專利名稱：?jiǎn)我焕锰?yáng)能淡化海水或苦咸水的減壓蒸餾裝置與方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種單一利用太陽(yáng)能淡化海水或苦咸水的減壓蒸餾裝置與方法， 屬于水處理的脫鹽技術(shù)。
背景技術(shù)：
太陽(yáng)能海水或苦咸水蒸餾淡化系統(tǒng)是利用太陽(yáng)能產(chǎn)生的熱能驅(qū)動(dòng)海水或苦 咸水發(fā)生相變，形成的水蒸汽冷凝得到淡水的過程。目前太陽(yáng)能海水或苦咸水淡 化系統(tǒng)主要為傳統(tǒng)式太陽(yáng)能與常規(guī)海水淡化裝置相結(jié)合的方法。傳統(tǒng)式太陽(yáng)能海 水或苦咸水淡化系統(tǒng)采用自然蒸發(fā)的原理，且蒸餾器中為自然對(duì)流的換熱方式， 限制了蒸餾器熱性能的提高。太陽(yáng)能集熱器與傳統(tǒng)海水或苦咸水淡化技術(shù)相結(jié)合 的淡化方法，系統(tǒng)復(fù)雜。對(duì)于小型淡化裝置，噴淋裝置易堵塞，影響設(shè)備的正常 運(yùn)行?，F(xiàn)有的利用太陽(yáng)能產(chǎn)生熱能驅(qū)動(dòng)海水或苦咸水在一定的真空度下發(fā)生相變 的海水或苦咸水淡化系統(tǒng)，抽真空時(shí)需要配備真空泵或噴射泵，需要消耗大量的 電能或熱能，裝置單位能耗的產(chǎn)水率較小?，F(xiàn)有的太陽(yáng)能淡化海水或苦咸水系統(tǒng)， 在進(jìn)行淡化運(yùn)行時(shí)一般都需要使用大量的額外電能進(jìn)行驅(qū)動(dòng)，這些都限制了太陽(yáng) 能海水或苦咸水淡化技術(shù)的推廣。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種單一利用太陽(yáng)能淡化海水或苦咸水的減壓蒸餾 裝置與方法，該方法的裝置結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，操作運(yùn)行可靠，費(fèi)用低，特別適合于陽(yáng)光 充足地區(qū)進(jìn)行海水或苦咸水的淡化。
本發(fā)明是通過下述技術(shù)方案加以實(shí)現(xiàn)的。一種單一利用太陽(yáng)能淡化海水或苦 咸水的減壓蒸餾裝置，該裝置包括太陽(yáng)能集熱器，蒸發(fā)室，蒸發(fā)室外接海水或 苦咸水液封水箱，蒸發(fā)室內(nèi)設(shè)置太陽(yáng)能換熱管，冷凝室，冷凝室外接淡水液封水 箱，冷凝室內(nèi)設(shè)置冷凝管，冷卻水箱。其特征在于太陽(yáng)能集熱器的換熱介質(zhì)進(jìn) 出口與太陽(yáng)能換熱管兩端相連形成環(huán)路，在蒸發(fā)室頂部和冷凝室頂部之間的聯(lián)通 管上設(shè)置隔離閥，在隔離閥的一側(cè)的聯(lián)通管上設(shè)置一支管與蒸發(fā)室連通，該支管 上設(shè)置海水或苦咸水進(jìn)水閥，隔離閥的另一側(cè)的聯(lián)通管上設(shè)置一支管與冷凝室連通，該支管上設(shè)置淡水進(jìn)水閥，冷凝管的進(jìn)出口與冷卻水箱的上下丌口相連，且 在冷凝管與冷卻水箱的下連接管上設(shè)置太陽(yáng)能電池驅(qū)動(dòng)泵，在蒸發(fā)室與海水或苦 咸水液封水箱的相連管上設(shè)置海水或苦咸水液封閥，在冷凝室與淡水液封水箱的 相連管上設(shè)置淡水液封闊。
采用上述裝置單一利用太陽(yáng)能淡化海水或苦咸水的減壓蒸餾方法，其特征在 于包括以下過程
1. 關(guān)閉隔離閥、海水或苦咸水液封水箱的出水閥、淡水液封水箱的出水閥， 打開海水或苦咸水進(jìn)水閥、海水或苦咸水液封管道閥，向蒸發(fā)室和海水或苦咸水 液封水箱中加入海水或苦咸水至滿。關(guān)閉海水或苦咸水進(jìn)水閥，打開海水或苦咸 水液封水箱的出水閥，并使海水或苦咸水液封水箱的出水流量小于海水或苦咸水 液封管道閥的出水流量，調(diào)節(jié)蒸發(fā)室內(nèi)的液位高度使蒸發(fā)室達(dá)到相應(yīng)的真空度。 與此同時(shí)，打開淡水進(jìn)水閥、淡水液封管道閥，向冷凝室和淡水液封水箱中加入 淡水至滿，關(guān)閉淡水進(jìn)水閥，打開淡水液封水箱的出水閥，并使淡水液封水箱出 水閥的出水流量要小于淡水液封管道閥門的出水流量，調(diào)節(jié)冷凝室內(nèi)的液位高度 使冷凝室達(dá)到相應(yīng)的真空度，再打開隔離閥，使蒸發(fā)室和冷凝室保持相同的真空 度，并使太陽(yáng)能換熱管浸于蒸發(fā)室的海水或苦咸水中。向冷卻水箱中加入海水或 苦咸水。
2. 經(jīng)太陽(yáng)能集熱器升溫后的換熱介質(zhì)進(jìn)入蒸發(fā)室內(nèi)的太陽(yáng)能換熱管，加熱蒸 發(fā)室內(nèi)的海水或苦咸水，當(dāng)蒸發(fā)室內(nèi)的海水或苦咸水溫度升高到蒸發(fā)室真空條件 對(duì)應(yīng)的蒸發(fā)溫度時(shí)，蒸發(fā)室內(nèi)的海水或苦咸水蒸發(fā)汽化，水蒸汽進(jìn)到冷凝室后， 通過與置于冷凝室中的冷凝管中的海水或苦咸水換熱后，水蒸汽在冷凝管外部冷 凝成淡水.
