專利名稱：一體式太陽能海水淡化整體生產(chǎn)裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種太陽能海水淡化裝置，特別是涉及一種集熱、降膜蒸餾為 一體的太陽能海水淡化整體生產(chǎn)裝置，屬于太陽能光熱技術(shù)進(jìn)行海水淡化(咸 水脫鹽)的技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
目前，人類淡水資源極其匱乏，尤其是島嶼和苦咸水地區(qū)，雖有豐富的海 水或苦咸水資源，但嚴(yán)重缺乏生產(chǎn)、生活所用的淡水。能源危機(jī)和由于使用礦 物能源造成的環(huán)境污染促使人類努力地開發(fā)利用太陽能、風(fēng)能等清潔能源。隨 著太陽能集熱技術(shù)的發(fā)展，已經(jīng)出現(xiàn)了利用太陽能資源對海水(或苦咸水)進(jìn) 行淡化處理的技術(shù)及其裝置。專利號為01134409. 1的專利公開了一種太陽能海水淡化設(shè)備，此設(shè)備包括 一個用于收集太陽能以加熱導(dǎo)熱介質(zhì)的高溫集熱裝置、 一個利用來自高溫集熱 裝置中的輸出管的高溫導(dǎo)熱介質(zhì)產(chǎn)生高溫水蒸汽的蒸汽鍋爐和一個利用來自蒸 汽鍋爐的水蒸氣蒸餾海水以獲得淡水的多效蒸餾海水淡化裝置。由于該設(shè)備是 利用太陽能高溫集熱裝置產(chǎn)生6(TC以上的高溫，通過導(dǎo)熱介質(zhì)將熱量間接傳遞 給蒸汽鍋爐和蒸餾設(shè)備，然后才將熱量傳遞給海水進(jìn)行蒸餾。這樣喉支存在著一 些缺點首先，太陽能的光熱轉(zhuǎn)換率隨溫度的增高而下降，尤其是當(dāng)集熱溫度 高于60。C時，其光熱轉(zhuǎn)換效率將大幅度下降，不利于太陽能的充分利用；其次， 由于從采集到熱量到最終的利用熱量蒸餾的整個熱量傳遞過程中，是通過兩個 以上的設(shè)備來完成的，所以，受每臺設(shè)備的換熱效率及所用管道散熱等因素影 響，從而導(dǎo)致總的熱利用率較低。
專利號為98225969.7的專利公開了 一種真空管太陽能海水淡化器，它由 太陽能凹鏡面、集熱管、中心管、冷凝室、真空泵及海水池組成，海水進(jìn)入集 熱管與中心管的夾套內(nèi)，在集熱的同時進(jìn)行蒸餾，蒸汽通過中心管進(jìn)入冷凝室 冷凝成淡水。該淡化器裝置雖然將太陽能集熱和海水蒸餾同步進(jìn)行，但是需要 爿使用真空泵將集熱管加熱腔抽成高負(fù)壓，須較大功率，耗費(fèi)能源。而且在真空 度較高的情況下，海水在集熱管中沸騰，極易形成泡沫，溢流到中心管中，污 染淡化水。此外，海水在集熱管中的實際蒸發(fā)面積僅為集熱管與中心管之間的 環(huán)形夾套的橫截面積，蒸發(fā)面積狹小，導(dǎo)致蒸發(fā)效率降低。發(fā)明內(nèi)容一套太陽能海水淡化整體生產(chǎn)裝置。該裝置完全利用太陽能的光熱和現(xiàn)有的真 空管太陽能集熱技術(shù)，將太陽能集熱、降膜蒸餾及微負(fù)壓蒸餾集合在真空管內(nèi) 一步完成，同時輔以正壓冷凝、余熱回收、氣液接觸式增濕換熱及氣液分離等 技術(shù)，完成海水淡化的全部過程，獲得純凈的淡化水。整套裝置結(jié)構(gòu)筒單，效 率高，降低投資和運(yùn)行成本。為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案予以實現(xiàn) 一種一體式太陽能海水淡化整體生產(chǎn)裝置，包括海水高位槽和集熱降膜蒸餾器組，所述蒸餾器組由若干支太陽能真空管和集聯(lián)箱組成，真空管插裝在集 聯(lián)箱上，其特征在于所述真空管內(nèi)的側(cè)壁上設(shè)置有濕潤膜；真空管內(nèi)設(shè)有海水 導(dǎo)入管，其上端封堵，上端的側(cè)壁上開有布水孔，下端連接管路；此外還設(shè)有 飽和水蒸氣導(dǎo)出管，其上端開口，且其上端高于海水導(dǎo)入管的上端，防止>^人布 水孔噴出的海水進(jìn)入水蒸汽導(dǎo)出管，下端連4妄管路；所述集聯(lián)箱能導(dǎo)入熱循環(huán) 空氣，并將熱濃海水導(dǎo)出。