[發明專利]一種植入風電桿塔的海水淡化裝置

有效

• 申請號: 201510014674.1
• 申請日: 2015-01-13
• 公開（公告）號: CN104528854B
• 公開（公告）日: 2017-02-22
• 發明（設計）人: 胡雪蛟;章先濤;劉會曉
• 申請（專利權）人: 武漢大學
• 主分類號: C02F1/14
• 分類號: C02F1/14;C02F103/08
• 代理公司: 武漢科皓知識產權代理事務所(特殊普通合伙)42222
• 代理人: 汪俊鋒

技術領域

本發明涉及一種植入風電桿塔的海水淡化裝置，屬于海水淡化技術領域。

背景技術

隨著社會的高速發展和城市化水平的不斷提高，當今整個世界都面臨嚴重的淡水資源短缺的局面。水資源問題已成為全球問題。

傳統的熱法海水淡化，包括閃蒸法和蒸餾法，其濃縮比一般約為2，即產生1Kg淡水同時需排放1Kg鹽水。此類方法中，海水在蒸發器中受熱沸騰產生蒸汽，而濃鹽水以近蒸汽溫度排放掉，濃鹽水的排放帶走了大量的顯熱。在70℃沸騰溫度時，鹽水排放溫度也在70℃，單是鹽水排放帶走的顯熱損失已占到需求熱量的16％。盡管實際處理中，可通過熱交換器回收鹽水排放的顯熱損失，但終究顯熱損失已存在，通過回收鹽水顯熱的方法治標不治本。另外傳統熱法技術中，利用真空泵建立蒸發腔室內真空度，并且海水的補給和鹽水排放都是通過水泵輸運，消耗大量的電力資源。這些是傳統熱法海水淡化耗能大、成本高的主要原因。

海水淡化與新能源技術相結合，利用清潔可持續能源進行海水淡化具有重要戰略意義。太陽能蒸餾法又是該領域研究的亮點。典型的太陽能蒸餾法，就是直接利用太陽輻射加熱蒸發腔中海水至沸點。這種方法，需要將整個蒸發腔中海水同時加熱至沸點，整個容器中海水顯熱巨大，而一天的太陽能是有限的，導致這種方法產水量極低。伊朗俾路支斯坦大學的Farshad等設計了一套級聯太陽能蒸餾器，海水進入蒸餾器后依次沿著階梯往下流，每一級階梯水平和豎直壁上涂有吸收性材料吸收太陽輻照，由于在每級階梯上總是一層相對較薄的海水，減小了海水的熱容量，促進了海水的蒸發，但濃鹽水的排放仍然攜帶了較大的顯熱，并且在海水補給上需要輸入泵功。希臘清潔能源研究中心的K.Voropoulos等通過在蒸發腔室中鋪設沙子，在太陽能輻射下讓海水在沙子表面蒸發沸騰，增強了淡水產量，但在鹽水排放上卻沒有解決辦法。

在酒精燈中，酒精不斷燃燒消耗，而瓶中的酒精卻持續不斷地向燃燒處遷移，且酒精的補給速度始終等于燃燒掉的酒精，不論火焰的強弱。此過程中燈芯提供了“智能泵”的作用，能自動調節酒精的補給速率，其實質是一種多孔介質。利用該原理進行海水淡化，太陽輻射熱只需加熱多孔介質表面上的薄層海水，避開了傳統技術中需要加熱整個腔室中海水造成效率低的弊端，使用低導熱系數的多孔介質，減少熱量從多孔介質蒸發表面向蒸發腔中海水的導熱，進而減少鹽水排放帶走的顯熱。

中國專利申請號201410178303.2公開了一種毛細蒸發海水淡化膜，充入氣體使整個裝置浮在海面，但其產生的淡水吸附在多孔材料中，需要二次做功才能取出淡水。同時中國專利申請號200410020624.6公開了一種利用太陽能的毛細蒸發海水淡化器，該專利通過布置沖洗補水管定期噴淋淡水來解決此鹽水排放問題，一方面消耗了寶貴的淡水，另外需要泵來抽吸水源實現噴淋。且這些專利都是直接利用太陽能輻射到毛細多孔介質表面，蒸發腔中壓力為大氣壓強，沸點到100℃，易結垢，且運行溫度高對環境散熱損失大，其熱效率很低。

發明內容

本發明要解決的技術問題是提供一種可以實現低溫蒸發、高產淡水的海水淡化裝置。使用該裝置，不依靠外部動力和電力的輸入便可實現長時間穩定的低溫蒸發，自適應太陽光強變化達到“日出而作、日落而息”的運作方式，并始終為海水蒸發提供穩定氣液界面的海水淡化系統。

本系統的特點是依附在海上的風電桿塔、信號燈塔等建筑物，利用海水管路、鹽水管路和淡水管路懸掛的水柱高度在蒸發器和冷凝罐中建立真空，進而降低海水在蒸發器中的沸點以實現低溫蒸發，提高產水量的功能。多孔隔板將蒸發器分隔為上下兩層，上層空間為蒸汽腔，下層為海水腔。多孔隔板下側直接與海水腔中海水接觸，利用毛細作用抽吸海水到多孔隔板上側，多孔隔板上側涂有吸熱性良好的涂層。太陽輻射光透過蒸汽腔外殼直接照射到多孔隔板上側，加熱多孔隔板上表面中的薄層海水，直接避免了加熱較多海水造成的顯熱損失，促進海水蒸發。蒸汽沿管路到空冷式冷凝器中冷凝成淡水。其中，鹽水排放利用海洋波浪能活塞式抽水機。選取的多孔隔板導熱性很差，只有小部分熱量通過多孔板加熱了海水腔中海水，大量太陽輻射的能量都能用于海水的蒸發，由于多孔隔板的熱屏障作用使得鹽水排放帶走的顯熱可以忽略。

本發明采用的技術方案如下：

一種植入風電桿塔的海水淡化裝置，包括蒸發器，多孔隔板將蒸發器分隔成上部的蒸汽腔和下部的海水腔，蒸汽腔外殼為透光材料制成，海水腔外殼為保溫材料制成,所述多孔隔板是親水性隔熱多孔介質，其內部孔徑為微米孔，且多孔隔板上側涂有吸熱涂層；