3. —定時(shí)間后，當(dāng)蒸發(fā)室內(nèi)的蒸氣壓達(dá)到對(duì)應(yīng)溫度的飽和蒸氣壓時(shí)，蒸發(fā)不
再進(jìn)行，打開海水或苦咸水進(jìn)水閥，蒸發(fā)室的濃海水或濃苦咸水排入海水或苦咸 水液封水箱。打開淡水進(jìn)水閥，冷凝室中的淡水排入淡水液封水箱，完成一次海 水或苦咸水淡化過程。
4. 重復(fù)步驟1、 2、 3的過程實(shí)現(xiàn)海水或苦咸水的多次淡化。
本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于通過太陽(yáng)能集熱，利用有一定真空度的汽化室，實(shí)現(xiàn)太
陽(yáng)能的利用。由于設(shè)置了液封水箱，可以利用蒸發(fā)室和冷凝室的液位高度來自由
5調(diào)節(jié)蒸發(fā)室和冷凝室的真空度而不需要真空泵或噴射泵，不需要電力。在產(chǎn)生淡 水的同時(shí)，還可以加熱冷卻水箱中的水，具有生產(chǎn)淡水和太陽(yáng)能熱水器的雙重功 能。該淡化裝置和過程簡(jiǎn)單，操作運(yùn)行可靠，除太陽(yáng)能提供熱量外，無其他能量 消耗，特別適用于淡水、電能缺乏而海水、苦咸水、太陽(yáng)能較豐富的地區(qū)。


圖l是本發(fā)明的裝置結(jié)構(gòu)框圖。
圖中，l為太陽(yáng)能集熱器，2為太陽(yáng)能換熱管，3為蒸發(fā)室，4為海水或苦咸 水進(jìn)水閥，5為隔離闊，6為淡水進(jìn)水闊，7為冷卻水箱，8為冷卻水箱出水閥， 9為太陽(yáng)能電池驅(qū)動(dòng)水泵，IO為冷凝管，ll為冷凝室，12為淡水液封管道閥， 13為淡水液封水箱，14為淡水液封水箱出水閥，15為海水或苦咸水液封水箱出 水閥，16為海水或苦咸水液封水箱，17為海水或苦咸水液封管道閥。 具體的實(shí)施方式
下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明具體實(shí)施方式
作進(jìn)一歩詳細(xì)說明圖1是本發(fā)明單一
利用太陽(yáng)能淡化海水或苦咸水的減壓蒸餾裝置的裝置結(jié)構(gòu)框圖。太陽(yáng)能集熱器1
為平板型，型號(hào)為PGT/L2.0-J，集熱面積為1 m2,加熱介質(zhì)為海水或苦咸水。 蒸發(fā)室和冷凝室的外形尺寸為2500mmX600nim X9000mm。太陽(yáng)能換熱管的換熱 面積為1884cm2，冷凝管的換熱面積為3768cm2。
以上述裝置進(jìn)行海水淡化的過程如下關(guān)閉隔離閥5、海水或苦咸水液封水 箱出水閥15、淡水液封水箱出水閥14。打開海水或苦咸水進(jìn)水閥4、海水或苦 咸水液封管道閥17，向蒸發(fā)室3和海水或苦咸水液封水箱16中加入海水或苦咸 水至滿。關(guān)閉海水或苦咸水進(jìn)水閥4，打開海水或苦咸水液封水箱出水閥15，調(diào) 節(jié)該水閥使其出水流量要小于海水或苦咸水液封管道閥17的出水流量。調(diào)節(jié)蒸 發(fā)室內(nèi)的海水或苦咸水液面高度使蒸發(fā)室3形成真空，使蒸發(fā)室3的真空度達(dá)到 0. 085MPa。同時(shí)，打開淡水進(jìn)水閥6和淡水液封管道閥12，向冷凝室11和淡水 液封水箱13加入淡水，至滿，關(guān)閉淡水進(jìn)水閥6，打開淡水液封水箱出水閥14， 調(diào)節(jié)該水閥使其出水流量小于淡水液封管道閥12的出水流量，調(diào)節(jié)冷凝室內(nèi)的 淡水液位高度使冷凝室11也形成真空，冷凝室11的真空度達(dá)到0. 075 MPa。打 開隔離閥5，使蒸發(fā)室和冷凝室的真空度達(dá)到一致0.08MPa。關(guān)閉冷卻水箱出水 閥8，向冷卻水箱7中加入海水或苦咸水，并打開太陽(yáng)能電池驅(qū)動(dòng)水泵9。
