一種海水溫差能自然循環(huán)海水淡化裝置及淡化方法
【專利摘要】一種海水溫差能自然循環(huán)海水淡化裝置及淡化方法，包括自然循環(huán)連通管、設(shè)有真空泵的閃蒸罐、冷凝器、設(shè)有水泵的儲液罐、供電裝置及連接管路，真空泵及水泵由供電裝置供電，自然循環(huán)連通管的上部位于閃蒸罐內(nèi)且下部通入海水面以下，閃蒸罐的底部具有通入海水面以下的開口，自然循環(huán)連通管通入海水面以下的深度大于所述閃蒸罐通入海水面以下的深度，利用表層溫海水和深層冷海水間的密度差形成的浮升力作為驅(qū)動力，使得海水從閃蒸罐底部進(jìn)入，從自然循環(huán)連通管流出，以形成自然循環(huán)，結(jié)構(gòu)簡單、節(jié)能效果顯著。
【專利說明】一種海水溫差能自然循環(huán)海水淡化裝置及淡化方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明主要涉及海水淡化【技術(shù)領(lǐng)域】，尤其是指一種海水溫差能自然循環(huán)海水淡化裝置及淡化方法。

【背景技術(shù)】
[0002]目前，隨著人們對水資源需求的不斷擴大，淡水資源缺乏問題逐漸凸顯出來，現(xiàn)階段世界上實現(xiàn)裝機應(yīng)用的海水淡化方法主要分為兩大類:一是熱處理過程，主要包括多級閃蒸(MSF)、多效蒸發(fā)(MED) ;二是膜處理過程，如電滲析(ED)和反滲透(SWRO)。但是這兩種方法都是以消耗電能或大量的燃料為代價的，隨著能源的日益短缺，則會導(dǎo)致用這兩種方法制備的淡水成本居高不下。因此尋求節(jié)能高效的造水方法途徑勢在必行。
[0003]海洋溫差能儲量巨大，是國際社會公認(rèn)的最具開發(fā)潛力的能源之一，海洋溫差能是由于太陽的輻射使海水表層與底層形成溫差而存儲的能量，我國海域遼闊，且大部分處于熱帶和亞熱帶區(qū)域。大陸海岸線長達(dá)18000公里，海洋面積470多萬平方公里，海洋能資源十分豐富，海洋溫差能運含量約1.5億kW。海洋溫差能是清潔的可持續(xù)能源，利用海洋溫差能進(jìn)行海水淡化對緩解當(dāng)前能源短缺、淡水資源日益匱乏、生態(tài)環(huán)境惡化的現(xiàn)狀起著十分積極的作用。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]為克服上述現(xiàn)有技術(shù)中存有的缺陷，本發(fā)明的目的在于提供一種海水溫差能自然循環(huán)海水淡化裝置，該裝置利用自然循環(huán)作為驅(qū)動力，結(jié)構(gòu)簡單，節(jié)能效果顯著。
[0005]為達(dá)到上述目的，本發(fā)明所采用的技術(shù)方案為:
[0006]一種海水溫差能自然循環(huán)海水淡化裝置，包括閃蒸罐、冷凝器、儲液罐及連接管路，閃蒸罐、冷凝器、儲液罐通過連接管路依次連接，閃蒸罐上連接有真空泵，儲液罐上連接有水泵，該真空泵及水泵均由供電裝置供電，還包括有自然循環(huán)連通管，所述閃蒸罐的底部具有開口且該開口通入海水面以下，所述自然循環(huán)連通管的上部位于所述閃蒸罐內(nèi)且下部通入海水面以下，且所述自然循環(huán)連通管通入海水面以下的深度大于所述閃蒸罐通入海水面以下的深度。
