[發明專利]一種海水淡化方法和裝置

無效

• 申請號: 201010299410.2
• 申請日: 2010-10-08
• 公開（公告）號: CN101955238A
• 公開（公告）日: 2011-01-26
• 發明（設計）人: 閔春華;齊承英;楊歷;王華君;楊華;王華軍
• 申請（專利權）人: 河北工業大學
• 主分類號: C02F1/14
• 分類號: C02F1/14;C02F103/08
• 代理公司: 天津翰林知識產權代理事務所(普通合伙) 12210
• 代理人: 李濟群

技術領域

本發明涉及海水淡化技術，具體是一種利用太陽能和風能聯合進行多效蒸餾的海水淡化方法和裝置。

背景技術

淡水資源的短缺已成為人類面臨的重大難題。聯合國資料顯示，到2025年，世界近三分之一的人口將生活在嚴重缺水的地區。這促使許多國家投入大量人力和物力研究海水淡化技術。目前進行海水淡化主要有熱法和膜法。對于大規模海水淡化工廠，其成本很大程度上取決于消耗電力和蒸汽的成本。為降低生產成本，開發出了全自然能淡化海水的裝置，但這類裝置大多用于海島和邊遠地區，難以形成規模化生產和廣泛應用。目前的多效蒸餾海水淡化裝置，從啟動到穩定產水需經過較長時間，且需消耗大量的熱能。

中國專利CN1724395A公開了一種太陽能熱泵聯合海水淡化裝置，利用熱泵回收熱能，對節能具有一定意義。但它將淡水蒸發獲得蒸汽作為海水淡化裝置的熱源，增加了系統的復雜性，又將淡化產品水引入熱泵蒸發器，產品水量較小，能提供的熱量有限，同時系統采用蒸汽預熱，降低了產水速率。中國專利CN100999340A也公開了一種多級閃蒸風電海水淡化裝置，它將熱泵用于多級閃蒸海水淡化裝置，但每一級均使用熱泵加熱，結構復雜，同時利用大功率熱泵作為工作熱源，增加了能耗和成本。

發明內容

針對現有技術的不足，本發明擬解決的技術問題是，提供一種海水淡化方法和裝置。該淡化方法利用風力發電機發電作為工作電源，以電網作為輔助電源，利用太陽能提供熱源，利用封閉式熱泵回收熱能，提高了能源利用率。該淡化裝置采用較少的換熱設備，系統結構簡單、緊湊，能耗小，成本低，適于實際使用。

本發明解決所述淡化方法技術問題的技術方案是，設計一種海水淡化方法，該方法采用以下工藝：以風力發電機發電作為海水淡化裝置中使用的熱泵、水泵和真空泵的工作電源，并利用電能儲存裝置儲存過剩的電，同時利用電網作為輔助電源；純凈水在太陽能集熱器中加熱后，進入儲熱罐，儲熱罐內的熱水經兩路循環進行供熱：一路熱水進入多效蒸餾海水淡化裝置的第一效蒸發室內的水平降膜管，作為海水淡化熱源，放熱后經水泵進入儲熱罐；另一路熱水經水泵依次進入多效蒸餾海水淡化裝置的第一效蒸發室的預熱器到最后一效蒸發室的預熱器，預熱海水后流回儲熱罐；第一效蒸發室內的海水在降膜管表面蒸發后，得到的濃海水在第一效蒸發室下導出，流經熱泵蒸發器放熱后排出，產生的蒸汽進入第二效蒸發室的降膜管，作為海水蒸發熱源；從下一效蒸發室流出的海水經前一級預熱器加熱后進入前一效蒸發室的噴淋器；最后一效蒸發室產生的蒸汽進入冷凝器冷凝放熱后作為生產淡水排出；海水在海水預處理系統中經預處理后在冷凝器中被蒸汽預熱；預熱能源為最后一效蒸發室產生的蒸汽。

本發明解決所述淡化裝置技術問題的技術方案是，設計一種海水淡化裝置，其特征在于該裝置適用于本發明所述的海水淡化方法，主要包括太陽能集熱系統、海水預熱系統、多效蒸餾海水淡化系統和熱泵系統；所述太陽能集熱系統主要由淡水泵、太陽能集熱器、儲熱罐和補水管構成，太陽能集熱器的出口與儲熱罐相連接，儲熱罐內的水在放熱后經過集熱水泵與太陽能集熱器的進口相連接，補水管與儲熱罐連接；

所述海水預熱系統主要由預熱循環水泵和海水預熱器構成，所述海水預熱器為依次串聯的2-6級，第一級海水預熱器一端經預熱循環水泵與儲熱罐連接，第一級海水預熱器另一端依次連接第二級海水預熱器和最后一級海水預熱器，最后一級海水預熱器直接與儲熱罐連接；

所述多效蒸餾海水淡化系統主要包括供熱水泵、2-6效蒸發室、2-6降膜管、冷凝器、真空泵、2-6級淡水泵；第一效蒸發室的降膜管通過供熱水泵與儲熱罐相連接；前一效蒸發室的蒸汽管與下一效蒸發室的降膜管相連接，第一效蒸發室的蒸汽管與第二效降膜管連接，第二效蒸發室的蒸汽管與最后一效蒸發室的降膜管連接，最后一效蒸發室的蒸汽管與冷凝器連接；各效降膜管的出口均通過淡水泵與淡水排出管相連接；海水預處理系統經海水泵與冷凝器連接，冷凝器又與并聯的兩路管路連接，一路通向大海，另一路經海水泵C14與最后一效預熱器連接，最后一效預熱器與最后一效噴淋器連接；最后一效蒸發室下方的海水經海水泵與第二效預熱器連接，第二效預熱器與第二效噴淋器連接；第二效蒸發室下方的海水經海水泵與第一效預熱器連接，第一效預熱器與第一效噴淋器連接；第一效蒸發室下方的濃海水經海水泵依次與熱泵蒸發器和濃海水排出管連接；各效蒸發室上端和冷凝器上端均通過真空泵與不凝性氣體排出管連接；