當(dāng)太陽(yáng)能集熱器l的換熱介質(zhì)海水或苦咸水吸收太陽(yáng)能，溫度提高，通過置于蒸發(fā)室3內(nèi)的太陽(yáng)能換熱管2提升蒸發(fā)室3內(nèi)海水或苦咸水溫度，使溫度達(dá)到 蒸發(fā)器3內(nèi)真空度所對(duì)應(yīng)的飽和蒸汽溫度(60"C)時(shí)，海水在蒸發(fā)室3中部分汽 化，生產(chǎn)的蒸汽與在冷凝室11中冷凝管10內(nèi)由太陽(yáng)能電池驅(qū)動(dòng)水泵進(jìn)行循環(huán)的 海水或苦咸水進(jìn)行換熱，在冷凝室內(nèi)11中的冷凝管IO表面冷凝，冷凝形成的淡 水累積在冷凝室11中。當(dāng)蒸發(fā)室內(nèi)的蒸氣壓達(dá)到與蒸發(fā)室內(nèi)海水或苦咸水溫度 相應(yīng)的飽和蒸氣壓時(shí)，海水或苦咸水的蒸發(fā)停止。此時(shí)將蒸發(fā)室3內(nèi)的濃海水或 濃苦咸水排入海水或苦咸水密封水箱16中。冷凝室11中的淡水收集在淡水液封 水箱13中。這樣就完成了一次海水或苦咸水的淡化過程。利用集熱面積為lm2 太陽(yáng)能集熱板集熱并提供熱量，每次能產(chǎn)淡水4kg。每天至少可以進(jìn)行四次海水 或苦咸水的淡化過程，可產(chǎn)淡水達(dá)16kg。
權(quán)利要求
1. 一種單一利用太陽(yáng)能淡化海水或苦咸水的減壓蒸餾裝置，該裝置包括太陽(yáng)能集熱器，蒸發(fā)室，蒸發(fā)室外接海水或苦咸水液封水箱，蒸發(fā)室內(nèi)設(shè)置太陽(yáng)能換熱管，冷凝室，冷凝室外接淡水液封水箱，冷凝室內(nèi)設(shè)置冷凝管，冷卻水箱，其特征在于太陽(yáng)能集熱器的換熱介質(zhì)進(jìn)出口與太陽(yáng)能換熱管兩端相連形成環(huán)路，在蒸發(fā)室頂部和冷凝室頂部之間的聯(lián)通管上設(shè)置隔離閥，在隔離閥的一側(cè)的聯(lián)通管上設(shè)置一支管與蒸發(fā)室連通，該支管上設(shè)置海水或苦咸水進(jìn)水閥，隔離閥的另一側(cè)的聯(lián)通管上設(shè)置一支管與冷凝室連通，該支管上設(shè)置淡水進(jìn)水閥，冷凝管的進(jìn)出口與冷卻水箱的上下開口相連，且在冷凝管與冷卻水箱的下連接管上設(shè)置太陽(yáng)能電池驅(qū)動(dòng)泵，在蒸發(fā)室與海水或苦咸水液封水箱的相連管上設(shè)置海水或苦咸水液封閥，在冷凝室與淡水液封水箱的相連管上設(shè)置淡水液封閥。
全文摘要
本發(fā)明公開一種單一利用太陽(yáng)能淡化海水或苦咸水的減壓蒸餾裝置與方法。裝置包括太陽(yáng)能集熱器、蒸發(fā)室、與外界水箱連接并帶有冷凝管的冷凝室和液封水箱。以該裝置淡化海水或苦咸水的方法的過程包括首先通過調(diào)節(jié)蒸發(fā)室和冷凝室的液位高度來調(diào)節(jié)蒸發(fā)室和冷凝室的真空度，太陽(yáng)能集熱器內(nèi)介質(zhì)通過自然循環(huán)來加熱蒸發(fā)室內(nèi)的海水或苦咸水使之發(fā)生汽化相變，水蒸氣進(jìn)入冷凝室經(jīng)冷凝管冷凝得到淡水。本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于該淡化裝置和過程簡(jiǎn)單，操作運(yùn)行可靠，除太陽(yáng)能提供熱量外，無其他能量消耗，該裝置特別適用于淡水、電能缺乏而海水、苦咸水、太陽(yáng)能較豐富的地區(qū)。
文檔編號(hào)C02F1/14GK101475233SQ20091006765
公開日2009年7月8日 申請(qǐng)日期2009年1月12日 優(yōu)先權(quán)日2009年1月12日
發(fā)明者蕾 周, 李憑力, 王世昌, 解利昕, 郭麗瑋 申請(qǐng)人:天津大學(xué)