作為本發(fā)明的 一個技術(shù)方案，上述濕潤膜是具有強(qiáng)吸水性和疏水性的纖維 織物，并貼敷在真空管內(nèi)壁上。 另一方面，所述真空管除選用具有光滑內(nèi)壁的普通真空管外，還可以將其 內(nèi)壁制作成菠蘿花紋、內(nèi)螺旋花紋或條紋狀花紋，有利于海水在管內(nèi)形成水膜, 增強(qiáng)降膜蒸餾性能。所述集聯(lián)箱至少有一側(cè)端開口 ，海水導(dǎo)入管和飽和水蒸汽導(dǎo)出管安裝在集 聯(lián)箱上，且其下端口穿過集聯(lián)箱。作為本發(fā)明的另 一技術(shù)方案，所述海水淡化整體生產(chǎn)裝置還包括一個能將 飽和水蒸汽帶出、在真空管內(nèi)形成微負(fù)壓、并在整個系統(tǒng)中形成循環(huán)空氣的風(fēng)機(jī)，所述風(fēng)機(jī)通過管路與飽和水蒸汽導(dǎo)出管連通； 一個能將海水預(yù)熱，同時將飽和水蒸汽冷凝成淡水的換熱器，所述換熱器的一個出口通過管路連通海水導(dǎo)入管；以及一個能將淡水和循環(huán)空氣分離的旋風(fēng)式分離器，所述分離器的進(jìn)口 與所述換熱器的另 一個出口連通。本發(fā)明海水淡化裝置還包括一個能使循環(huán)空氣增濕、且能與集聯(lián)箱中導(dǎo)出 的熱濃海水進(jìn)行相、相換熱的填料塔式換熱器。此外還包括一個溫度傳感器和 一個電磁閥，電磁閥安裝在連接海水高位槽的海水管路上，通過檢測真空管的 溫度，控制電磁閥和風(fēng)機(jī)，進(jìn)而實現(xiàn)對真空管中蒸餾溫度的控制。海水在所述真空管中進(jìn)行降膜蒸餾和微負(fù)壓蒸餾，蒸餾溫度范圍為40~60 。C，微負(fù)壓蒸餾的壓強(qiáng)大于負(fù)100Pa。為增加太陽能集熱效果，組成集熱降膜蒸餾器組的各支真空管之間空隙處 安裝聚光反光板。此外，為滿足大規(guī)P漠海水淡化生產(chǎn)的需求，可以將多組集熱降膜蒸餾器組 并聯(lián)或串聯(lián)組成矩陣模塊使用。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的優(yōu)點和積極效果是(1) 由于采用的真空管太陽能集熱溫度區(qū)間為40 60。C的低熱范圍，充 分利用了太陽能集熱真空管的最高的光熱轉(zhuǎn)換效率的溫度段，提高太陽能的利 用率，進(jìn)而提高海水淡化的生產(chǎn)效率。(2) 待蒸餾的海水通過海水導(dǎo)入管進(jìn)入真空管后，在濕潤膜和重力的共
同作用下強(qiáng)迫形成水膜的形式分布在真空集熱管的內(nèi)壁上，直接加熱蒸餾，從 而將太陽能集熱器和降膜蒸餾器合并為一個設(shè)備。這樣在降低設(shè)備成本的同時，避免了從太陽能集熱器到蒸餾器熱量傳遞過程中大量的熱損失,提高熱利用率； 另 一方面由于采用在真空管內(nèi)壁貼敷濕潤膜形成降膜蒸餾，將真空管內(nèi)壁的展 開面積直接作為蒸餾面積，從而大幅度地提高了蒸發(fā)面積，例如一支國家標(biāo)準(zhǔn) 的外直徑為58簡、長度為1800mm的太陽能真空集熱管，其內(nèi)壁展開面積大約 為0. 265m2，從而使低熱區(qū)太陽能海水淡化蒸餾效率大幅度的提高。(3) 真空管內(nèi)微負(fù)壓降膜蒸餾過程是在海水沸點以下進(jìn)行蒸餾的，從而 避免了蒸餾過程中海水泡沫的產(chǎn)生，保證了淡水的純凈。(4) 由于采取了真空管內(nèi)微負(fù)壓降膜蒸餾，海水是以水膜的形式存在于 真空管內(nèi)被加熱、蒸餾，所以熱容量很小，從而縮短了裝置進(jìn)行淡化的啟動時 間，進(jìn)一步提高生產(chǎn)效率。