[0007]由于閃蒸罐內(nèi)設(shè)有自然循環(huán)連通管，且閃蒸罐的底部具有開口且該開口通入海水面以下，當(dāng)采用真空泵對閃蒸罐進(jìn)行抽真空時，可使閃蒸罐內(nèi)具有一定的真空度，受氣壓差影響，海水會從閃蒸罐的底部開口進(jìn)入閃蒸罐內(nèi)，因自然循環(huán)連通管通入海水面以下的深度大于閃蒸罐通入海水面以下的深度，由于深層海水的溫度低于表層海水的溫度，因而深層海水的密度大于表層海水的密度，受密度差影響，閃蒸罐內(nèi)的海水會通過自然循環(huán)連通管排出，以形成自然循環(huán)，即閃蒸罐內(nèi)海水的補給是利用表層溫海水與深層冷海水之間的密度差形成的浮升力來實現(xiàn)，結(jié)構(gòu)簡單，充分利用了海水的溫差能，節(jié)能效果顯著；再者，由于采用真空泵對閃蒸罐進(jìn)行抽真空，使閃蒸罐內(nèi)具有一定的真空度，因而不需要額外的加熱設(shè)備對閃蒸罐內(nèi)的海水進(jìn)行加熱即可完成閃蒸，節(jié)省能源。
[0008]所述閃蒸罐的頂部為透明聚光罩，所述供電裝置為太陽能電池，該太陽能電池位于閃蒸罐內(nèi)且被放置于海水面上。透明聚光罩將匯聚后的太陽光通過高轉(zhuǎn)化率的太陽能電池轉(zhuǎn)換為電能，即通過聚光光伏技術(shù)將太陽能轉(zhuǎn)化為電能，以供給真空泵、水泵使用，實現(xiàn)了裝置的自給自足；且由于太陽能電池被密封放置在閃蒸罐內(nèi)的海水面上，因而太陽能電池的底部會沒入閃蒸罐內(nèi)的海水內(nèi)，因而可利用海水冷卻太陽能電池，這樣一方面可以解決太陽能電池的散熱的問題，使得太陽能電池運行在最佳工況下，另一方面可以利用太陽能電池的這一部分熱量加熱閃蒸罐的海水，提高閃蒸罐產(chǎn)氣量。
[0009]所述儲液罐上設(shè)有液位計。液位計用于計算顯示儲液罐內(nèi)淡水的液位，當(dāng)儲液罐內(nèi)的淡水達(dá)到一定液位時，啟動水泵將儲液罐內(nèi)的淡水抽取運輸?shù)疥懨嫔希纯筛鶕?jù)液位計完成對儲液罐內(nèi)淡水的抽取，實現(xiàn)自動控制。
[0010]一種海水溫差能自然循環(huán)海水淡化方法，包括以下步驟:A.真空泵抽取閃蒸罐內(nèi)的空氣，使得海水進(jìn)入閃蒸罐內(nèi)進(jìn)行閃蒸，獲得水蒸氣，且進(jìn)入閃蒸罐內(nèi)的海水會通過自然循環(huán)連通管排出，形成自然循環(huán)；B.水蒸氣通過連接管路進(jìn)入冷凝器內(nèi)冷凝為淡水并儲存在儲液te中。
[0011]還包括有步驟:透明聚光罩將匯聚后的太陽光通過太陽能電池轉(zhuǎn)換為電能，太陽能電池內(nèi)的電能供真空泵和水泵使用。
[0012]還包括以下步驟:設(shè)定儲液罐中淡水的輸出液位數(shù)值，當(dāng)儲液罐中淡水的液位等于或大于該輸出液位數(shù)值時，啟動水泵，收集淡水。
[0013]與以往技術(shù)相比，本發(fā)明所帶來的有益效果有:
[0014]1.閃蒸罐內(nèi)海水的補給是利用表層溫海水與深層冷海水之間的密度差形成的浮升力來實現(xiàn)，結(jié)構(gòu)簡單，充分利用了海水的溫差能，節(jié)能效果顯著；
[0015]2.透明聚光罩將匯聚后的太陽光通過高轉(zhuǎn)化率的太陽能電池轉(zhuǎn)換為電能，以供給真空泵、水泵使用，即通過聚光光伏技術(shù)將太陽能轉(zhuǎn)化為電能，實現(xiàn)了裝置的自給自足；
[0016]3.閃蒸罐內(nèi)具有一定的真空度，不需要額外的加熱設(shè)備對閃蒸罐內(nèi)的溫海水進(jìn)行加熱即可完成閃蒸，節(jié)省能源；
[0017]4.太陽能電池的熱量可用于加熱閃蒸罐內(nèi)的海水，提高閃蒸罐產(chǎn)氣量；
[0018]5.根據(jù)液位計控制水泵抽取淡化，實現(xiàn)自動化控制。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0019]圖1為本發(fā)明實施例的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0020]附圖標(biāo)記:
