧(36_2)的活塞外筒 (36-1)的一端經(jīng)多孔介質(zhì)管(36-6)與第一級(jí)閃蒸室(3)的上部相連，活塞外筒(36-1)另 一端直接與第一級(jí)閃蒸室(3)的上部相連，活塞外筒(36-1)側(cè)面設(shè)有旁路閥門(mén)(36-3)。
6.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種太陽(yáng)能多效利用海水淡化裝置，其特征在于所述的裝置 本體外覆蓋有保溫材料。
7.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種太陽(yáng)能多效利用海水淡化裝置，其特征在于所述的第一 級(jí)冷凝換熱板(4)、第二級(jí)冷凝換熱板(8)、第n-1級(jí)冷凝換熱板(10)、第η級(jí)冷凝換熱板 (15)的傾角為5-30°。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)一種太陽(yáng)能多效利用海水淡化方法和裝置，裝置本體由下到上依次設(shè)有增壓室、絕熱板、第一級(jí)閃蒸室、第一級(jí)冷凝換熱板、第二級(jí)閃蒸室、第二級(jí)冷凝換熱板、第n-1級(jí)閃蒸室、第n-1級(jí)冷凝換熱板、第n級(jí)閃蒸室、第n級(jí)冷凝換熱板、預(yù)熱儲(chǔ)水室，增壓室上部經(jīng)補(bǔ)水閥門(mén)與預(yù)熱儲(chǔ)水室下部相連，增壓室底部布置有太陽(yáng)能熱管集熱器的熱管，增壓室下部經(jīng)第一級(jí)自動(dòng)噴水閥與第一級(jí)閃蒸室上部的第一級(jí)噴頭相連，第一級(jí)淡水槽上方設(shè)有第一級(jí)淡水排水管，第一級(jí)閃蒸室下部經(jīng)第二級(jí)自動(dòng)噴水閥與第二級(jí)閃蒸室上部的第二級(jí)噴頭相連，依此類(lèi)推，直至第n級(jí)閃蒸室。本發(fā)明無(wú)需輔助電動(dòng)設(shè)備、啟動(dòng)快、產(chǎn)水率高，特別適合海島、海船和偏遠(yuǎn)地區(qū)使用。
文檔編號(hào)B63J1/00GK102134138SQ201110039730
公開(kāi)日2011年7月27日 申請(qǐng)日期2011年2月17日 優(yōu)先權(quán)日2011年2月17日
發(fā)明者余春江, 倪明江, 周勁松, 岑可法, 方夢(mèng)祥, 施正倫, 王勤輝, 王樹(shù)榮, 程樂(lè)鳴, 肖剛, 駱仲泱, 高翔 申請(qǐng)人:浙江大學(xué)