圖1是本發(fā)明海水淡化整體生產(chǎn)裝置一個實施例的整體結(jié)構(gòu)示意圖。 圖2是圖1所示實施例中一支真空管的內(nèi)部結(jié)構(gòu)示意圖。 圖3是圖1中集熱降膜蒸餾器組的方位安裝示意圖。務(wù)體實施方式下面結(jié)合附圖和具體實施方式
對本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)的說明。 如圖1和圖2所示，本發(fā)明一個實施例的一體式太陽能海水淡化整體生產(chǎn) 裝置包括集熱降膜蒸餾器組l、填料塔式換熱器2、風(fēng)機(jī)3、旋風(fēng)式分離器4、 換熱器5、溫度傳感器12及電磁閥13;集熱降膜蒸餾器組1包括若干支真空管 8和集聯(lián)箱7,集聯(lián)箱7的一側(cè)端留有開孔，并通過管路與填料塔式換熱器2 連通；真空管8并排安裝在集聯(lián)箱7上，真空管8內(nèi)側(cè)管壁上貼敷有濕潤膜9; 此外，蒸餾器組1還包括固定在集聯(lián)箱7上、并插入真空管8內(nèi)的海水導(dǎo)入管
6和飽和水蒸汽導(dǎo)出管11，且飽和水蒸汽導(dǎo)出管11的上端高于海水導(dǎo)入管6 的上端，在海水導(dǎo)入管上端側(cè)壁上開有布水孔10。本實施例生產(chǎn)裝置中的集熱P條膜蒸餾器組1安裝時，每只真空管的軸線在 南北方向上偏西IO。，與地面的夾角^等于當(dāng)?shù)氐木d度加10° ,如圖3方位安 裝示意圖所示。本實施例中真空管選用國標(biāo)58mmx 1800訓(xùn)的全玻璃真空管，進(jìn)行海水淡化 時，溫度傳感器12置于其中一支真空管中，由于各支真空管的受熱條件是相同 的，其溫度近似相等。設(shè)定傳感器檢測到的溫度分別為6(TC和40。C時，發(fā)出信 號控制執(zhí)行機(jī)構(gòu)動作。當(dāng)溫度傳感器檢測到真空管溫度到達(dá)60。C時，電磁閥13 自動打開，同時風(fēng)機(jī)5自動開啟運(yùn)行，海水(原水)由海水高位槽(圖中未畫 出)經(jīng)管路進(jìn)入換熱器5，被飽和水蒸汽加熱成熱海水。熱海水經(jīng)海水導(dǎo)入管6 進(jìn)入真空管8的內(nèi)腔上頂部，真空管8的內(nèi)側(cè)壁上預(yù)先貼敷了具有強(qiáng)吸水性和 疏水性的纖維織物作為濕潤膜9，海水通過設(shè)置在導(dǎo)入管6上側(cè)端的布水孔10 噴到濕潤膜9的上表面。然后，經(jīng)過預(yù)熱的海水在重力和濕潤膜9的強(qiáng)吸水共 同作用下在真空管8的內(nèi)壁上被強(qiáng)迫形成一層下降的水膜，水膜在下降過程中 受真空管內(nèi)管壁的加熱而進(jìn)行降膜蒸餾，形成飽和水蒸汽和熱濃海水。熱濃海 水流入集聯(lián)箱7后再通過管路進(jìn)入填料塔式換熱器2，而飽和水蒸汽在風(fēng)機(jī)3 的作用下經(jīng)飽和水蒸汽導(dǎo)出管11被負(fù)壓抽走,在真空管內(nèi)形成了壓強(qiáng)為負(fù)80Pa 左右的微負(fù)壓蒸餾。飽和水蒸汽經(jīng)過風(fēng)機(jī)3后再以正壓進(jìn)入換熱器5，將熱量 傳遞給原海水的同時，冷凝成淡水和冷循環(huán)空氣。然后通過管路進(jìn)入旋風(fēng)式分 離器4，分離出淡水和冷循環(huán)空氣。淡水流入淡水儲槽(圖中未畫出)，而冷循 環(huán)空氣則經(jīng)管路進(jìn)入填料塔式換熱器2，與集聯(lián)箱7排出的熱濃海水進(jìn)行逆向 的相、相接觸式換熱、增濕，熱濃海水成為冷濃海水排;改，冷循環(huán)空氣:f皮加熱 并增濕后成為熱循環(huán)空氣，并從填神十塔式換熱器2中導(dǎo)出，與熱濃海水在同一 管路中逆流進(jìn)入集聯(lián)箱7后，繼而進(jìn)入真空管8的內(nèi)腔中，沿真空管8的內(nèi)腔 自下而上運(yùn)動，形成流動的氣流繼續(xù)參與降膜蒸餾。這樣就完成了一次從集熱、