[0021]1、透明聚光罩；2、太陽能電池；3、自然循環(huán)連通管；4、閃蒸罐；5、真空泵；6、冷凝器；7、儲液罐；8、液位計；9、水泵；10、連接管路。

【具體實施方式】
[0022]如圖1所示，一種海水溫差能自然循環(huán)海水淡化裝置，包括太陽能電池2、自然循環(huán)連通管3、閃蒸罐4、真空泵5、冷凝器6、儲液罐7、水泵9及連接管路10，閃蒸罐4、冷凝器
6、儲液罐7通過連接管路10依次連接，其中，閃蒸罐4的底部具有開口且該開口通入海水面以下，自然循環(huán)連通管3的上部位于閃蒸罐4內(nèi)且下部通入海水面以下，且自然循環(huán)連通管3通入海水面以下的深度大于閃蒸罐4通入海水面以下的深度，閃蒸罐4的頂部為透明聚光罩1，太陽能電池2位于透明聚光罩I的下方，且該太陽能電池2位于閃蒸罐4內(nèi)并被密封放置于海水面上，閃蒸罐4上連通有真空泵5，儲液罐7上連通有水泵9，真空泵5及水泵9均與太陽能電池2連接并由透明聚光罩1、太陽能電池2供電。
[0023]由于閃蒸罐4內(nèi)設(shè)有自然循環(huán)連通管3，且閃蒸罐4的底部具有開口且該開口通入海水面以下，當(dāng)采用真空泵5對閃蒸罐4進(jìn)行抽真空時，可使得閃蒸罐4內(nèi)具有一定的真空度，此處需說明的是，閃蒸罐4中的初始真空度由真空泵5來實現(xiàn)，以后真空泵5間隙工作，目的是定期抽取一些不凝性氣體，保持閃蒸罐4的真空度，受氣壓差影響，海水會從閃蒸罐4的底部開口進(jìn)入閃蒸罐4內(nèi)，因自然循環(huán)連通管3通入海水面以下的深度大于閃蒸罐4通入海水面以下的深度，由于深層海水的溫度低于表層海水的溫度，因而深層海水的密度大于表層海水的密度，受密度差影響，閃蒸罐4內(nèi)的海水會通過自然循環(huán)連通管3排出，以形成該裝置的自然循環(huán)，即閃蒸罐4內(nèi)海水的補給是利用表層溫海水與深層冷海水之間的密度差形成的浮升力來實現(xiàn)，結(jié)構(gòu)簡單，充分利用了海水的溫差能，節(jié)能效果顯著；再者，由于采用真空泵5對閃蒸罐4進(jìn)行抽真空，使閃蒸罐4內(nèi)具有一定的真空度，因而不需要額外的加熱設(shè)備對閃蒸罐4內(nèi)的溫海水進(jìn)行加熱即可完成閃蒸，節(jié)省能源。需要說明的是，本裝置亦可采用鋰電池等供電裝置代替太陽能電池2和透明聚光罩I對裝置進(jìn)行供電，而由于太陽能電池2和透明聚光罩I可充分利用太陽能這一綠色能源，更節(jié)能環(huán)保，因而本實施例優(yōu)選太陽能電池2和透明聚光罩I充當(dāng)供電裝置；透明聚光罩I將匯聚后的太陽光通過高轉(zhuǎn)化率的太陽能電池2轉(zhuǎn)換為電能，即通過聚光光伏技術(shù)將太陽能轉(zhuǎn)化為電能，供給真空泵5、水泵9使用，實現(xiàn)了裝置的自給自足；另外，由于太陽能電池2位于閃蒸罐4內(nèi)且被密封放置于海水面上，因而太陽能電池的底部會沒入閃蒸罐內(nèi)的海水內(nèi)，可利用海水冷卻太陽能電池2，這樣一方面可以解決太陽能電池2的散熱的問題，使得太陽能電池2運行在最佳工況下，另一方面可以利用太陽能電池2的這一部分熱量加熱閃蒸罐4內(nèi)的海水，提高閃蒸罐4的產(chǎn)氣量。
[0024]儲液罐7上設(shè)有液位計8,液位計8用于計算顯示儲液罐7內(nèi)淡水的液位，當(dāng)儲液罐7內(nèi)的淡水達(dá)到一定液位時，啟動水泵9將儲液罐7內(nèi)的淡水抽取運輸?shù)疥懨嫔?，即可根?jù)液位計8完成對儲液罐7內(nèi)淡水的抽取，實現(xiàn)自動化控制。
[0025]其中，冷凝器6為管翅式冷凝器，且該冷凝器6設(shè)置在海水面以下1000米左右深處，充分利用深層冷海水對從閃蒸罐4蒸發(fā)出的水蒸氣進(jìn)行冷凝，節(jié)省能源。