蒸餾到冷凝的海水淡化的全過程。當(dāng)陽光充足時，這個過程是連續(xù)的。如果陽光不充足，導(dǎo)致真空管內(nèi)集熱溫度下降，當(dāng)溫度傳感器檢測到溫度低于4(TC時，電》茲閥13自動關(guān)閉，海水 停止供應(yīng)，風(fēng)機(jī)3自動停止運(yùn)行。如果溫度傳感器檢測到真空管內(nèi)集熱溫度達(dá) 到6(TC時，再打開電磁閥13和風(fēng)機(jī)3，繼續(xù)進(jìn)行上述海水集熱、蒸餾和冷凝的 過程，如此周而復(fù)始的運(yùn)行來實現(xiàn)海水的淡化生產(chǎn)。上述實施例中，為了提高太陽能集熱效果，在各支真空管的管與管之間空 隙處還安裝了 CPC鋁合金聚光反光板，進(jìn)一步提高了低溫地區(qū)和低溫時間內(nèi)的 海水淡化效率。作為本發(fā)明的第二個實施例，把上述第 一個實施例中所用的蒸餾器組作為 一個單元，通過集聯(lián)箱另一側(cè)端口將多個蒸餾器組單元連接，構(gòu)成較大#見模的 矩陣才莫塊，然后配置一套或多套第一個實施例中所用的冷凝、換熱及分離裝置 等，可以實現(xiàn)大M^莫海水淡化生產(chǎn)。需要說明的是，在利用本發(fā)明一體式太陽能海水淡化整體生產(chǎn)裝置進(jìn)行海 水淡化生產(chǎn)時，真空管的尺寸規(guī);格以及形式不局限于實施例所選用的，也可以 是其他符合要求的產(chǎn)品，如真空管內(nèi)壁制作成菠蘿花紋、內(nèi)螺旋花紋或條紋狀 花紋等?？梢赃x用全玻璃真空管，也可以選擇玻璃、金屬太陽能真空集熱管或 者真空雙通管式太陽能集熱管。另外，所用濕潤膜的材料、厚度及與真空管內(nèi) 壁的貼敷方式等，可以根據(jù)實際需要進(jìn)行選擇和調(diào)整。當(dāng)然，上述說明并非是對本發(fā)明的限制，本發(fā)明也并不僅限于上述舉例， 本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員在本發(fā)明的實質(zhì)范圍內(nèi)所做出的變化、改型、添加 或替換，也應(yīng)屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。
權(quán)利要求
1、一種一體式太陽能海水淡化整體生產(chǎn)裝置，包括海水高位槽和集熱降膜蒸餾器組，所述蒸餾器組由若干支太陽能真空管和集聯(lián)箱組成，真空管插裝在集聯(lián)箱上，其特征在于所述真空管內(nèi)的側(cè)壁上設(shè)置有濕潤膜，真空管內(nèi)設(shè)有海水導(dǎo)入管，其上端封堵，上端的側(cè)壁上開有布水孔，下端連接管路，還設(shè)有飽和水蒸氣導(dǎo)出管，其上端開口，且其上端高于海水導(dǎo)入管的上端，下端連接管路，所述集聯(lián)箱能導(dǎo)入熱循環(huán)空氣，并將熱濃海水導(dǎo)出。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一體式太陽能海水淡化整體生產(chǎn)裝置，其特征 在于所述濕潤膜是具有強(qiáng)吸水性和疏水性的纖維織物。