[0026]利用上述裝置完成的海水溫差能自然循環(huán)海水淡化方法包括以下步驟:A.真空泵抽取閃蒸罐內(nèi)的空氣，使得海水進(jìn)入閃蒸罐內(nèi)進(jìn)行閃蒸，獲得水蒸氣，且進(jìn)入閃蒸罐內(nèi)的海水會通過自然循環(huán)連通管排出，形成自然循環(huán)；B.水蒸氣通過連接管路進(jìn)入冷凝器內(nèi)冷凝為淡水并儲存在儲液te中。
[0027]該方法還包括有步驟:透明聚光罩將匯聚后的太陽光通過太陽能電池轉(zhuǎn)換為電能，太陽能電池內(nèi)的電能供真空泵和水泵使用。
[0028]該方法還包括以下步驟:設(shè)定儲液罐中淡水的輸出液位數(shù)值，當(dāng)儲液罐中淡水的液位等于或大于該輸出液位數(shù)值時，啟動水泵，收集淡水。
[0029]上列詳細(xì)說明是針對本發(fā)明之一可行實施例的具體說明，該實施例并非用以限制本發(fā)明的專利范圍，凡未脫離本發(fā)明所為的等效實施或變更，均應(yīng)包含于本案的專利范圍
【權(quán)利要求】
1.一種海水溫差能自然循環(huán)海水淡化裝置，包括閃蒸罐、冷凝器、儲液罐及連接管路，閃蒸罐、冷凝器、儲液罐通過連接管路依次連接，閃蒸罐上連接有真空泵，儲液罐上連接有水泵，該真空泵及水泵均由供電裝置供電，其特征在于:還包括有自然循環(huán)連通管，所述閃蒸罐的底部具有開口且該開口通入海水面以下，所述自然循環(huán)連通管的上部位于所述閃蒸罐內(nèi)且下部通入海水面以下，且所述自然循環(huán)連通管通入海水面以下的深度大于所述閃蒸罐通入海水面以下的深度。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的海水溫差能自然循環(huán)海水淡化裝置，其特征在于:所述閃蒸罐的頂部為透明聚光罩，所述供電裝置為太陽能電池，該太陽能電池位于閃蒸罐內(nèi)且被放置于海水面上。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的海水溫差能自然循環(huán)海水淡化裝置，其特征在于:所述儲液罐上設(shè)有液位計。
4.一種基于權(quán)利要求1所述裝置的海水溫差能自然循環(huán)海水淡化方法，其特征在于:該方法包括以下步驟: A.真空泵抽取閃蒸罐內(nèi)的空氣，使得海水進(jìn)入閃蒸罐內(nèi)進(jìn)行閃蒸，獲得水蒸氣，且進(jìn)入閃蒸罐內(nèi)的海水會通過自然循環(huán)連通管排出，形成自然循環(huán)； B.水蒸氣通過連接管路進(jìn)入冷凝器內(nèi)冷凝為淡水并儲存在儲液罐中。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的海水溫差能自然循環(huán)海水淡化方法，其特征在于:還包括有步驟:透明聚光罩將匯聚后的太陽光通過太陽能電池轉(zhuǎn)換為電能，太陽能電池內(nèi)的電能供真空泵和水泵使用。
6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的海水溫差能自然循環(huán)海水淡化方法，其特征在于:還包括以下步驟:設(shè)定儲液罐中淡水的輸出液位數(shù)值，當(dāng)儲液罐中淡水的液位等于或大于該輸出液位數(shù)值時，啟動水泵，收集淡水。
【文檔編號】C02F1/06GK104261499SQ201410529236
【公開日】2015年1月7日 申請日期:2014年10月9日 優(yōu)先權(quán)日:2014年10月9日
【發(fā)明者】王令寶, 廉永旺, 卜憲標(biāo), 李華山, 王顯龍, 馬偉斌 申請人:中國科學(xué)院廣州能源研究所