3、 根據(jù)權(quán)利要求2所述的一體式太陽能海水淡化整體生產(chǎn)裝置，其特征 在于所述真空管內(nèi)壁設(shè)有菠蘿花紋、內(nèi)螺旋花紋或條紋狀花紋。
4、 根據(jù)權(quán)利要求3所述的一體式太陽能海水淡化整體生產(chǎn)裝置，其特征 在于所述集聯(lián)箱至少有一側(cè)端開口 ，海水導(dǎo)入管和飽和水蒸氣導(dǎo)出管插裝在集 聯(lián)箱上，且其下端口穿過集聯(lián)箱。
5、 根據(jù)權(quán)利要求4所述的一體式太陽能海水淡化整體生產(chǎn)裝置，其特征 在于還包括一個能將飽和水蒸氣帶出、在真空管內(nèi)形成4效負(fù)壓、并在整個系統(tǒng) 中形成循環(huán)空氣的風(fēng)機(jī)，所述風(fēng)機(jī)通過管路與飽和水蒸氣導(dǎo)出管連通； 一個能 將海水預(yù)熱，同時將飽和水蒸氣冷凝成淡水的換熱器，所述換熱器的一個出口 通過管路連通海水導(dǎo)入管；以及一個能將淡水和循環(huán)空氣分離的旋風(fēng)式分離器， 所述分離器的進(jìn)口與所述換熱器的另一個出口連通。
6、 根據(jù)權(quán)利要求5所述的一體式太陽能海水淡化整體生產(chǎn)裝置，其特征 在于還包括一個能使循環(huán)空氣增濕、且能與集聯(lián)箱中導(dǎo)出的熱濃海水進(jìn)行相、 相換熱的填料:t荅式換熱器。
7、 根據(jù)權(quán)利要求6所述的一體式太陽能海水淡化整體生產(chǎn)裝置，其特征 在于還包括一個溫度傳感器和一個電磁閥，電磁閥安裝在連接海水高位槽的海 水管路上，通過檢測真空管的溫度，控制電磁閥和風(fēng)機(jī)，進(jìn)而實現(xiàn)對真空管中 蒸餾溫度的控制。
8、 根據(jù)權(quán)利要求7所述的一體式太陽能海水淡化整體生產(chǎn)裝置，其特征 在于所述真空管中的蒸餾溫度范圍是40 6(TC,微負(fù)壓蒸餾的壓強(qiáng)大于負(fù) 100Pa。
9、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一體式太陽能海水淡化整體生產(chǎn)裝置，其特征 在于組成集熱降膜蒸餾器組的各支真空管之間空隙處安裝聚光反光板，以增加 太陽能集熱效果。
10、 根據(jù)權(quán)利要求9所述的一體式太陽能海水淡化整體生產(chǎn)裝置，其特征 在于多組集熱降膜蒸餾器組并聯(lián)或串聯(lián)組成矩陣模塊使用。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種一體式太陽能海水淡化整體生產(chǎn)裝置，包括集熱降膜蒸餾器組、換熱器、風(fēng)機(jī)、旋風(fēng)式分離器、溫度傳感器等，所述蒸餾器組由集聯(lián)箱、插裝在集聯(lián)箱上的真空管以及真空管內(nèi)的海水導(dǎo)入管和飽和水蒸氣導(dǎo)出管組成，真空管內(nèi)側(cè)壁上設(shè)置有濕潤膜。利用該裝置，可將太陽能集熱溫度控制在40～60℃的低熱范圍，提高光熱轉(zhuǎn)換率。海水導(dǎo)入管上端側(cè)壁設(shè)有布水孔，海水通過布水孔噴到濕潤膜上，在濕潤膜和重力共同作用下實現(xiàn)集熱、降膜蒸餾和微負(fù)壓蒸餾的同時進(jìn)行，并且通過濕潤膜的作用，從而增大了海水的膜蒸餾面積，解決了現(xiàn)有技術(shù)中太陽能光熱利用率低、生產(chǎn)效率低、容易污染淡化水等問題，大幅度地提高了效率，降低成本。
文檔編號C02F103/08GK101117246SQ20071001514
公開日2008年2月6日 申請日期2007年7月11日 優(yōu)先權(quán)日2007年7月11日
發(fā)明者賈海濱 申請人:賈海濱;唐海林